何禹清，余旭陽，陳劍，劉博

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，湖南長沙410014；2.國網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長沙410014)

線損精益化管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

何禹清1，余旭陽2，陳劍1，劉博1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，湖南長沙410014；2.國網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長沙410014)

針對理論線損計算結(jié)果失真、統(tǒng)計線損與理論線損欠銜接、降損決策不科學等問題，提出線損精益化管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。敘述了系統(tǒng)的設計原則、系統(tǒng)構(gòu)架和主要模塊及功能，重點對數(shù)據(jù)構(gòu)架、數(shù)據(jù)流等內(nèi)容進行了闡述。該系統(tǒng)目前已成功應用于湖南公司線損管理的全流程，為湖南公司降損增效、提高經(jīng)營管理水平提供有力技術(shù)保障。

線損；線損在線計算；系統(tǒng)設計；數(shù)據(jù)流

2015年，國網(wǎng)湖南省電力公司(以下簡稱“湖南公司”)線損電量約90億kWh，折合人民幣近50億元，對于公司目前的經(jīng)營現(xiàn)狀來講降損意義重大。隨著信息化系統(tǒng)的不斷完善，對線損管理工作的精益化也提出了更高的要求〔1－2〕。

線損精益化管理系統(tǒng)平臺〔3－7〕的滯后使得公司在線損管理方面面臨以下挑戰(zhàn):

1)目前理論線損計算頻度太少，每年僅定期選擇兩個代表日開展全網(wǎng)理論線損計算，計算結(jié)果受天氣、負荷等多種因素影響，還需再次進行人為修正，使得計算結(jié)果的主觀因素增大；

2)無法大面積開展統(tǒng)計線損與理論線損比對工作，缺少科學、豐富的分析手段對線損異常因素進行判斷、跟蹤，不利于及早發(fā)現(xiàn)、解決線損中的管理問題；

3)不能對線損管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵用戶進行實時跟蹤、監(jiān)測，無法實現(xiàn)線損異常的快速報警及定位，不可避免增加電量損失；

4)缺少智能化的降損分析和輔助決策的高級應用，造成電網(wǎng)改造實施方案欠科學、增加投資浪費。

為了解決以上問題，湖南公司提出了自主研發(fā)線損精益化管理系統(tǒng)的計劃，并在2015年開始實施。文中主要闡明該系統(tǒng)的設計原則、系統(tǒng)構(gòu)架，并對系統(tǒng)的主要功能進行了全面梳理，重點對數(shù)據(jù)構(gòu)架、數(shù)據(jù)流等內(nèi)容進行了闡述。本系統(tǒng)的開發(fā)和應用為實現(xiàn)自動化、準確化、智能化、標準化的線損精益化管理及降損決策提供了技術(shù)保障。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 設計原則

線損精益化管理系統(tǒng)遵循以下總體原則進行設計:

1)系統(tǒng)的整體設計緊密結(jié)合公司實際情況，將線損系統(tǒng)與調(diào)度、營銷、PMS等系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，系統(tǒng)具有良好的適應性和前瞻性；

2)系統(tǒng)開發(fā)遵循開放性、可擴展性和實用性原則，充分考慮供電量和售電量的獲取、線損數(shù)據(jù)統(tǒng)計、線損指標生成、異常線損查詢等專業(yè)的功能需求；

3)系統(tǒng)平臺采用先進的WEB繪圖技術(shù)，通過圖形展示變電站及輸電網(wǎng)數(shù)據(jù)，方便使用者操作系統(tǒng)；

4)在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計上注重數(shù)據(jù)流向及數(shù)據(jù)交互方式的合理性、最優(yōu)化，避免數(shù)據(jù)交互的冗余，從網(wǎng)絡上杜絕信息交互的安全問題；

5)系統(tǒng)嚴格遵循IEC 61970 CIM標準建立規(guī)范的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型。系統(tǒng)采用符合標準的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和標準化的命名規(guī)則進行建模，利用標準的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)與各應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、交換。

6)系統(tǒng)采用先進的JAVA技術(shù)和多層體系瀏覽器/服務器(B/S)結(jié)構(gòu)進行設計，客戶端不需要任何配置，直接使用瀏覽器進行訪問。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)架

線損精益化管理系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。系統(tǒng)構(gòu)架自下而上被橫向分為持久層、領(lǐng)域?qū)?、應用層、展現(xiàn)層。

持久層負責所有業(yè)務相關(guān)表單和業(yè)務對象的持久化管理。持久層是純靜態(tài)的，沒有任何業(yè)務操作，只負責業(yè)務實體的持久化，這部分內(nèi)容基于ORM組件，通過DAO模式完成。

領(lǐng)域?qū)邮菫樘幚砟骋粯I(yè)務領(lǐng)域?qū)⑵涔δ苓M行抽象、封裝出的一組專有功能。領(lǐng)域?qū)訉⒉捎妙I(lǐng)域驅(qū)動設計的方式進行設計。

應用層負責處理具體業(yè)務邏輯。應用層中的過程管理是業(yè)務邏輯處理的核心，負責處理事務化的業(yè)務流程；業(yè)務過程負責調(diào)度一個或者多個領(lǐng)域?qū)又械念I(lǐng)域?qū)ο竽硞€功能的執(zhí)行與否和執(zhí)行次序，并且保證這些領(lǐng)域?qū)ο蟮耐胶褪聞铡?/p>

展現(xiàn)層負責提供前臺展示功能。展示用戶完成業(yè)務工作所需要了解的信息，輔助用戶錄入業(yè)務數(shù)據(jù)、檢查用戶錄入數(shù)據(jù)的完整性、校驗用戶錄入數(shù)據(jù)的有效性。

圖1 數(shù)據(jù)分層架構(gòu)

2 系統(tǒng)功能設計

2.1 系統(tǒng)功能

線損精益化管理系統(tǒng)包括理論線損在線計算、線損分析、指標考核管理、降損輔助決策、信息管理等5大功能，并具備數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)查詢、告警查詢、報表圖形、個性化定制、數(shù)據(jù)上報等輔助功能(見圖2)。

圖2 系統(tǒng)功能

2.2 理論線損在線計算

系統(tǒng)以電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，從線損數(shù)據(jù)倉庫中獲取運行數(shù)據(jù)，在剔除無效數(shù)據(jù)后依據(jù)潮流法、電量法、容量法進行理論線損在線計算。理論線損計算涵蓋湖南公司全電壓等級，從而實現(xiàn)對全網(wǎng)的理論線損進行在線監(jiān)測。理論線損計算的周期、頻率等可靈活設置。

2.3 線損分析

系統(tǒng)從線損數(shù)據(jù)倉庫中動態(tài)獲取電網(wǎng)模型和運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全網(wǎng)分區(qū)、分壓、分線的統(tǒng)計線損在線計算。統(tǒng)計線損分析支持時、天、月、季度、年計算粒度的設置。

系統(tǒng)充分利用理論線損和統(tǒng)計線損的數(shù)據(jù)資源，通過比對分析、趨勢分析等手段全面掌控技術(shù)線損和管理線損的重點環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)線損的異動因素、快速定位線損異動的區(qū)域。有針對性對線損較高的配網(wǎng)線路、臺區(qū)進行全面梳理，找到管理方面存在的問題。

2.4 降損輔助決策

在準確的理論線損在線計算和統(tǒng)計線損分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過對線損分布、構(gòu)成及變化趨勢的分析，從無功優(yōu)化、網(wǎng)損分攤、變電站經(jīng)濟運行、電網(wǎng)規(guī)劃、綜合用電等多方面為線損管理人員提供豐富的、科學的降損節(jié)能措施。

2.5 指標考核管理

系統(tǒng)根據(jù)國家電網(wǎng)公司和湖南公司線損管理的特點，開發(fā)指標考核管理模塊，主要功能包括地市公司指標、分壓指標的制定、指標考核、分值計算、結(jié)果評價等，以滿足湖南公司精益化管理的需求。

2.6 信息管理

系統(tǒng)提供線損管理的信息發(fā)布統(tǒng)一平臺，含信息發(fā)布平臺、線損知識庫、新聞公告、文件共享、信息交流、內(nèi)部論壇、信息檢索等功能，支持文字、表格、圖形、報表等形式，實現(xiàn)湖南公司范圍內(nèi)的信息共享。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)架

3.1 數(shù)據(jù)分層構(gòu)成

系統(tǒng)數(shù)據(jù)自下而上被橫向分為四層，分別是原始數(shù)據(jù)層、ODS數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)倉庫層和業(yè)務數(shù)據(jù)層，每一層都有其具體職責和特定的數(shù)據(jù)消費者。數(shù)據(jù)分層架構(gòu)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)分層架構(gòu)圖

其中，ODS存放近實時的、基本集成的、細粒度的操作型數(shù)據(jù)，目的是為了形成企業(yè)級的統(tǒng)一信息視圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成。數(shù)據(jù)倉庫存放歷史的、集成的、粗粒度的分析型數(shù)據(jù)，目的是為了形成企業(yè)級的共享數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的交換和分析，其數(shù)據(jù)可由ODS加工而成。

3.2 數(shù)據(jù)抽取構(gòu)架

系統(tǒng)數(shù)據(jù)抽取構(gòu)架如圖4所示。由圖可見，數(shù)據(jù)抽取架構(gòu)的最終目的是將數(shù)據(jù)從左側(cè)數(shù)據(jù)源抽取到右側(cè)的目標數(shù)據(jù)庫，分為抽取、清洗、轉(zhuǎn)換3個主要環(huán)節(jié)。

圖4 數(shù)據(jù)抽取架構(gòu)

抽取環(huán)節(jié)主要通過適配器進行不同數(shù)據(jù)源的接入，對其進行過濾、排序與標準化后進入原始數(shù)據(jù)緩存區(qū)等待清洗；清洗環(huán)節(jié)主要是通過解析、更正、數(shù)據(jù)增強、標準化/匹配、去除重復、整合等操作對數(shù)據(jù)進行凈化；轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要是經(jīng)過特定轉(zhuǎn)換、通用轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)創(chuàng)建與積累操作完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作，之后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到業(yè)務數(shù)據(jù)庫。

3.3 數(shù)據(jù)流向

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向如圖5所示。分析所需數(shù)據(jù)首先從SCADA，GIS等系統(tǒng)通過ETL工具集成到ODS

圖5 數(shù)據(jù)流向圖

中去，其中數(shù)據(jù)若是符合IEC 61970標準，則可被自動集成到ODS中，如果是非標準數(shù)據(jù)則需要按需提供多種適配器接口將其接入到ODS中。之后，數(shù)據(jù)通過緩存區(qū)進入到數(shù)據(jù)倉庫中，在其中對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)再次重組，將其形成維度表、事實表以及元數(shù)據(jù)等。最后，應用系統(tǒng)將通過數(shù)據(jù)集市獲取面向部門的、分主題的、輕度匯總的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)各應用模塊的報表、分析等功能。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)通過建立與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)了理論線損在線計算、線損分析、指標考核管理、降損輔助決策、信息管理等功能，重點解決了理論線損計算結(jié)果失真、統(tǒng)計線損與理論線損欠銜接、降損決策不科學等問題，為湖南公司降損增效、提高經(jīng)營管理水平提供有力技術(shù)保障。

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Development and application of theoretical calculation and analysis system for real-time line losses of power grid

HE Yuqing1，YU Xuyang2，CHEN Jian1，LIU Bo1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Economy Institute，Changsha 410014，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410014，China)

In view of the untrue of theoretical line loss calculation result，the owe cohesion between the statistical line loss and the theoretical line loss and the unscientific loss reduction decision-making problem，a scheme for development and application of theoretical calculation and analysis system for real-time line losses of power grid is put forward.The system design principle，the system architecture and the main functions of software are discussed.And also，the data structure and data flow are expounded in detail.The system has been successfully applied in the whole process of loss management in State Grid Hunan Electric Power Corporation which improves the level of loss management and provides strong technical support for the loss reduction efficiency.

power loss；online theoretical line loss analysis；system design；data flow

TM714

B

1008-0198(2016)05-0012-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.003

2016-03-23

國網(wǎng)湖南省電力公司科技項目(5216D114000K)