智能电网中的配电运维一体化研究

付娟娟

（国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，江苏 徐州 221000）

0 引 言

配电网作为智能电网的重要组成部分，要突破传统规划建设思路，利用现有的信息技术与资源条件，实现配电环节的智能化转型。丁振伟、青鹤鹏等人指出，在电力企业构建具有更高经济效益、更高效电力系统运行模式的背景下，配电运维一体化成为了电网工作转型的最优选择。它既能够保障电力系统工作的安全性与稳定性，又能够给用户提供更高质量的供电服务，满足社会的用电需求[1]。因此，本文在现有配电运维一体化研究背景下，以软件工程理论及方法为指导，以Java Web开发技术、Spring MVC框架技术等信息技术为支撑，设计一种新的配电运维一体化系统，以提高配电运维一体化运行的稳定性，推动电力企业高质量发展[2]。

1 配电运维一体化系统架构设计

1.1 系统需求性分析

基于对电力企业传统配电运维管理的工作分析，创新后的配电运维一体化系统应满足地理信息展示、运维管理、消息管理、数据管理以及系统管理5个方面。一是地理信息展示，负责明确电网系统下各配电网的工作区域与供电范围，为配电运维一体化管理提供信息支持。二是运维管理，负责完成配电运行中的运维信息管理、运维项目管理、档案管理以及人员定位等基础功能。三是消息管理，负责汇总电网运行时的各类消息，完成消息的实时推送。四是数据管理，负责采集配电网中各类设备运行的实际数据，并具有触发报警的相关参数，使系统能准确判定各设备的健康状态，确保供电工作顺利进行[3]。五是系统管理，负责完成对配电相关基础类数据的管理，包括用户管理、角色管理、系统设置、版本信息4个部分。其中，用户管理主要负责对配电网系统用户进行注册、登录、修改、信息维护等管理功能，并为不同等级用户提供相应的操作权限。

1.2 系统体系结构

为满足配电运维一体化系统的功能需求，在Java Web开发技术、Spring MVC框架技术等信息技术支持下，设计了包含存储层、规约层、实现层、注入层以及应用层的系统体系结构，如图1所示[4]。

图1 配电运维一体化系统的体系结构

其中，Demo.Core为一体化系统中的核心程序集，包括业务逻辑接口、数据访问接口以及实体类接口。Demo.Manangers和Demo.Daos分别为业务逻辑层的具体实现和数据访问层的具体实现，且Demo.Daos在系统运行时可根据数据库类型的不同进一步确定浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）、客户机/服务器（Client/Server，C/S）混合场景下的层次架构方案[5]。Demo.IoC是以工厂模式为基础，以反射方式实现数据的有效注入。Demo.WebUI为浏览器端界面，包含配电系统运行的各类数据，有着统一的界面规范。Demo.Controllers以MVC思想为基础，可为一体化系统交互提供技术支持。Demo.WebService负责对外发布Web服务，供移动端或其他程序调用。Demo.ClientUI为一体化系统的用户界面，包括个人计算机（Personal Computer，PC）端与手机客户端2个部分。

1.3 系统服务架构

基于配电网运维一体化系统的体系结构与功能需求，服务架构可划分为数据库、通用构建层、业务服务层、服务总线以及应用层5个部分，如图2所示。其中，数据库主要负责存储配电网运行过程中的各类数据信息，涵盖结构化数据和非结构化数据。通用构建层是通过对流程引擎、公式管理等构件的综合管理，利用组建的方式为一体化系统提供功能支持。业务服务层包括核心服务（如知识管理服务、系统安全服务）和专项服务（如流程服务、个人办公服务等）两大类型，为用户操作提供业务平台。服务总线即依托AIOps平台，实现应用层与其他应用层的信息传递。应用层包含了系统功能需求中的各项业务功能，并以模块化形式呈现，使业务功能具有良好的可扩展性能，为后期业务升级提供了技术空间。

图2 配电运维一体化系统服务结构

2 配电运维一体化系统功能设计

选择配电运维一体化系统中运维管理功能、数据管理功能以及系统管理功能详细阐述一体化系统功能设计思路。

2.1 运维管理功能

因为配电运维一体化系统中运维管理功能的核心任务为维持配电网的正常运行，所以在对运维管理功能进行设计时，将工作流程分为了3大部分。第一部分为故障报修。当配电运维一体化系统获取到配电网工作时的异常数据或是巡检人员正常工作反馈后，运维平台会将配电网中需要报修设备的相关信息录入平台，并可根据不同的权限进行后续的报修派工调度工作。第二部分为计划审批。当报修计划生成后，需要由主管领导确定报修是否符合实际情况与工作流程并进行审批，待审批确认后，一体化系统才会执行相应的调派工作流程。第三部分为运维任务。一体化系统会根据配电网运行实际情况建立设备维护保障计划，提前设定需要维护的内容与时间，到期自动生成运维任务下发维修人员，确保配电网正常运行。详细工作流程如图3所示。

图3 运维管理功能工作流程

2.2 数据管理功能

数据管理功能为配电运维一体化系统应用层中的核心功能，以下以报警信息功能与实时数据功能为例，阐述其设计思路。

2.2.1 报警信息功能

一体化系统报警信息功能的设计是以配电室设备运行故障实时监控为基础，通过实时汇总配电网运行的数据信息，将报警规则划分为遥测量报警、遥信息量报警、支持向量机模型预警3种模式。这既涵盖了配电网运行中可能出现的所有故障类型，又实现了对故障的精准预测，可在故障发生前进行告警，达到提早发现、提早干预的根本目的，实现对配电网的智能化管理。

2.2.2 实时数据功能

实时数据功能主要包括3个部分。第一部分为对配电系统的监测。通过实时监测配电网线路线电压、相电压、有功功率等数据，为运维人员了解配电系统状态提供数据支撑。第二部分为对配电设备状态的监测。通过实时监测配电系统中的重要设备状态，如断路器的开合状态、断路器的故障状态、柜门的开关状态等，为运维人员判定设备运行情况提供数据支撑。第三部分为对环境参数的监测。通过实时监测配电室、开关柜等多区域的环境参数（包括温度、湿度等），确保配电设备处于正常工作环境。

3 配电运维一体化系统应用测试

3.1 测试方案

为验证所提配电运维一体化系统的运行效果，采用系统集成测试（System Integration Testing，SIT）与单元测试自动化（Unit Test Automation，UTA）测试法测定配电运维一体化系统。测试所选用的服务器主机型号为Intel i5 4 核处理器、Web服务组件选用的是MicrosoftⅡS5.0。

3.2 测试结果

SIT测试与UTA测试的测试结果分别如表1和表2所示。

表1 SIT测试结果

表2 UTA测试结果

从表1和表2的实际测试结果可以看出，所提配电运维一体化系统稳定性较高，在功能性测试中，无论是页面操作功能、信息设置类功能还是数据接收类功能，成功率都能达到95%以上，甚至在整体性能测试中，系统成功率可达到100%。由此可见，所提配电运维一体化系统具有较高的运行稳定性，不仅具备远程监控、分析数据、指令操作、故障预测等功能，而且各项功能运转正常，大幅度缩短了应急响应时间，提高了配电管理智能化水平与工作效率。

4 结 论

在配电网络智能化、自动化发展背景下，配电运维一体化系统以电力技术为基础，利用Java Web开发技术、Spring MVC框架技术等信息技术实现了对电网系统的实时监控、配电调度以及日常维护，极大提高了电力企业的运行效率，减轻了运维人员的工作压力，推进了我国电力企业的智能化发展。