主動(dòng)配電網(wǎng)將接入更多的分布式電源進(jìn)行主動(dòng)控制和管理，全景信息展示系統(tǒng)平臺(tái)將為設(shè)備參數(shù)、模型、信息融合、實(shí)時(shí)交互提供技術(shù)支撐?；赟OA的商業(yè)智能平臺(tái)，將不同粗細(xì)粒度的業(yè)務(wù)和流程整合，將各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中分散、孤立的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)融合的方式展示，用于決策分析。系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)踐證明了該方案的可行性，為進(jìn)一步探索主動(dòng)配電網(wǎng)的信息融合與挖掘具有重大意義。

0引言

近年來隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的全面發(fā)展，分布式電源(distributedgeneration，DG)接入量不斷增加、電動(dòng)汽車不斷增大的普及率以及可控負(fù)荷的增多，對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)帶來了深刻的變化。國際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)C6.11項(xiàng)目組于2008年提出了主動(dòng)配電網(wǎng)(activedistributionnetwork，ADN)的概念，清晰地表明ADN可以通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來管理潮流，以便對(duì)局部的DG進(jìn)行主動(dòng)控制和主動(dòng)管理，得到了廣泛的認(rèn)可。

主動(dòng)配電網(wǎng)具有電氣元件繁雜，信息量大;在線分析和離線管理緊密結(jié)合;應(yīng)用分析和終端設(shè)備緊密結(jié)合;一次設(shè)備和二次設(shè)備緊密結(jié)合的特點(diǎn)。配電網(wǎng)中DG、保護(hù)裝置、負(fù)荷等之間的數(shù)據(jù)和信息交換是實(shí)現(xiàn)ADN管理的基礎(chǔ)，通信和信息技術(shù)(communicationandinformationtechnology，CIT)往往被視為ADN管理能否成功實(shí)施的決定因素之一。信息的采集、傳輸、儲(chǔ)存、分析、展示是主動(dòng)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)，它將提供電力流、信息流、資金流的歷史和實(shí)時(shí)信息，為用戶和電網(wǎng)的雙向全面互動(dòng)提供平臺(tái)和技術(shù)支持。文獻(xiàn)[7]介紹了上海電能質(zhì)量數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)的總體功能與構(gòu)架，以及軟件體系構(gòu)架與功能模塊。

面對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)在空間、時(shí)間和控制目標(biāo)等多個(gè)維度中表現(xiàn)出的復(fù)雜性，實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)同存，信息異構(gòu)等特點(diǎn)，需建設(shè)主動(dòng)配電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)(activedistributionnetworkpanoramicinformationdisplaysystem，ADNPIDS)。該系統(tǒng)采用基于面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(service-orientedarchitecture，SOA)的商業(yè)智能平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)的融合、抽取、展示，促進(jìn)了主動(dòng)配電網(wǎng)中各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的信息集成與共享，提高調(diào)度資源的優(yōu)化配置能力，改善現(xiàn)有的配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平。

1系統(tǒng)構(gòu)架

主動(dòng)配電網(wǎng)采用主動(dòng)管理分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和客戶雙向負(fù)荷的模式，具有靈活拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的公用配電網(wǎng)，其基本構(gòu)成模式見圖1。圖中，各類DG(如風(fēng)電、光伏等)和儲(chǔ)能單元通過電力電子元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的交流或直流模式，再經(jīng)過升壓變壓器并入系統(tǒng);通信、自動(dòng)化及其他相關(guān)電氣設(shè)備以適當(dāng)?shù)倪B接方式實(shí)現(xiàn)與電力網(wǎng)的緊密集成;此外，用戶側(cè)配以智能電表為代表的先進(jìn)計(jì)量裝置(advancedmeteringinfrastructure，AMI)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)用電信息的實(shí)時(shí)采集及電網(wǎng)—用戶之間的雙向互操作。主動(dòng)配電網(wǎng)較傳統(tǒng)的配電網(wǎng)在設(shè)備的多樣性、信息采集、傳輸方式上已有較大的不同。

配電網(wǎng)設(shè)備臺(tái)數(shù)和分支線路多，還有分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬要求高，同時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)傳輸通道的暢通，對(duì)通信系統(tǒng)的可靠性要求也高。優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度是主動(dòng)配電網(wǎng)的核心業(yè)務(wù)，但必須考慮到實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行控制的需要，對(duì)硬件系統(tǒng)和通信接口要留有足夠的升級(jí)空間。面對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)當(dāng)前及以后較長(zhǎng)一段時(shí)間的應(yīng)用需求，主動(dòng)配電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)采用基于SOA的商業(yè)智能平臺(tái)，通過基于SOA架構(gòu)的集成機(jī)制有效集成現(xiàn)有系統(tǒng)，并為發(fā)展預(yù)留接口。

電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)采用基于SOA架構(gòu)的集成機(jī)制，通過定義的開放標(biāo)準(zhǔn)接口，將平臺(tái)外的商業(yè)智能組件進(jìn)行集成，并提供WebServices的訪問接口。集成機(jī)制為組件、外部系統(tǒng)和引擎之間提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸管道，在數(shù)據(jù)交換層面進(jìn)一步減低了平臺(tái)架構(gòu)中各部件的耦合性。其平臺(tái)構(gòu)架見圖2。

主動(dòng)配電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)平臺(tái)以工作流引擎為中心，首先以WebService形式定義工作流引擎與各組件的接口之間的關(guān)系，其次采用SBBIP自帶的商業(yè)智能工具將其預(yù)先集成到核心層中，并與外部系統(tǒng)一起由核心層的工作流引擎統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行，其集成過程采用組件的松耦合形式。該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)、模型、算法、展示無縫集成的統(tǒng)一，符合基于“源端接入，全局共享”的理念，實(shí)現(xiàn)信息的靈活定制與按需共享方法，采用基于時(shí)空多維版本標(biāo)識(shí)，支持多態(tài)多應(yīng)用多場(chǎng)景多版本的存儲(chǔ)與共享管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)多源異構(gòu)信息的融合共享。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1基于元模型的體系結(jié)構(gòu)建模

元模型的體系結(jié)構(gòu)建模是體系結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計(jì)的核心過程，基于元模型體系結(jié)構(gòu)建模方法的定義如下：

在基于以數(shù)據(jù)為中心的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，嚴(yán)格采用元模型支持下的標(biāo)準(zhǔn)建模方法來收集、組織、存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并能在元模型數(shù)據(jù)規(guī)范下靈活定制體系結(jié)構(gòu)描述所需的視圖模型來展現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)建模所收集的數(shù)據(jù)，提供對(duì)分析決策的支持，從而能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)一致性基礎(chǔ)，形成靈活、精確的體系結(jié)構(gòu)描述。

元模型的體系結(jié)構(gòu)建模方法的概念框架見圖3。該方法運(yùn)用多種建模手段收集體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，將體系結(jié)構(gòu)描述為概念元模型、邏輯元模型、物理元模型。通過各種元模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則將數(shù)據(jù)按決策組喜好的形式有效展現(xiàn)出來，并將數(shù)據(jù)和視圖形成有機(jī)的聯(lián)系。

2.2決策支持工具

提供從數(shù)據(jù)查詢到信息挖掘的各類工具，滿足決策支持或多維環(huán)境下特定的查詢和報(bào)表需求，使分析人員、管理人員或執(zhí)行人員能夠從多個(gè)角度對(duì)從原始數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)化出來的、能夠真正為用戶所理解的并真實(shí)反應(yīng)企業(yè)維特性的信息進(jìn)行快速、一致、交互地存取，從而獲得對(duì)數(shù)據(jù)的更深入了解。它的技術(shù)核心是“維”這個(gè)概念，因此它是數(shù)據(jù)倉庫中大容量數(shù)據(jù)得以有效利用的重要工具。

2.3訪問工具

接口和中間件，使維護(hù)人員能夠訪問和處理數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫中間件允許維護(hù)人員透明地訪問后臺(tái)各種異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)管理部分一般采用3層信息存儲(chǔ)，最高層次是數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)倉庫中集成了主動(dòng)配電網(wǎng)的主要展示指標(biāo)信息;中間級(jí)是各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫，它為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù);結(jié)構(gòu)的最低層次存儲(chǔ)了根據(jù)用戶和應(yīng)用需求經(jīng)過裁剪后的信息。

2.4數(shù)據(jù)清洗的方法

數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)的清洗轉(zhuǎn)換處理后，或裝載到數(shù)據(jù)倉庫，通過聯(lián)機(jī)分析處理為生產(chǎn)調(diào)度決策、全景展示提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4.1數(shù)據(jù)抽取

根據(jù)全景信息展示系統(tǒng)的需求，從相應(yīng)的調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)、外部數(shù)據(jù)源中抽取需要的數(shù)據(jù)。此企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫本身是基于Oracle9i開發(fā)的，配網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫通過開放數(shù)據(jù)庫連接(opendatabaseconnectivity，ODBC)接口導(dǎo)入到Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫。由配電自動(dòng)化以及其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)本身是基于Oracle9i關(guān)系數(shù)據(jù)庫定義的，這些數(shù)據(jù)通過Java數(shù)據(jù)庫連接(javadatabaseconnectivity，JDBC)接口就可導(dǎo)入到數(shù)據(jù)倉庫，然后在數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行決策支持。

2.4.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指根據(jù)全景信息展示系統(tǒng)平臺(tái)的要求從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、清洗等處理，保證數(shù)據(jù)按要求裝入數(shù)據(jù)倉庫。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的具體特點(diǎn)，做了不同的轉(zhuǎn)換操作。

2.4.3數(shù)據(jù)加載和更新

數(shù)據(jù)的加載周期應(yīng)和數(shù)據(jù)倉庫中時(shí)間維度的粒度匹配，可以按分、時(shí)、日等顆粒度進(jìn)行加載。此外數(shù)據(jù)增量的更新需在數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中進(jìn)行定位，確定數(shù)據(jù)刪除和更改的內(nèi)容。如果是數(shù)據(jù)倉庫的全面更新則一般在初始化的時(shí)候執(zhí)行，按照數(shù)據(jù)源到目標(biāo)系統(tǒng)的映射關(guān)系，將數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉庫的物理存儲(chǔ)區(qū)域上。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1綜合信息展示

在某地區(qū)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)施中，構(gòu)建面向預(yù)評(píng)估、實(shí)時(shí)監(jiān)視與后評(píng)估等不同時(shí)間維度的主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行指標(biāo)體系，覆蓋配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的全過程，從安全、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、節(jié)能、效率、供需、公平7個(gè)維度分別形成完整的子指標(biāo)集。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)指標(biāo)多維屬性的梳理、拓展與應(yīng)用，分別從時(shí)間、對(duì)象、業(yè)務(wù)、主題、管理5個(gè)維度對(duì)每一個(gè)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行分類與整合，使龐雜、無序的運(yùn)行信息系統(tǒng)化、有序化。

面對(duì)配網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)，將其分為調(diào)度對(duì)象與設(shè)備元件，調(diào)度對(duì)象包括發(fā)電機(jī)組、變電站、輸配電線路等，設(shè)備元件和現(xiàn)有配網(wǎng)一次設(shè)備的定義相同。在主動(dòng)配電網(wǎng)的全景信息展示系統(tǒng)中以調(diào)度對(duì)象為切入點(diǎn)，將電網(wǎng)運(yùn)行中海量的數(shù)據(jù)與指標(biāo)通過分解、篩選、歸類集中到不同的調(diào)度對(duì)象上，從多個(gè)方面綜合地分析調(diào)度對(duì)象與設(shè)備元件的運(yùn)行情況?？梢詫Ｗ⒌胤治鎏囟▽?duì)象的歷史運(yùn)行狀態(tài)變化;可以橫向地比較不同對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài);提高信息的集成度與獲取效率，提高調(diào)度管理、考核工作的精益化水平。對(duì)設(shè)備元件按其物理特性建立相應(yīng)的多維分析指標(biāo)體系，如變電站的屬性信息包括，變電站的基本屬性、下送曲線、檢修情況，變電站內(nèi)其他二次設(shè)備的運(yùn)行情況等，同時(shí)提供橫向比較、縱向查詢、離群狀態(tài)提示、歷史狀態(tài)比較、排名計(jì)算等高級(jí)分析功能。系統(tǒng)主頁效果見圖4，大客戶的具體展示信息見圖圖5。

3.2數(shù)據(jù)維護(hù)

配網(wǎng)數(shù)據(jù)龐大，專門設(shè)置了相應(yīng)的數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)(見圖6)，分為12個(gè)功能模塊，分別為：①文檔管理，它負(fù)責(zé)文檔連接和預(yù)警信息的管理;②檢修記錄管理，負(fù)責(zé)檢修記錄的管理;③事件記錄管理，負(fù)責(zé)對(duì)配電網(wǎng)的故障、新投、停運(yùn)、低調(diào)、停運(yùn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理;④自定義數(shù)據(jù)錄入，可對(duì)新功能模塊提供自定義數(shù)據(jù)支持;⑤數(shù)據(jù)源管理，負(fù)責(zé)對(duì)新添加的功能模塊提供數(shù)據(jù)源支持;⑥視圖配置，對(duì)現(xiàn)有視圖管理提供自定義顯示功能模塊支持;⑦地區(qū)地圖映射，對(duì)配電

網(wǎng)的地區(qū)地圖和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)管理;⑧地圖編輯工具，對(duì)系統(tǒng)中所使用地圖進(jìn)行編輯管理;⑨數(shù)據(jù)采集工具，手動(dòng)采集調(diào)度綜合數(shù)據(jù)和采集日志;⑩數(shù)據(jù)校驗(yàn)工具，提供系統(tǒng)中所出現(xiàn)過的數(shù)據(jù)的管理工具;11設(shè)備展示編輯，可以設(shè)置設(shè)備在系統(tǒng)中是否顯示;12用戶管理，管理系統(tǒng)用戶。

4結(jié)語

本文采用基于SOA的商業(yè)智能平臺(tái)構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)，該平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用服務(wù)之間數(shù)據(jù)、模型、畫面信息的無縫共享，解決了主動(dòng)配電網(wǎng)所面臨的服務(wù)粒度與服務(wù)實(shí)體實(shí)現(xiàn)的問題。采用面向服務(wù)的平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，可以為全景信息的展示提供靈活、自治的模型，將不同粗細(xì)粒度的業(yè)務(wù)和流程整合為不同的指標(biāo)展示服務(wù)。

通過平臺(tái)的開發(fā)仿真與實(shí)踐，證明其技術(shù)上可行且系統(tǒng)靈活，尤其能有效應(yīng)對(duì)各類分布式能源在地理位置上的展示以及各類運(yùn)行數(shù)據(jù)的深度挖掘的指標(biāo)展示等問題。下一步工作將致力于對(duì)原型系統(tǒng)的完善。

作者簡(jiǎn)介

黃媛，四川大學(xué)電氣信息學(xué)院，博士，研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電及接入問題、電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制。

劉俊勇，四川大學(xué)電氣信息學(xué)院，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事電力市場(chǎng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制、電力系統(tǒng)可視化系統(tǒng)等方面的研究。

引文信息

黃媛，劉俊勇，劉潔穎，等.主動(dòng)配電網(wǎng)全景信息展示系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)[J].供用電，2015,33(2)：19-23.