劉 蓓，范瑞祥，陳 霖，朱志杰，安 義

（1.國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江西 南昌 330096；2.國網(wǎng)江西省電力有限公司，江西 南昌 330077）

0 引言

配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，電力系統(tǒng)中80%以上的故障發(fā)生在配電網(wǎng)[1-2]。如何快速判別配電網(wǎng)故障類型、定位故障地點(diǎn)、合理安排搶修、縮短搶修時(shí)長(zhǎng)對(duì)于提升電力系統(tǒng)供電可靠性具有重要意義[3-5]。

近年來，關(guān)于配電網(wǎng)的研究主要集中于配電自動(dòng)化的建設(shè)、發(fā)展與應(yīng)用[6-10]。配電自動(dòng)化工程使得配電網(wǎng)規(guī)模大幅增長(zhǎng)，一、二次設(shè)備數(shù)量急速增加，使得配電網(wǎng)中故障點(diǎn)大大增多，設(shè)備故障量上升，增加了系統(tǒng)日常運(yùn)行與維護(hù)的工作量，當(dāng)故障設(shè)備不能及時(shí)修復(fù)，就會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行可靠性得不到保證[11]。

實(shí)際上，電力行業(yè)中營(yíng)銷、配網(wǎng)、調(diào)度都有各自的監(jiān)控系統(tǒng)，若能合理利用這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可以更好地為配電網(wǎng)運(yùn)行與管控服務(wù)。文獻(xiàn)[12]在盡量集成已有配電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化基礎(chǔ)的原則上，提出了一種配電網(wǎng)運(yùn)維管控平臺(tái)的總體功能實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，探討分析了配網(wǎng)運(yùn)維檢修等相關(guān)重點(diǎn)模塊的功能；文獻(xiàn)[13]提出了一種公共信息模型，通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的信息交互共享和數(shù)據(jù)的高效快速處理，為配電網(wǎng)運(yùn)行提供技術(shù)支撐；文獻(xiàn)[14]通過挖掘配電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)來評(píng)估供電可靠性；文獻(xiàn)[15]基于配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓配電網(wǎng)網(wǎng)格單元的橫向比較，將低壓配電網(wǎng)的無功運(yùn)行管理工作推向科學(xué)化與精細(xì)化。

為了解決傳統(tǒng)供電服務(wù)存在專業(yè)交叉業(yè)務(wù)多、服務(wù)信息分散、服務(wù)流程環(huán)節(jié)多、服務(wù)事件處理過程難以管控等問題，本文將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)，旨在提升供電服務(wù)水平。在分析當(dāng)前配電網(wǎng)弊端的基礎(chǔ)上，提出了簡(jiǎn)單配電網(wǎng)智能化供電服務(wù)指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與體系架構(gòu)，并構(gòu)建了全面提升供電服務(wù)水平的功能模塊，將配電自動(dòng)化欠發(fā)達(dá)地區(qū)配電網(wǎng)的運(yùn)維管控與搶修指揮推向高效化與精細(xì)化。

1 當(dāng)前配電網(wǎng)存在的問題

1.1 信息系統(tǒng)之間存在壁壘

自SG186系統(tǒng)建成之后，電力行業(yè)還相繼出現(xiàn)了調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)（OMS）、生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、用電信息采集系統(tǒng)、營(yíng)銷管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)（EMS）等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有效地促進(jìn)了各專業(yè)管理的水平提升。但同時(shí)由于建設(shè)廠商、部署模式、建設(shè)時(shí)間不同，還存在著如下問題：

1）基礎(chǔ)臺(tái)賬與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)缺乏緊密聯(lián)系，數(shù)據(jù)孤島依舊存在。由于營(yíng)銷、配電、調(diào)度各自系統(tǒng)分別是在不同時(shí)期由不同單位和部門負(fù)責(zé)建設(shè)，各業(yè)務(wù)之間缺乏統(tǒng)一的模型標(biāo)準(zhǔn)，“信息孤島”現(xiàn)象依然存在，各種資源難以整合和共享。另外，用電信息采集系統(tǒng)僅建立了終端與臺(tái)區(qū)的關(guān)系，沒有建立與配電變壓器的直接關(guān)系；而變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)則僅實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)表與全路徑命名關(guān)系，與PMS設(shè)備缺乏關(guān)聯(lián)，缺乏一套按站-線-變-戶等電網(wǎng)結(jié)構(gòu)組織的基礎(chǔ)臺(tái)賬與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合的營(yíng)配調(diào)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，無法為“大檢修”的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供統(tǒng)一支撐。

2）數(shù)據(jù)高度共享和業(yè)務(wù)融合程度不夠。各專業(yè)系統(tǒng)孤立運(yùn)行，已無法滿足大規(guī)模的多業(yè)務(wù)、跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)融合需求，需進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理，加大業(yè)務(wù)融合，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源更新和高度共享、跨業(yè)務(wù)流程順暢流轉(zhuǎn)，逐步消除管理壁壘。

1.2 生產(chǎn)管理問題

由于簡(jiǎn)單配電網(wǎng)監(jiān)控水平不高，主要依靠人工巡視查找缺陷和隱患，工作量大，導(dǎo)致大面積“以搶代維”現(xiàn)象出現(xiàn)。主要問題如下：

1）配電網(wǎng)缺乏精準(zhǔn)運(yùn)維支撐手段。配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，供電能力不強(qiáng)，可靠性不高，一些地區(qū)“低電壓”、“卡脖子”問題突出。缺乏按電網(wǎng)結(jié)構(gòu)組織的配電網(wǎng)運(yùn)行分析手段，很難全盤掌控各級(jí)配電網(wǎng)的跳閘、停運(yùn)、重過載、三相不平衡、低電壓等真實(shí)運(yùn)行情況，無法做到對(duì)配電網(wǎng)薄弱問題的精確掌控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)管理精準(zhǔn)發(fā)力；

2）缺乏提升立項(xiàng)精準(zhǔn)性的支撐工具。目前配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、技改大修立項(xiàng)時(shí)，主要依靠粗略的負(fù)荷預(yù)測(cè)和一線管理主觀印象上報(bào)項(xiàng)目，對(duì)配電網(wǎng)亟需解決的“低電壓”、“重過載”、“重復(fù)跳閘”等問題缺乏足夠的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)與科學(xué)分析做支撐，導(dǎo)致無法精準(zhǔn)投資建設(shè)，造成部分薄弱環(huán)節(jié)長(zhǎng)期得不到解決；

3）生產(chǎn)運(yùn)行情況難以掌控。配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)量大，其真實(shí)性難以辨識(shí)。要做到全盤掌控配電網(wǎng)運(yùn)行真實(shí)情況，需要融合營(yíng)銷、配網(wǎng)、調(diào)度基礎(chǔ)業(yè)務(wù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并基于這些運(yùn)行數(shù)據(jù)開展生產(chǎn)業(yè)務(wù)管控分析。同時(shí)，隨著相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的不斷建設(shè)及完善，配電網(wǎng)運(yùn)行水平的數(shù)據(jù)平均每天以百萬級(jí)乃至千萬級(jí)的增速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)技術(shù)已難以解決電網(wǎng)運(yùn)檢管理中存在的問題。

2 設(shè)計(jì)思路

對(duì)配電網(wǎng)信息化、生產(chǎn)管理等問題進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和深入剖析，提出了以營(yíng)配調(diào)專業(yè)融合、建設(shè)一體化信息平臺(tái)、建立配網(wǎng)全過程閉環(huán)管控流程三大措施，破解客戶訴求傳遞環(huán)節(jié)多、時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)分散難以共享整合、配電網(wǎng)建設(shè)改造精準(zhǔn)度低三大難題的思路。

以實(shí)現(xiàn)供電服務(wù)“一個(gè)融合”（營(yíng)配調(diào)融合，見圖1）和“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”（專業(yè)管理向客戶導(dǎo)向轉(zhuǎn)變，被動(dòng)服務(wù)向主動(dòng)服務(wù)轉(zhuǎn)變）為目標(biāo)，推進(jìn)“三個(gè)建設(shè)”即建設(shè)實(shí)體化運(yùn)作的組織機(jī)構(gòu)，建設(shè)符合“五位一體”要求的制度流程，建設(shè)功能適用的技術(shù)支撐平臺(tái)，構(gòu)建“四個(gè)統(tǒng)一”即統(tǒng)一對(duì)外服務(wù)、統(tǒng)一對(duì)內(nèi)指揮、統(tǒng)一職責(zé)流程、統(tǒng)一支撐平臺(tái)的供電服務(wù)新體系。

圖1 營(yíng)配調(diào)融合

3 體系架構(gòu)

3.1 總體架構(gòu)

智能化供電服務(wù)指揮系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)硬件層、系統(tǒng)支撐軟件層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)展示層5個(gè)層面，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包括分布式數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。配電網(wǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括開關(guān)動(dòng)作、保護(hù)信號(hào)、電流、電壓、有功、無功等海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存在分布式數(shù)據(jù)庫。通過對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算之后的故障信息、事件信息、重過載信息、電壓越限信息等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中主要存儲(chǔ)設(shè)備臺(tái)賬、故障信息、事件信息、重過載信息、電壓越限信息、缺陷信息、檢修計(jì)劃信息等結(jié)構(gòu)化信息。

數(shù)據(jù)處理層包括對(duì)配電網(wǎng)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)分析等功能，對(duì)運(yùn)行事件信息進(jìn)行加工處理、分析與統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)展示層基于報(bào)表組件、圖形組件、服務(wù)組件、數(shù)據(jù)組件實(shí)現(xiàn)多功能展示，為配電網(wǎng)運(yùn)維檢修提供“看得見、摸得著、估得準(zhǔn)”的輔助決策支持。

3.2 數(shù)據(jù)集成

采用大數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)工具的多元數(shù)據(jù)采集功能，將分散在營(yíng)銷管理系統(tǒng)（SG186）、用電采集系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS2.0）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)（OMS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、生產(chǎn)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)、故障指示器主站、智能開關(guān)主站九大系統(tǒng)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)抽取到混合式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際需求，按變電站-配電線路-配電變壓器-用戶電網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)進(jìn)行融合組織，形成營(yíng)配調(diào)融合的供電服務(wù)大數(shù)據(jù)庫，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)集成圖

3.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量治理

數(shù)據(jù)質(zhì)量治理通過建立數(shù)據(jù)質(zhì)量管理體系，以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)辨識(shí)與治理為主，依據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立設(shè)備對(duì)象統(tǒng)一編碼體系。將設(shè)備對(duì)象相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)、運(yùn)行事件數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行串接，為數(shù)據(jù)辨識(shí)提供基礎(chǔ)條件，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，建立基于事件、電網(wǎng)拓?fù)洹㈦姎膺B接等多種電力調(diào)控?cái)?shù)據(jù)辨識(shí)算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全生命周期管控。

從源數(shù)據(jù)、生數(shù)據(jù)、熟數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變過程中，過濾發(fā)現(xiàn)臟數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)溯源，及時(shí)查找臟數(shù)據(jù)源頭，并及時(shí)告警和處理，保證數(shù)據(jù)唯一性、完整性、關(guān)聯(lián)性、合法性等數(shù)據(jù)質(zhì)量要求，從而有效支撐智能化供電服務(wù)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。

數(shù)據(jù)治理主要包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理、數(shù)據(jù)辨識(shí)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)修正補(bǔ)償、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，治理架構(gòu)如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)質(zhì)量治理架構(gòu)圖

4 功能模塊

系統(tǒng)主要包括工單處置、主動(dòng)搶修與預(yù)警、客戶雙向互動(dòng)、停電信息發(fā)布、可視化自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析五大功能。

4.1 工單處置

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工單流轉(zhuǎn)便捷化。系統(tǒng)自動(dòng)接收營(yíng)銷95598系統(tǒng)客戶報(bào)修工單，3min內(nèi)自動(dòng)接單，通過簡(jiǎn)化派單、回單界面，固化填報(bào)模板，內(nèi)部轉(zhuǎn)辦錯(cuò)派工單，有效緩解了惡劣天氣高峰時(shí)段接派單工作壓力，減少人員故障研判用時(shí)，從而降低超時(shí)投訴風(fēng)險(xiǎn)。

另外，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了工單“三級(jí)”督辦自動(dòng)化。系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工單用時(shí)，對(duì)接近告警值使用鈴聲、顏色、彈出消息等方式進(jìn)行提醒，并通過手機(jī)短信及智能APP應(yīng)用手段對(duì)工單執(zhí)行情況進(jìn)行分管領(lǐng)導(dǎo)、供電服務(wù)指揮中心管理人員、一線搶修人員“三級(jí)”督辦。

4.2 主動(dòng)搶修與預(yù)警

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10類主動(dòng)工單實(shí)時(shí)推送?；趯?shí)時(shí)獲取10kV線路電壓電流、開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作事件和配變電壓電流、停電事件等運(yùn)行數(shù)據(jù)，并依托營(yíng)配調(diào)貫通站-線-變-戶電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，通過“自上而下、自下而上”數(shù)據(jù)校驗(yàn)，快速推送10kV主線跳閘、分段（分支）線路跳閘（含電流突變）、配變停電、線路接地等4類主動(dòng)搶修工單和配變低電壓、配變過載、三相不平衡、母線電壓不合格、線路重載、線路過載過載等6類預(yù)警工單。

此外，系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)中低壓故障精準(zhǔn)研判，輔助合單。依托站-線-變-戶拓?fù)潢P(guān)系，結(jié)合計(jì)劃停電、營(yíng)銷用戶欠費(fèi)、線路故障、配變停電事件、電氣量召測(cè)等信息對(duì)故障停電范圍、停電類型、停電現(xiàn)象、停電影響范圍（線路、配變、小區(qū)、用戶）進(jìn)行綜合研判，輔助完成同源故障工單合單。

4.3 客戶雙向互動(dòng)

系統(tǒng)通過完善客戶經(jīng)理與線路、配變等設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，搭建了指揮中心-客戶經(jīng)理-客戶之間的信息溝通渠道。在計(jì)劃停電、故障停電、客戶報(bào)修時(shí)通過短信平臺(tái)將停電信息、搶修安排與進(jìn)度自動(dòng)發(fā)送給客戶經(jīng)理與敏感客戶，并由客戶經(jīng)理聯(lián)系敏感用戶、大客戶、小區(qū)客戶，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)服務(wù)。

同時(shí)，系統(tǒng)還提供供電服務(wù)APP應(yīng)用。供電服務(wù)APP具有向客戶及搶修、運(yùn)維班組推送停送電計(jì)劃、故障停電信息、預(yù)計(jì)送電信息等功能，從而實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)。

4.4 停送電信息發(fā)布

從調(diào)度OMS系統(tǒng)接入停送電計(jì)劃信息，并融合主動(dòng)搶修故障信息，按計(jì)劃停電、電網(wǎng)故障停限電、有序用電停電、臨時(shí)停電、超電網(wǎng)供電能力停限電5種類型預(yù)置模板收集，導(dǎo)入并自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)停送電信息，同步推送至國網(wǎng)95598業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)停送電信息定制化發(fā)布。

4.5 可視化自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)基于GIS實(shí)現(xiàn)故障定位、影響分析、車輛定位、設(shè)備異常、停電計(jì)劃、保電任務(wù)的可視化展示。另外，還能夠?qū)屝拗笓]績(jī)效指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，主要包括95598工單統(tǒng)計(jì)分析，主動(dòng)搶修工單分析、搶修班組工作量分析、停電信息報(bào)送及時(shí)率、派單及時(shí)率、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)率、搶修平均恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)、自動(dòng)合單比例、工單錯(cuò)派率、投訴發(fā)生指數(shù)等搶修業(yè)務(wù)績(jī)效指標(biāo)分析等功能。

5 應(yīng)用成效

本系統(tǒng)已在國網(wǎng)江西省電力有限公司全面推廣應(yīng)用，自運(yùn)行一年以來，取得的主要成果包括：1）故障搶修平均處理時(shí)長(zhǎng)降幅54%；2）故障報(bào)修工單業(yè)務(wù)處理時(shí)長(zhǎng)降幅67%；3）運(yùn)檢類客戶投訴率降幅39.5%；4）95598工單及時(shí)接單派單率達(dá)到100%；5）研判派發(fā)了69373張主動(dòng)搶修工單，19589張主動(dòng)預(yù)警工單，244949條主動(dòng)服務(wù)短信（2個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)）。具體運(yùn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 運(yùn)行統(tǒng)計(jì)

5.1 典型場(chǎng)景一

基于配電變壓器低壓側(cè)電壓特定變化判別饋線斷線故障。通過用電采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的配電變壓器低壓側(cè)電壓值、線路供電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D等有效信息，構(gòu)建故障研判模型，研判規(guī)則見表2。運(yùn)行一年以來，系統(tǒng)已發(fā)現(xiàn)饋線斷線故障1460次，主動(dòng)推送搶修工單1460件，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，準(zhǔn)確率為100%。

表2 斷線研判規(guī)則

5.2 典型場(chǎng)景二

基于GIS系統(tǒng)地理圖和單線圖定位配電線路雷擊故障，系統(tǒng)界面如圖5所示。運(yùn)行一年以來，為配電線路定位雷擊故障數(shù)達(dá)7250次，雷擊故障平均查找時(shí)間縮短2.2h。有效減少雷擊故障查找時(shí)間，提高了配網(wǎng)線路安全運(yùn)行水平。

圖5 雷擊故障定位界面圖

6 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，客戶用電需求不斷提高，實(shí)現(xiàn)更安全可靠的供電、更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)變得尤為迫切。本系統(tǒng)在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了面向簡(jiǎn)單配電網(wǎng)的智能化供電服務(wù)指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，主要工作包括：

1）實(shí)現(xiàn)信息融合：打破專業(yè)壁壘，接通各大專業(yè)系統(tǒng)接口，全面實(shí)現(xiàn)營(yíng)配調(diào)信息融合，并將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于混合數(shù)據(jù)庫；

2）建立基于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)：應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)融合的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示，并對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行全壽命周期治理；

3）構(gòu)建配網(wǎng)重點(diǎn)模塊功能：建立了全方位面向客戶的供電服務(wù)功能，包括異常預(yù)警與故障研判、工單下派與流轉(zhuǎn)、客戶雙向互動(dòng)等。