东方电子股份有限公司 2011 年 11 月

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东方电子股份有限公司2011 年 11月

基于用电侧信息的智能化配电管理系统建设思路探讨精确创新持续进步精确创新持续进步


内容提要

问题的提出

系统实现所需的关键技术系统建设的总体架构

典型智能化应用结论


开始试点建设

以东方电子等公司为主起草的 DL/T814-2002 《配点自动化系统功能规范》

国网公司委托标委会配网工作组制定的国网企业标准《配网自动化主站系统功能规范》

新一轮试点全面铺开

1997年 2002年 2008年 2010年

配电自动化主站产品发展历程


存在的问题• 目前试点建设的配电自动化系统尽管技术先进，功能强大，可以适应智能电网的发展要求，但也存在这一个很大的制约因素，即需要的 FTU 数量很大，再加上通讯系统的建设，整个投资很大，而且日后 FTU 等设备的维护工作量和很大，这必然导致了配电自动化系统只能在有经济实力的大中城市进行建设，短期内很难普及，其投入产出效益有待进一步的检验。


新思路• 随着我国电网自动化的不断发展，目前各供电局已经基本建设了调度 EMS 系统、配变监测系统、 GIS 系统、计费系统、营销系统、低压集抄系统、客户呼叫中心等一系列自动化系统，这些自动化系统为电网的安全稳定运行奠定了基础，同时在配电网也基本实现了覆盖全局的 “站 -线 -变 -户”数字化模型• 因此，本文提出了基于用电侧信息的配电自动化系统建设思路，其目的是充分利用已经建设的各用电侧自动化系统的信息，减少建设 FTU 的投入，实现配电自动化建设效益的最大化，消除配电网建设的普及障碍，促进我国智能配电网的发展。


内容提要

问题的提出




系统总体架构

• 指导思想是：采用 SOA 架构，遵循 IEC61970/61968 标准，实现“站 -线 -变 - 户”一体化标准建模，在此基础上，开发以不依赖于 FTU 的实用化算法，达到以较少的投入实现配网自动化实用功能的目的。同时，以信息服务总线的建设实现对配电网的集约化、精益化、智能化管理。


主要组成部分（ 1 ）信息服务总线建设（ 2 ）基础数据中心建设（ 3 ）各自动化系统的信息接入（ 4 ）配电管理智能化应用

智能路由

协议适配服务代理

消息转换

服务使能

服务管理安全服务

服务仓库/注册中心

业务活动监测(BAM)

任务调度


内容提要

问题的提出




关键技术（ 1 ）电网一体化建模技术• 提出了一个涵盖配网主设备、表计、用户等信息的“站 -线 -变 - 户”统一模型视图

CustomerDataspecialNeeds : Stringvip : booleancustomerType : StringpucNumber : String

CustomerAccountbillingCycle : StringbudgetBill : Stringstatus : String

1

1..n

+CustomerData1

+CustomerAccounts1..n

CustomerAgreementtypeService : String

1

0..n

+CustomerAccount

1

+CustomerAgreements

0..n

MeterAsset(from PointAssetHierarchy)

ConductingEquipment

phases : PhaseCode(from Core)

Breaker

ratedCurrent : CurrentFlowinTransitTime : Seconds

(from Wires)

Switch

normalOpen : BooleanswitchOnCount : IntegerswitchOnDate : AbsoluteDateTime

(from Wires)

Equipment(from Core)

EquipmentContainer(from Core)

+Contains_Equipments

+MemberOf_EquipmentContainer

0..1

0..*

0..1

0..*

Substation(from Core)

PowerSystemResource(from Core)

Circuit

code : StringratedKV : Voltage

(from DataSets)

0..n

1..n

+Circuits0..n

+Substations1..n

+PowerSystemResources

+Circuits

0..n

0..n

0..n

0..nPowerTransformer(from Wires)

EnergyConsumer(from Wires)

0..n

0..n

+CustomerAgreements

0..n

+EnergyConsumers

0..n

0..1

0..1

+MeterAsset0..1

+EnergyConsumer0..1

+PowerTransformer

+EnergyConsumer0..n

0..1

0..n

0..1


关键技术（ 2 ）信息交换服务总线技术• 信息交换服务总线 IESB（ Information Express Service Bus ）建设的目标是在全网统一建模的前提下，按照 IEC6196/61970 标准建立电力企业统一的数据交换和服务共享平台，以消息服务总线为基础，以管理需求为向导，在已有的调度 EMS 系统、配电自动化系统、 GIS 、用电信息采集系统、 95598 系统、营销管理系统等基础上，实现各应用系统间的整合、集成与共享，为电网公司的集约化管理提供清洁的数据和管理、分析、决策的信息平台，实现资源优化配置，提高科学决策管理能力，确保电网安全、经济、优质运行


关键技术（ 2 ）信息交换服务总线技术

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

系统投资

总额

系统集成复杂

程度

系统连接数量系统连接数量

系统集成复杂

程度


关键技术（ 2 ）馈线拓扑实时推理技术• 所利用的数据源 SCADA 采集的 10kV 出口开关状态及量测信息配变监测系统采集的配变相关开关状态及量测信息负荷管理及控制系统采集的大用户开关及量测信息计量系统采集的关口量测信息低压集抄系统采集的低压表信息营销系统提供的用户信息故障指示器信息 95595 客服系统提供的用户停电投诉信息


关键技术（ 3 ）馈线拓扑实时推理技术• 主要思路• 整个技术的核心是借助于 3.1节的电网一体化建模技术建立馈线拓扑状态的模型。该模型没有采用传统主网拓扑采用的节点 -支路模型（由于没有 FTU ，支路量测无法获得，因此支路模型没有意义），而是根据用电侧这些信息的特点提出了开关 - 开关模型，利用开关之间的拓扑关系来描述一条馈线的运行状态。而由于配电网都是辐射状开环运行的，因此整个配电网模型实际上可以按每条馈线来分别建模，在整体电网分析时可以借助于两端的开关（分别为变电站 10kV 出口开关和联络开关）与其他馈线实现关联和统一分析


关键技术（ 3 ）馈线拓扑实时推理技术• 模型定义定义 1 馈线开关模型矩阵：将每条馈线的开关 (包括断路器和负荷开关等 )进行编号，根据各开关的接线关系从变电站 10kV 出口开关开始给定正方向，从而形成一个开关 - 开关拓扑矩阵M 。假定共有 n 个开关，则可以构造一个 n x n 的方阵，每行表示一个开关与其他开关的拓扑关系。对 i 行，若节点 i 和节点 j由一条馈线段连接且正方向是由节点 i 指向节点 j ，则对应的网络拓扑矩阵 T 中的元素口 aij=1 ，否则 aij=0 。即：

定义 2 反向开关：馈线上的每个开关 j根据给定的正方向都可以搜索一个最近的给其供电的开关 i ，该开关 i 成为开关 j 的反向开关。在馈线开关模型矩阵中，每一列 j中 akj=1的 k 为该开关 j 的反向开关。


关键技术（ 3 ）馈线拓扑实时推理技术• 算法（ 1 ）首先根据电网模型确定用电测各采集信息所关联的开关，根据采集量的具体状态确定该开关的实际状态，根据其是否带电在馈线开关模型矩阵M 中相应的开关节点 aii相应置 0或 1 ，假设最终M 中有 k 个开关节点的 aii=1 ，形成集合 C；（ 2 ）遍历这 k 个开关节点，搜索每个节点的反向开关节点，置搜索到的该开关节点的值为 1 ，同时，如果该开关节点原来值为 0则记录该节点的编号，全部遍历完，形成新的集合，让放入 C 中；（ 3 ）重复 2 ）对新形成的集合 C 进行遍历操作，直到 C 集合变空为止，算法结束。算法最终形成馈线开关拓扑矩阵 T ，该矩阵每行 i 中为 1 的项表 aij示 i编号的开关节点对 j节点直接供电，对角线项 aii为 1 表示该开关节点 i的状态目前为带电。


关键技术（ 3 ）馈线拓扑实时推理技术• 示例


关键技术（ 4 ）信息服务化技术• 出发点• 配网的很多业务都需要地理信息的支持，但把所有这些业务都压在 GIS系统上开发是不现实的，因此本文提出了把 GIS 信息服务化的思路，对

GIS 系统进行服务化改造，让 GIS脱离开具体的繁杂业务需求，专注于其擅长的地理信息图形展示，并把这些地理图形信息按需对外提供WEB SERVICE 方式的图形服务，其他各业务模块在需要展示地理信息时调用这些服务，获得相应的地理图形信息，结合本身的具体业务进行展示。通过地理信息服务平台的建设，可以使地理信息的维护与具体业务需求松耦合。


关键技术（ 4 ）信息服务化技术• 主要思路• GSI 信息服务化的主要思想是把与地理信息相关的大部分业务从 GIS 系统剥离出来，使 GIS 系统专注于负责图形的绘制并同时维护设备的地理信息（绘制方法需支持两种方式，一是在地理图上绘制设备的同时，利用地图的坐标生成设备的地理信息；二是在设备台帐已经通过其他方式（如 GPS ）获得了相应的地理信息后，可以在 GIS 上自动成图）；其生成的图形及地理信息则需要通过WEB SERVICE 对外提供数据服务，至少包括下列几项：

1 ）获得图形服务：输入坐标范围或设备 ID获得相应的图形及图层2 ）资源定位服务：输入鼠标移动或点击事件，获得鼠标点处的设备 ID3 ）设备变色服务：输入需要变颜色的一组设备 ID 及颜色值，返回变了颜色的图形。


关键技术（ 4 ）信息服务化技术


内容提要

问题的提出




智能化应用（ 1 ）故障定位• 高压事件监测：接收到 SCADA 发送的开关恢复信息，在地理图上显示开关合闸，停电影响范围恢复供电，并在高压事件列表中追加开关信息，通过点击开关可以在地图上定位


智能化应用（ 1 ）故障定位• 低压停电事件监测与台区定位：用电信息采集系统监测到用户停电信息后将相关信息发送到本系统中，在本系统中进行相关信息的展示，并可以进行用户或停电台区的定位


智能化应用（ 1 ）故障定位• 用户停电事件监测与用户定位：用电信息采集系统监测到用户停电信息后将相关信息发送到本系统中，在本系统中进行相关信息的展示，并可以进行用户或停电台区的定位


智能化应用（ 1 ）故障定位• 电话事件监测与用户定位：系统接收到 95598坐席系统发送的电话后在电话事件列表上追加一条记录，如果该电话与客户管理系统中登记的电话一致，则记录上显示出对应的用户名称，点击记录可以进行用户信息显示和地图定位。


智能化应用（ 2 ）全生命周期管理• 设备资产全生命周期管理以资产为纽带，以设备和备品备件为基本管理对象，覆盖资产全生命周期上的各个环节，通过缺陷管理等标准规范的建立，完善种种维护策略，辐射集成采购、库存、项目、成本会计和人力资源等业务功能，实现公司设备资产管理集约化、精细化管理的目标。


智能化应用（ 2 ）全生命周期管理• 智能化仓储管理：在现有仓库管理中引入 RFID 技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。利用系统的库位管理功能，更可以及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。


智能化应用（ 2 ）全生命周期管理• 设备台帐综合管理：采用 IEC61970/61968 标准，建立以电网资源运行模型为核心，电网设备资产模型、空间信息模型关联映射的统一基础数据模型。在此基础上，实现设备的维护、检索，并实现与其他信息系统的智能化链接，如备品备件管理系统、缺陷管理系统等，同时还可以借助于 GIS 信息服务化技术实现设备的地理信息可视化展示


智能化应用（ 2 ）全生命周期管理• 生产检修计划：综合考虑相关设备的检修周期、缺陷情况、大修技改等因素，统筹安排检修、消缺、大修技改等生产计划，从以设备缺陷记录等为原始数据制定检修计划到检修完成对设备状态的修改维护，实现检修计划与台帐的无缝衔接和闭环管理。


智能化应用（ 2 ）全生命周期管理• 智能巡检：将RFID 标签安装在电力设备上，可以对设备标识全球唯一编码，执行巡检任务时，工作人员使用手持 RFID读取终端，对电力设备进行识别，同时系统也自动对巡检人员的到位情况进行记录。通过RFID巡检，随时掌握电力设备运行状况及周边环境的变化情况，及时发现设备安全隐患、设备缺陷，预防安全事故的发生，从而保证电力设系统的安全稳定运行


智能化应用（ 3 ）停电全过程闭环管理• 在电网一体化建模的基础上，借助于信息交换服务总线技术，可以在配电管理系统中通过 IESB 实现对调度自动化系统、营销客户管理系统、 95598 客户服务系统、生产管理信息系统、 GIS平台等多个系统信息的无缝链接与共享，并可以进一步做综合分析，实现计划停电、故障停电、指挥抢修等流程的智能分析、辅助决策，然后自动生成及下发运维工单，并记录运维部门报告的故障恢复的执行情况，最终形成一个完整的停电报告，从而实现整个停电过程的闭环管理


智能化应用（ 3 ）停电全过程闭环管理


内容提要

问题的提出




结论• 本文针对目前的配电自动化建设存在着投资大难以普及的问题，提出了一种新的基于用电侧信息的智能化配电管理系统建设思路，并结合智能配电网的发展要求提出了一些实用化的配网管理智能化应用。本方案具有投资小、实用化、经济效益高等优点，具有很高的现实意义，可以为各供电企业在规划智能配电网建设时提供决策参考

东方电子股份有限公司 2011 年 11 月

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