張帝，朱吉然，唐海國(guó)，張志丹，齊飛，冷華

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

統(tǒng)一信息模型及模型化數(shù)據(jù)[1-2]是配電網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。由于缺乏統(tǒng)一、適用、兼容的信息模型標(biāo)準(zhǔn)[3]，各專業(yè)配電數(shù)據(jù)的私有化、差異化、異構(gòu)化、碎片化問(wèn)題突出，多源系統(tǒng)多元數(shù)據(jù)融合困難，進(jìn)而導(dǎo)致配網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊、難以評(píng)價(jià)和深化應(yīng)用，具體表現(xiàn)為:

1)缺乏統(tǒng)一信息模型。各專業(yè)立足自身管理需求，基于私有模型自建業(yè)務(wù)系統(tǒng)，導(dǎo)致專業(yè)間業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)無(wú)法有效貫通共享[4]，營(yíng)配調(diào)貫通未落到實(shí)處，無(wú)法支撐核心業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。人工錄入問(wèn)題普遍存在，圖實(shí)不符問(wèn)題突出，缺乏嚴(yán)格高效的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估和管控手段[5-6]，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)水平無(wú)法達(dá)到實(shí)用化要求。

3)圖模需求差異大。現(xiàn)在系統(tǒng)圖模數(shù)據(jù)與實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用需求差異大，各專業(yè)圖模應(yīng)用需求不同，無(wú)法滿足跨專業(yè)的多業(yè)務(wù)、多場(chǎng)景、大規(guī)模應(yīng)用需求。

4)實(shí)用化應(yīng)用支撐不足。缺乏實(shí)用化應(yīng)用支撐，現(xiàn)有數(shù)據(jù)質(zhì)量和統(tǒng)推應(yīng)用無(wú)法滿足實(shí)際業(yè)務(wù)需要，需求響應(yīng)不足，無(wú)法形成數(shù)據(jù)支撐應(yīng)用、通過(guò)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)促進(jìn)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)提升的良性循環(huán)。

CIM(Common Information Model，通用信息模型)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)解決了基于可縮放矢量圖形 (SVG，Scalable Vector Graphics)交換規(guī)范描述效率低只能離線交換的缺陷[7-8]。圖模一體化[9]、圖模庫(kù)一體化[10-11]、圖模數(shù)庫(kù)一體化[12]等技術(shù)可支撐電網(wǎng)多個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用。為消除模型異構(gòu)，提高信息交互能力，文獻(xiàn) [13]提出異構(gòu)公共信息模型的映射方案，并以此為基礎(chǔ)從數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)信息交互。應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)模型的頻繁變更和數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，文獻(xiàn) [14]提出基于多態(tài)機(jī)制的未來(lái)態(tài)配電網(wǎng)模型管理方案，在獨(dú)立環(huán)境開(kāi)展模型維護(hù)、接入和校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模型管理多源端、多用戶、自動(dòng)化離線調(diào)試等需求。針對(duì)拓?fù)溥B接錯(cuò)誤、孤島節(jié)點(diǎn)、饋線屬性維護(hù)、運(yùn)行方式不一致等問(wèn)題，文獻(xiàn) [15]基于自動(dòng)成圖思想，提出一種能直觀反映模型拓?fù)潢P(guān)系的配電網(wǎng)概念圖，通過(guò)動(dòng)態(tài)模型抽取樹(shù)型/彈力布局過(guò)程，輔助進(jìn)行配電網(wǎng)模型拓?fù)湫：斯ぷ?。相關(guān)研究工作和方法均給配電網(wǎng)圖模建設(shè)提供了有益經(jīng)驗(yàn)。

2019年，國(guó)家電網(wǎng)有限公司 “兩會(huì)”提出全面推進(jìn) “三型兩網(wǎng)”建設(shè)戰(zhàn)略，加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)是對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)一個(gè)源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”，對(duì)外廣泛連接內(nèi)外部服務(wù)資源和服務(wù)需求，打造能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)和新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)?！霸炊宋ㄒ?、全局共享”的圖模數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)“業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)貫通”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文結(jié)合湖南電網(wǎng)實(shí)際，基于配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型，聚力開(kāi)展配電網(wǎng)圖模建設(shè)，打造湖南電網(wǎng) “一張圖、一張網(wǎng)”。

1 建設(shè)內(nèi)容

1.1 總體思路

以配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型為基礎(chǔ)，以 “兩系統(tǒng)、一平臺(tái)”技術(shù)體系為原則，以 “1＋N”模式新一代配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)為抓手，為推動(dòng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)在配電領(lǐng)域落地，全面開(kāi)展設(shè)備新投異動(dòng)流程和配電網(wǎng)圖模建設(shè)，建立設(shè)備模型、基礎(chǔ)臺(tái)賬共享、管控和應(yīng)用深化機(jī)制，用統(tǒng)一信息模型將分散化、碎片化的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和約束，為各專業(yè)提供邏輯統(tǒng)一、主干清晰、層次分明的配電網(wǎng)全景模型，全面支撐綜合故障研判、供電服務(wù)指揮等核心業(yè)務(wù)建設(shè)。

1.2 建設(shè)主要內(nèi)容

1)標(biāo)準(zhǔn)化建模。厘清全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心全域模型、分域模型、公共信息模型和配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型之間的關(guān)系[2]，以省級(jí)配電自動(dòng)化主站為核心、配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型為基礎(chǔ)，對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)模型、資源管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞冗M(jìn)行統(tǒng)一建模，如圖1所示，構(gòu)建基于 CIM的模式校驗(yàn)(rdfs、xsd)、實(shí)例交互和管控 (基于rdfs和xsd驗(yàn)證rdf、xml)模塊，對(duì)設(shè)備新投異動(dòng)流程各環(huán)節(jié)消息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化格式驗(yàn)證，使之始終與配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型語(yǔ)義和語(yǔ)法保持一致。模塊功能覆蓋相關(guān)考核規(guī)范、配電自動(dòng)化模型校驗(yàn)規(guī)范要求，針對(duì)55類配網(wǎng)設(shè)備，梳理形成各類場(chǎng)景82個(gè)典型校驗(yàn)項(xiàng)，在專業(yè)運(yùn)維人員建檔過(guò)程中可以自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)推送錯(cuò)誤信息清單，輔助基層人員開(kāi)展數(shù)據(jù)質(zhì)量治理。

圖1 配電網(wǎng)統(tǒng)一信息模型建設(shè)

2)專題圖優(yōu)化。根據(jù)電氣拓?fù)溥B接，對(duì)專題圖的節(jié)點(diǎn)設(shè)備 (站房、桿塔、接頭等)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分層、最優(yōu)路徑分析和布局快速收斂?jī)?yōu)化，優(yōu)化后的調(diào)度單線如圖2所示，按照調(diào)度實(shí)際應(yīng)用需求，添加了配變?nèi)萘?、線路型號(hào)和長(zhǎng)度等信息。同步建立營(yíng)銷、運(yùn)檢、調(diào)度部門(mén)配網(wǎng)圖模治理協(xié)作和溝通機(jī)制，確保營(yíng)配調(diào)數(shù)據(jù)同源，按照 “誰(shuí)主管、誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)維護(hù)”的原則，組成配網(wǎng)圖模治理工作小組，集中對(duì)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)和圖模數(shù)據(jù)治理，形成圖模治理和審核的閉環(huán)管理。

圖2 配電網(wǎng)專題圖自動(dòng)優(yōu)化效果

3)交互與質(zhì)量雙管控。基于 “先試先行”原則，以信息交互總線為載體，建設(shè)營(yíng)配調(diào)貫通的設(shè)備新投異動(dòng)流程，如圖3所示。對(duì)已建有配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的地市開(kāi)展省地兩級(jí)全閉環(huán)管控，未建配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)地市基于省級(jí)配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖模審核與發(fā)布。開(kāi)展配網(wǎng)圖模質(zhì)量分析，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)圖模在線交互、數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)和可視化展示，對(duì)設(shè)備異動(dòng)流程的各環(huán)節(jié)狀態(tài)、異動(dòng)數(shù)據(jù)流程進(jìn)行有效溯源和實(shí)時(shí)監(jiān)控，圍繞省-市-縣-所四級(jí)考核體系，加強(qiáng)設(shè)備異動(dòng)流程及時(shí)性和流程閉環(huán)水平管控。同時(shí)，編制下發(fā) 《配電網(wǎng)圖模異動(dòng)管理方法》《基于PMS2.0的配電網(wǎng)設(shè)備異動(dòng)操作手冊(cè)》。

4)源端維護(hù)，抓關(guān)鍵問(wèn)題。突出配網(wǎng)圖模源端維護(hù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性，深入分析配網(wǎng)圖模建設(shè)現(xiàn)狀以及圖模實(shí)用化需求，推動(dòng)各專業(yè)統(tǒng)一思想，協(xié)調(diào)營(yíng)配調(diào)相關(guān)部門(mén)，綜合湖南電網(wǎng)網(wǎng)架特征，共同制定實(shí)用化圖形布局規(guī)范，開(kāi)展模型校核和圖形自動(dòng)優(yōu)化工作，確保圖模 “源端唯一、全局共享”。同時(shí)以故障綜合研判應(yīng)用水平為抓手，對(duì)基于模型拓?fù)溟_(kāi)展故障區(qū)域快速定位水平較低的單位開(kāi)展問(wèn)題分析，提高基層單位對(duì)治理工作的認(rèn)知水平和工作效率。

圖3 配電網(wǎng)圖模異動(dòng)在線交互流程

2 建設(shè)成效

配網(wǎng)圖模治理和設(shè)備新投異動(dòng)在線流程的建立，從本質(zhì)上改變了 “人工制圖、線下審核”的傳統(tǒng)工作方式，實(shí)現(xiàn)公司范圍內(nèi)配電網(wǎng) “一張圖、一張網(wǎng)”，是快速實(shí)現(xiàn)全省配電網(wǎng)可觀可測(cè)，增強(qiáng)配電網(wǎng)故障快速響應(yīng)能力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1)配網(wǎng)圖模數(shù)據(jù)質(zhì)量顯著提升。國(guó)網(wǎng)湖南電力有限公司自2018年3月開(kāi)始，采用集中辦公與周報(bào)進(jìn)度管控相結(jié)合的方式組織開(kāi)展全省圖模校驗(yàn)和治理工作，數(shù)據(jù)完整率由32.33%提升至98.21%，數(shù)據(jù)規(guī)范率由23.13%提升至99.31%，圖模一致率由27.72%提升至97.76%，如圖4所示。通過(guò)與PMS2.0系統(tǒng)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備異動(dòng)流程在線管理。目前湖南長(zhǎng)沙城區(qū)1 291條線路新投異動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)流轉(zhuǎn)，其他地市營(yíng)配調(diào)專業(yè)正協(xié)同開(kāi)展圖實(shí)相符普查工作。

圖4 配電網(wǎng)圖模數(shù)據(jù)各分項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2)饋線自動(dòng)化應(yīng)用。支撐各地市獨(dú)立配電自動(dòng)化系統(tǒng) (湖南為長(zhǎng)沙、株洲、湘潭和衡陽(yáng)4個(gè)地市)饋線自動(dòng)化應(yīng)用，基于電氣拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)配網(wǎng)運(yùn)行故障定位、故障隔離和自動(dòng)恢復(fù)。目前，長(zhǎng)沙城區(qū)1 291條線路實(shí)現(xiàn)100%源端維護(hù)，均已投入半閉環(huán)饋線自動(dòng)化，截至2019年6月，全自動(dòng)饋線自動(dòng)化累計(jì)動(dòng)作83次，累計(jì)轉(zhuǎn)供用戶72 885戶，縮短非故障停電時(shí)長(zhǎng)91 471時(shí)戶數(shù)。

3)故障綜合研判應(yīng)用。支撐省級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)綜合故障研判應(yīng)用，快速完成故障區(qū)域和影響范圍分析，形成以配網(wǎng)專題圖、電網(wǎng)GIS為雙入口的停電事件和設(shè)備狀態(tài)可視化監(jiān)控手段。目前省級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)累計(jì)完成11 339條饋線初始化，掛接故障指示器、DTU(Distribution terminal unit，站所終端)和FTU(Feeder terminal unit，饋線終端)17 216套，整體覆蓋率49%，自2018年11月省級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)上線以來(lái)，累計(jì)捕捉故障1 852起，定位準(zhǔn)確率90.11%，有效減輕了基層班組故障巡線壓力，縮短了故障定位時(shí)間。

4)供電服務(wù)指揮應(yīng)用。支撐供電服務(wù)指揮系統(tǒng)主動(dòng)服務(wù)和主動(dòng)搶修，如圖5所示，綜合上游變電站、下游配網(wǎng)臺(tái)區(qū)停電事件，精準(zhǔn)定位停電區(qū)域和影響用戶，提高故障響應(yīng)和主動(dòng)服務(wù)水平，減少故障停電時(shí)間，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。目前湖南供電服務(wù)指揮中心建立 “四入口”工單報(bào)修機(jī)制，基于省級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)研判定位的精準(zhǔn)故障區(qū)域，供服主動(dòng)工單平均時(shí)長(zhǎng)已縮短至5 min之內(nèi)。

圖5 供電服務(wù)指揮系統(tǒng)停電分析到戶應(yīng)用

3 小結(jié)

圖模是配電網(wǎng)精益化管理的基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)展統(tǒng)一信息模型建設(shè)和一年多的圖模數(shù)據(jù)治理，全省圖模數(shù)據(jù)完整率、規(guī)范率、一致率等顯著提升，治理完成率超過(guò)98%，基本滿足實(shí)用化應(yīng)用條件。通過(guò)PMS2.0系統(tǒng)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)圖模靜態(tài)數(shù)據(jù)和配網(wǎng)動(dòng)態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)及告警信息的匯集，逐步形成 “全網(wǎng)一張圖”，支撐公司饋線自動(dòng)化、故障綜合研判、供電服務(wù)指揮等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及應(yīng)用，有效提高配電網(wǎng)故障處理效率和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。