淺談基于物聯網技術的配電云平臺信息化建設

鐘方偉 李斌 賈佳

摘要：通過針對物聯網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，實現對配網云建設過程的業務、規范及技術層面需求進行說明。該文從基于物聯網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。

關鍵詞：物聯網;配網;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，各種系統由于建設部門和建設時間不同，覆蓋業務領域也有差異，因此配電關鍵數據分散在各個系統中，缺乏公共信模型的表述，頻繁的數據變更和相互交互也對系統建設和運行帶來了很大的負擔。面對電力改革的大形勢、新型智慧配電網的需求和“大云物移智”的技術浪潮，為配電各項業務構建一個基于云計算平臺的配電云業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，秉承“大中臺小前臺”的理念，兼顧調度、營銷等的需求，以建設智能配網運營核心應用為目標，重點在于配網智能化和主動工作管理，支持售電側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務領域，包含了電網、設備、終端、網絡、客戶等各種各樣的業務對象，在此領域中也活躍著眾多的系統開發商、設備提供商等，共同推動配電管理的業務不斷發展。從IEC61968標準來看，配電管理系統（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。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，對實時數據驅動、主動管理模式、面向移動互聯的新型配電管理業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、統一權限平臺、BPM流程平臺等。

3 設計思路

3.1 業務層

配電云平臺覆蓋配電管理的七大業務領域，采用微服務架構抽象配電領域的核心業務服務，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務系統[1]。

3.2 規范層

配電云平臺遵循IEC61968構建，具備基于CIM的統一配電網模型和基于IRM的接口體系，其內部組件和各外部系統之間都通過統一的形式進行標準化交互。

3.3 技術層

該系統應基于云計算平臺構建，充分利用大量的現有云服務，如分布式關系數據庫、分布式內存緩存、分布式調用框架、大數據計算服務等等，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據處理成有用的信息，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的配電管理系統體系架構標準，基于組件化、服務化、動態化的設計思想，運用云計算的各種技術體系，按照微服務架構和分層結構風格進行設計。技術架構如圖3所示，從數據、服務到系統，自下而上共分為八個層次：數據來源層、數據接入層、數據存儲層、基礎服務層、計算服務層、應用服務層、應用系統層、用戶交互層，同時系統各個組成部分橫向接受統一的運行狀態監控和分級的安全控制管理[3]。

5 功能設計

配電云平臺由8個子產品構成，包括兩個集成平臺（模型數據集成平臺、實時數據化集成平臺），一個數據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 模型數據集成平臺

模型數據集成平臺通過對分散在各個系統中的電網圖模數據進行匯集、清洗、轉換和拼接，形成完整一致的模型數據提供給數據中臺，支持基于消息的實時交換模式和基于大數據的全量/增量同步模式。應用領域包括配網供電服務指揮平臺、營配調數據貫通、全業務數據中心。

5.2 實時數據集成平臺

實時數據集成平臺支持對終端設備（智能公變終端、線路在線監測終端）的直接采集和從各自動化系統（配電自動化I區、調度EMS系統、用電采集系統）中接入數據，通過分布式消息總線、實時數據緩存庫對各類實時數據進行統一匯集，通過量測模型庫和流式數據處理對實時數據進行分析加工，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、營配調數據貫通、全業務數據中心。

5.3 配電云數據中臺

配電云數據中臺對配電業務領域的各類數據（電網資源、空間位置、拓撲信息、電力資產、專題圖形、客戶信息、量測數據、事件信息、運行數據等）進行統一的存儲和管理，并對外提供一致性基礎訪問服務，支持配電數據在關系數據、列式數據庫、分析數據庫和大數據平臺間的分布和流轉，支持對數據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，包含數據質量管理和持續治理體系、基于人工智能的挖掘分析體系。應用領域包括全業務數據中心、四分線損計算、設備狀態估計、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劃服務，包括地理圖、變電站內圖、配電站內圖、單線圖、站間聯絡圖、區域系統圖等各類圖形，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GIS、電網專題圖、配調應用、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，支持多態數據管理，支持全網帶電著色，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據緩存、列式數據庫和大數據平臺為技術支撐，對外提供統一高效的實時數據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、歷史數據服務、曲線數據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據，并實現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 結束語

本文針對基于物聯網技術的配電云平臺信息化建設進行綜合闡述，通過對系統設計的業務、規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，基于物聯網技術，結合配電網云平臺建設，實現對模型數據、實施數據、配網云數據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的需求，支撐“大云物移智”整體規劃建設，實現配網業務的“大中臺小前臺”，綜合利用電網內部數據資源，提高生產效率，創新配網建設過程中的信息化建設。

參考文獻：

[1] 李勇.異構存儲系統中的緩存技術研究[D].武漢：華中科技大學，2014.

[2] 陳杰.本地文件系統數據更新模式研究[D].武漢：華中科技大學，2014.

[3] 羅東健.大規模存儲系統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據;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。