鐘方偉 李斌 賈佳
摘要:通過針對物聯(lián)網(wǎng)技術的配電云平臺信息化建設進行綜合闡述,提出建設思路與簡要方案,實現(xiàn)對配網(wǎng)云建設過程的業(yè)務、規(guī)范及技術層面需求進行說明。該文從基于物聯(lián)網(wǎng)技術的配電云平臺信息化建設的研究背景及意義、技術路線、技術架構設計、功能設計等方面分別進行了綜述,并對配電云平臺信息化建設建設要點及效果進行了分析和總結(jié)。
關鍵詞: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域,各種系統(tǒng)由于建設部門和建設時間不同,覆蓋業(yè)務領域也有差異,因此配電關鍵數(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”的技術浪潮,為配電各項業(yè)務構建一個基于云計算平臺的配電云業(yè)務中間平臺是當務之急。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,以建設智能配網(wǎng)運營核心應用為目標,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 技術路線
配電管理是一個復雜的業(yè)務領域,包含了電網(wǎng)、設備、終端、網(wǎng)絡、客戶等各種各樣的業(yè)務對象,在此領域中也活躍著眾多的系統(tǒng)開發(fā)商、設備提供商等,共同推動配電管理的業(yè)務不斷發(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用組件構成,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構成,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)務應用提供有力支撐。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的支撐組件,如微服務管理平臺、統(tǒng)一權限平臺、BPM流程平臺等。
3 設計思路
3.1 業(yè)務層
配電云平臺覆蓋配電管理的七大業(yè)務領域,采用微服務架構抽象配電領域的核心業(yè)務服務,允許各廠商定制專用服務,并和平臺服務相組合,構建相對獨立的配電管理業(yè)務系統(tǒng)[1]。
3.2 規(guī)范層
配電云平臺遵循IEC61968構建,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 技術層
該系統(tǒng)應基于云計算平臺構建,充分利用大量的現(xiàn)有云服務,如分布式關系數(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,應用新型分析技術自動將大量的數(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能力[2]。
4 技術架構設計
總體技術架構遵循IEC61968的配電管理系統(tǒng)體系架構標準,基于組件化、服務化、動態(tài)化的設計思想,運用云計算的各種技術體系,按照微服務架構和分層結(jié)構風格進行設計。技術架構如圖3所示,從數(shù)據(jù)、服務到系統(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、基礎服務層、計算服務層、應用服務層、應用系統(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 功能設計
配電云平臺由8個子產(chǎn)品構成,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)中臺和五個服務中心(模型服務中心、圖形服務中心、拓撲服務中心、量測服務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。應用領域包括配網(wǎng)供電服務指揮平臺、營配調(diào)數(shù)據(jù)貫通、全業(yè)務數(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,形成告警和預警事件。應用領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)務領域的各類數(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訪問服務,支持配電數(shù)據(jù)在關系數(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,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。應用領域包括全業(yè)務數(shù)據(jù)中心、四分線損計算、設備狀態(tài)估計、深度學習。
5.4 模型服務中心
模型服務中心提供基于IEC61968標準的模型服務,包括輸變電配低電網(wǎng)資源服務、二次設備服務、客戶信息服務等,其中模型描述服務對外提供模型的對象定義和關系定義,設備服務和設備容器服務提供設備的CRUD服務和具體對象化訪問服務,設備搜索服務提供基于全文搜索引擎的查找和定位服務。應用領域包括多系統(tǒng)模型交換、設備管理、設備搜索。
5.5 圖形服務中心
圖形服務中心以核心GIS引擎為核心,與容器化技術相結(jié)合,對外提供空間分析服務、GIS柵格化服務、專題圖服務和路徑規(guī)劃服務,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。應用領域包括電網(wǎng)GIS、電網(wǎng)專題圖、配調(diào)應用、氣象應用。
5.6 拓撲服務中心
拓撲服務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,并實現(xiàn)了故障定位、供電半徑分析、帶電性分析等應用服務。應用領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 量測服務中心
量測服務中心以實時數(shù)據(jù)緩存、列式數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)平臺為技術支撐,對外提供統(tǒng)一高效的實時數(shù)據(jù)訪問服務和基于消息的事件通知服務,包括量測模型服務、實時斷面服務、歷史數(shù)據(jù)服務、曲線數(shù)據(jù)服務和各類事件服務。應用領域包括同期線損計算、設備實時告警、實時斷面展示、負荷預警。
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數(shù)據(jù),并實現(xiàn)對停電信息的影響設備、影響范圍和影響用戶的分析服務,提供基于地理圖的可視化服務[5]。應用領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)技術的配電云平臺信息化建設進行綜合闡述,通過對系統(tǒng)設計的業(yè)務、規(guī)范及技術層面進行闡述,并就技術架構和功能設計進行了簡要說明,基于物聯(lián)網(wǎng)技術,結(jié)合配電網(wǎng)云平臺建設,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,實現(xiàn)配網(wǎng)業(yè)務的“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)建設過程中的信息化建設。
參考文獻:
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[3] 羅東健.大規(guī)模存儲系統(tǒng)高可靠性關鍵技術研究[D].武漢:華中科技大學,2011.
[4] 王健宗.云存儲服務質(zhì)量的若干關鍵問題研究[D].武漢:華中科技大學,2012.
[5] 劉洋.層次混合存儲系統(tǒng)中緩存和預取技術研究[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。