淺談基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電云平臺信息化建設(shè)

鐘方偉 李斌 賈佳

摘要：通過針對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電云平臺信息化建設(shè)進行綜合闡述，提出建設(shè)思路與簡要方案，實現(xiàn)對配網(wǎng)云建設(shè)過程的業(yè)務(wù)、規(guī)范及技術(shù)層面需求進行說明。該文從基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電云平臺信息化建設(shè)的研究背景及意義、技術(shù)路線、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計、功能設(shè)計等方面分別進行了綜述，并對配電云平臺信息化建設(shè)建設(shè)要點及效果進行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);配網(wǎng);云平臺

中圖分類號：N945.23? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）17-0022-03

1 研究背景及意義

在配電管理運行管理領(lǐng)域，各種系統(tǒng)由于建設(shè)部門和建設(shè)時間不同，覆蓋業(yè)務(wù)領(lǐng)域也有差異，因此配電關(guān)鍵數(shù)據(jù)分散在各個系統(tǒng)中，缺乏公共信模型的表述，頻繁的數(shù)據(jù)變更和相互交互也對系統(tǒng)建設(shè)和運行帶來了很大的負擔。面對電力改革的大形勢、新型智慧配電網(wǎng)的需求和“大云物移智”的技術(shù)浪潮，為配電各項業(yè)務(wù)構(gòu)建一個基于云計算平臺的配電云業(yè)務(wù)中間平臺是當務(wù)之急。配電云平臺以“大檢修”的主視角出發(fā)，秉承“大中臺小前臺”的理念，兼顧調(diào)度、營銷等的需求，以建設(shè)智能配網(wǎng)運營核心應(yīng)用為目標，重點在于配網(wǎng)智能化和主動工作管理，支持售電側(cè)改革和新能源接入管理。

2 技術(shù)路線

配電管理是一個復(fù)雜的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，包含了電網(wǎng)、設(shè)備、終端、網(wǎng)絡(luò)、客戶等各種各樣的業(yè)務(wù)對象，在此領(lǐng)域中也活躍著眾多的系統(tǒng)開發(fā)商、設(shè)備提供商等，共同推動配電管理的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展。從IEC61968標準來看，配電管理系統(tǒng)（DMS）也是由多種分布式應(yīng)用組件構(gòu)成，而非一個單一的信息系統(tǒng)。因此，配電云平臺由一系列建立在云計算平臺上的開放型、分布式的配電管理后端服務(wù)構(gòu)成，對實時數(shù)據(jù)驅(qū)動、主動管理模式、面向移動互聯(lián)的新型配電管理業(yè)務(wù)應(yīng)用提供有力支撐。同時，平臺充分考慮對各類云平臺的兼容性，基于通用的IAAS層搭建資源管理平臺，并采用第三方的My SQL、Postgre、Redis、Hadoop等平臺組件作為PaaS層。配電云平臺也提供了基礎(chǔ)的支撐組件，如微服務(wù)管理平臺、統(tǒng)一權(quán)限平臺、BPM流程平臺等。

3 設(shè)計思路

3.1 業(yè)務(wù)層

配電云平臺覆蓋配電管理的七大業(yè)務(wù)領(lǐng)域，采用微服務(wù)架構(gòu)抽象配電領(lǐng)域的核心業(yè)務(wù)服務(wù)，允許各廠商定制專用服務(wù)，并和平臺服務(wù)相組合，構(gòu)建相對獨立的配電管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)[1]。

3.2 規(guī)范層

配電云平臺遵循IEC61968構(gòu)建，具備基于CIM的統(tǒng)一配電網(wǎng)模型和基于IRM的接口體系，其內(nèi)部組件和各外部系統(tǒng)之間都通過統(tǒng)一的形式進行標準化交互。

3.3 技術(shù)層

該系統(tǒng)應(yīng)基于云計算平臺構(gòu)建，充分利用大量的現(xiàn)有云服務(wù)，如分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫、分布式內(nèi)存緩存、分布式調(diào)用框架、大數(shù)據(jù)計算服務(wù)等等，具備極好的可擴展能力、可移植能力和開放性，同時需要具備高度實時性的自動化仿真能力，應(yīng)用新型分析技術(shù)自動將大量的數(shù)據(jù)處理成有用的信息，極大提高工作人員的處理能力和響應(yīng)能力[2]。

4 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

總體技術(shù)架構(gòu)遵循IEC61968的配電管理系統(tǒng)體系架構(gòu)標準，基于組件化、服務(wù)化、動態(tài)化的設(shè)計思想，運用云計算的各種技術(shù)體系，按照微服務(wù)架構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)風格進行設(shè)計。技術(shù)架構(gòu)如圖3所示，從數(shù)據(jù)、服務(wù)到系統(tǒng)，自下而上共分為八個層次：數(shù)據(jù)來源層、數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)存儲層、基礎(chǔ)服務(wù)層、計算服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層、應(yīng)用系統(tǒng)層、用戶交互層，同時系統(tǒng)各個組成部分橫向接受統(tǒng)一的運行狀態(tài)監(jiān)控和分級的安全控制管理[3]。

5 功能設(shè)計

配電云平臺由8個子產(chǎn)品構(gòu)成，包括兩個集成平臺（模型數(shù)據(jù)集成平臺、實時數(shù)據(jù)化集成平臺），一個數(shù)據(jù)中臺和五個服務(wù)中心（模型服務(wù)中心、圖形服務(wù)中心、拓撲服務(wù)中心、量測服務(wù)中心和停電管理中心）[4]。

5.1 模型數(shù)據(jù)集成平臺

模型數(shù)據(jù)集成平臺通過對分散在各個系統(tǒng)中的電網(wǎng)圖模數(shù)據(jù)進行匯集、清洗、轉(zhuǎn)換和拼接，形成完整一致的模型數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)中臺，支持基于消息的實時交換模式和基于大數(shù)據(jù)的全量/增量同步模式。應(yīng)用領(lǐng)域包括配網(wǎng)供電服務(wù)指揮平臺、營配調(diào)數(shù)據(jù)貫通、全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心。

5.2 實時數(shù)據(jù)集成平臺

實時數(shù)據(jù)集成平臺支持對終端設(shè)備（智能公變終端、線路在線監(jiān)測終端）的直接采集和從各自動化系統(tǒng)（配電自動化I區(qū)、調(diào)度EMS系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)）中接入數(shù)據(jù)，通過分布式消息總線、實時數(shù)據(jù)緩存庫對各類實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯集，通過量測模型庫和流式數(shù)據(jù)處理對實時數(shù)據(jù)進行分析加工，形成告警和預(yù)警事件。應(yīng)用領(lǐng)域包括新一代配電自動化系統(tǒng)、營配調(diào)數(shù)據(jù)貫通、全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心。

5.3 配電云數(shù)據(jù)中臺

配電云數(shù)據(jù)中臺對配電業(yè)務(wù)領(lǐng)域的各類數(shù)據(jù)（電網(wǎng)資源、空間位置、拓撲信息、電力資產(chǎn)、專題圖形、客戶信息、量測數(shù)據(jù)、事件信息、運行數(shù)據(jù)等）進行統(tǒng)一的存儲和管理，并對外提供一致性基礎(chǔ)訪問服務(wù)，支持配電數(shù)據(jù)在關(guān)系數(shù)據(jù)、列式數(shù)據(jù)庫、分析數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)平臺間的分布和流轉(zhuǎn)，支持對數(shù)據(jù)的邏輯重定義和對象化定義，支持基于SQL和基于Restful的訪問服務(wù)，包含數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和持續(xù)治理體系、基于人工智能的挖掘分析體系。應(yīng)用領(lǐng)域包括全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心、四分線損計算、設(shè)備狀態(tài)估計、深度學習。

5.4 模型服務(wù)中心

模型服務(wù)中心提供基于IEC61968標準的模型服務(wù)，包括輸變電配低電網(wǎng)資源服務(wù)、二次設(shè)備服務(wù)、客戶信息服務(wù)等，其中模型描述服務(wù)對外提供模型的對象定義和關(guān)系定義，設(shè)備服務(wù)和設(shè)備容器服務(wù)提供設(shè)備的CRUD服務(wù)和具體對象化訪問服務(wù)，設(shè)備搜索服務(wù)提供基于全文搜索引擎的查找和定位服務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域包括多系統(tǒng)模型交換、設(shè)備管理、設(shè)備搜索。

5.5 圖形服務(wù)中心

圖形服務(wù)中心以核心GIS引擎為核心，與容器化技術(shù)相結(jié)合，對外提供空間分析服務(wù)、GIS柵格化服務(wù)、專題圖服務(wù)和路徑規(guī)劃服務(wù)，包括地理圖、變電站內(nèi)圖、配電站內(nèi)圖、單線圖、站間聯(lián)絡(luò)圖、區(qū)域系統(tǒng)圖等各類圖形，支持圖形的自由定義，具備極高的運行效率。應(yīng)用領(lǐng)域包括電網(wǎng)GIS、電網(wǎng)專題圖、配調(diào)應(yīng)用、氣象應(yīng)用。

5.6 拓撲服務(wù)中心

拓撲服務(wù)中心以拓撲引擎為核心，支持多態(tài)數(shù)據(jù)管理，支持全網(wǎng)帶電著色，提供連通性分析、供電范圍分析、電源點追蹤等核心服務(wù)，并實現(xiàn)了故障定位、供電半徑分析、帶電性分析等應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域包括線路供電半徑分析、故障定位、帶電著色、潮流計算。

5.7 量測服務(wù)中心

量測服務(wù)中心以實時數(shù)據(jù)緩存、列式數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)平臺為技術(shù)支撐，對外提供統(tǒng)一高效的實時數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和基于消息的事件通知服務(wù)，包括量測模型服務(wù)、實時斷面服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、曲線數(shù)據(jù)服務(wù)和各類事件服務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域包括同期線損計算、設(shè)備實時告警、實時斷面展示、負荷預(yù)警。

5.8 停電管理中心

停電管理中心是計劃停電、故障停電、故障研判的綜合管理中心，通過基于DDDAS的自動化障研判引擎實現(xiàn)對各類告警事件的綜合判別，為搶修管理和故障停電提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對停電信息的影響設(shè)備、影響范圍和影響用戶的分析服務(wù)，提供基于地理圖的可視化服務(wù)[5]。應(yīng)用領(lǐng)域包括故障綜合研判、計劃停電、故障停電、停電用戶通知。

6 結(jié)束語

本文針對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電云平臺信息化建設(shè)進行綜合闡述，通過對系統(tǒng)設(shè)計的業(yè)務(wù)、規(guī)范及技術(shù)層面進行闡述，并就技術(shù)架構(gòu)和功能設(shè)計進行了簡要說明，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合配電網(wǎng)云平臺建設(shè)，實現(xiàn)對模型數(shù)據(jù)、實施數(shù)據(jù)、配網(wǎng)云數(shù)據(jù)三大平臺的研究方案，同時，建立模型、圖形、拓撲、量測及聽蒂娜管理五大中心，解決新型智慧配電網(wǎng)的需求，支撐“大云物移智”整體規(guī)劃建設(shè)，實現(xiàn)配網(wǎng)業(yè)務(wù)的“大中臺小前臺”，綜合利用電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)新配網(wǎng)建設(shè)過程中的信息化建設(shè)。

參考文獻：

[1] 李勇.異構(gòu)存儲系統(tǒng)中的緩存技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學，2014.

[2] 陳杰.本地文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新模式研究[D].武漢：華中科技大學，2014.

[3] 羅東健.大規(guī)模存儲系統(tǒng)高可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學，2011.

[4] 王健宗.云存儲服務(wù)質(zhì)量的若干關(guān)鍵問題研究[D].武漢：華中科技大學，2012.

[5] 劉洋.層次混合存儲系統(tǒng)中緩存和預(yù)取技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學，2013.

收稿日期：2022-03-16

作者簡介：鐘方偉（1981—），男，新疆烏魯木齊人，中級工程師，研究方向為計算機科學;李斌（1995—），男，新疆昌吉人，研究方向為云計算及大數(shù)據(jù);賈佳（1986—），女（回族），新疆烏魯木齊人，初級工程師，研究方向為軟件工程。