基于微服務(wù)架構(gòu)的低壓可靠性信息系統(tǒng)建設(shè)與試點(diǎn)指標(biāo)分析

趙永生，趙愛華，梅戰(zhàn)旗，朱軍偉，程 辰

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230000；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000；3.國網(wǎng)安徽電力蚌埠供電公司，安徽 蚌埠 233000；4.國網(wǎng)安徽電力亳州供電公司，安徽 亳州 236800；5.國網(wǎng)安徽電力合肥供電公司，安徽 合肥 230000）

供電可靠性是供電企業(yè)對用戶持續(xù)供電能力的具體反映，是供電企業(yè)中一項(xiàng)主要的電能質(zhì)量指標(biāo)。我國目前所開展的用戶供電可靠性統(tǒng)計是以高（35kV）、中壓用戶（6-20kV）以及公用配變?yōu)榛緫魯?shù)，未將低壓用戶（220/380V）停電列入統(tǒng)計范圍，不能實(shí)際反映低壓用戶供電可靠性，而目前供電停電投訴主要是低壓用戶，用戶供電可靠性統(tǒng)計由中壓向低壓延伸，“打通停電管理的最后1米”，是提高供電管理水平和服務(wù)質(zhì)量的客觀要求，是供電可靠性發(fā)展的必然趨勢。

近年來隨著電力設(shè)備的不斷改造，10kV及以上設(shè)備的健康水平已有較大提高，電網(wǎng)故障概率進(jìn)一步下降，其中低壓元器件故障所占比例提高。因此，只有通過開展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計評價工作，才能按低壓故障、工作內(nèi)容、工作部門、重復(fù)停電次數(shù)、倒電、帶電作業(yè)統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)，為規(guī)劃、計劃、設(shè)計等供電企業(yè)全過程管理提供詳實(shí)數(shù)據(jù)，才能正確反映電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量，為電力企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)打下良好基礎(chǔ)。為此，開展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計評價，是進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行管理水平的需要，也是供電企業(yè)塑造企業(yè)形象、提高經(jīng)濟(jì)效益的需要。

此外中壓用戶供電可靠性信息系統(tǒng)的不斷完善，現(xiàn)場低壓用戶智能電表的普遍應(yīng)用，信息化系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，也為開展低壓可靠性試點(diǎn)工作提供了必要的技術(shù)條件。

1 技術(shù)路線

1.1 設(shè)計思路

充分利用公司中壓可靠性系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)等信息化建設(shè)成果，運(yùn)用“大、云、物、移、智”等技術(shù)，從四個方面開展研究：一是基于中壓可靠性系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)臺賬構(gòu)建“變壓器-表箱-電表”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型；二是基于低壓電網(wǎng)模型，分析用電信息采集系統(tǒng)中HPLC高頻采集低壓用戶運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立低壓用戶停電事件實(shí)時監(jiān)測與在線分析模型；三是運(yùn)用低壓電網(wǎng)模型構(gòu)建停電事件自動補(bǔ)全與停電原因智能研判模型；四是開展低壓用戶供電可靠性多維度統(tǒng)計與分析。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

安徽公司在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，利用中壓可靠性系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)等信息化建設(shè)成果，基于大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)構(gòu)架建設(shè)信息化系統(tǒng)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、統(tǒng)計、分析、查詢和管理，從三方面開展系統(tǒng)設(shè)計工作：

（1）采用STORM+SPARK的流處理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計低壓用戶停電實(shí)時采集與在線分析功能，具有低延遲、高吞吐、持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行和彈性可伸縮等特性，滿足對實(shí)時業(yè)務(wù)監(jiān)測與分析的要求。

（2）采用分布式存儲與并行計算技術(shù)搭建支撐海量數(shù)據(jù)處理的低壓用戶供電可靠性存儲與計算平臺，提高數(shù)據(jù)處理的實(shí)時性，具有高容錯和高可伸縮性，可實(shí)現(xiàn)每天變壓器、電能表等設(shè)備上送事件、運(yùn)行負(fù)荷等海量數(shù)據(jù)的分析與存儲。

（3）基于SG-UAP 3.0、Kubernetes、SpringBoot搭建低壓用戶供電可靠性實(shí)時監(jiān)測與智能分析軟件的微服務(wù)框架，將低壓可靠性系統(tǒng)按業(yè)務(wù)劃分為多個服務(wù)，每個服務(wù)均獨(dú)立部署，易于維護(hù)和開發(fā)，并能根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的擴(kuò)展。

1.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

低壓可靠性信息系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接入層、存儲計算層、應(yīng)用數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)支撐層和WEB展現(xiàn)層組成，每層包括的功能如圖1所示。

圖1

1.4 功能架構(gòu)

依據(jù)上述業(yè)務(wù)架構(gòu)，低壓供電可靠性系統(tǒng)的功能主要分五大模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時監(jiān)測、停電分析、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)管理，每個大的功能模塊下包含多項(xiàng)子功能模塊，具體功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2

2 主要功能

2.1 構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型及拓?fù)潢P(guān)系自動更新

為實(shí)現(xiàn)快速分析和定位低壓電網(wǎng)故障設(shè)備、范圍和影響用戶，動態(tài)全景展現(xiàn)低壓停電故障和影響范圍，需結(jié)合營銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、中壓可靠性和用電信息采集系統(tǒng)構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型。首先以PMS設(shè)備臺賬為核心，貫通營銷、中壓可靠性等檔案，開展低壓電網(wǎng)“變壓器-表箱-電表”關(guān)系梳理工作，再通過用電信息采集系統(tǒng)的臺戶關(guān)系識別、戶表相位識別等技術(shù)手段，獲取電表的相位信息，結(jié)合相位信息和變壓器信息可得到分相線路，從而生成“變壓器-表箱-電表（含相位）”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型。為完善低壓用戶之間的拓?fù)潢P(guān)系分析，需手動維護(hù)變壓器下的出線柜、出線間隔、分支箱、表箱等低壓設(shè)備的功能，以此構(gòu)建“變壓器-出線柜-出線間隔-分支箱-表箱-電表（含相位）”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型。

在構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上，評估營銷業(yè)務(wù)流程對低壓電網(wǎng)模型的影響，結(jié)合用采系統(tǒng)自動裝接調(diào)試流程信息，分析模型相關(guān)的低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，每日自動更新低壓電網(wǎng)模型，保證低壓電網(wǎng)模型與現(xiàn)場設(shè)備、拓?fù)潢P(guān)系的一致性。

2.2 低壓電網(wǎng)停電實(shí)時監(jiān)測與在線分析

結(jié)合安徽公司營銷部開展HPLC采集試點(diǎn)工作，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分布式存儲與并行計算技術(shù)從兩個方面開展低壓電網(wǎng)停電事件實(shí)時監(jiān)測與在線分析功能：一是實(shí)時分析低壓電網(wǎng)停電事件有效性，通過分析低壓用戶停電事件主動上送、結(jié)合低壓用戶96點(diǎn)準(zhǔn)實(shí)時負(fù)荷數(shù)據(jù)研判停電事件的準(zhǔn)確性；二是對同一變壓器下停電低壓用戶按所屬變壓器、表箱、分相線路進(jìn)行歸集，生成變壓器停電事件、表箱停電事件、分相線路停電事件，并分析影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。具體分析流程如下：

低壓用戶停電事件有效性分析：從用電信息采集系統(tǒng)獲取HPLC電能表主動上送的停上電事件，將停電時間大于上電時間、停電時長小于三分鐘或大于三天、當(dāng)天累計上送停上電次數(shù)大于六次的停上電事件置為無效，將其他停上電事件生成有效的低壓用戶原始停電事件。

變壓器停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與低壓電網(wǎng)模型關(guān)聯(lián)，對同一變壓器下停電時間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成變壓器歸集停電事件，變壓器停電的時間取其下掛低壓用戶停上電時間的并集，分析變壓器停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

表箱停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與低壓電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ完P(guān)聯(lián)，對同一表箱下停電時間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成表箱歸集停電事件，表箱停電的時間取其下掛低壓用戶停上電時間的并集，分析表箱停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

分相線路停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與中低壓電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ完P(guān)聯(lián)，對同一變壓器的同一相位（即分相線路）下停電時間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成分相線路歸集停電事件，分相線路停電的時間取其下掛低壓用戶停上電時間的并集，分析分相線路停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

2.3 低壓電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)多維度統(tǒng)計

安徽公司按DLT 836.3-2016《供電系統(tǒng)供電可靠性評價規(guī)程第3部分：低壓用戶》標(biāo)準(zhǔn)，從三個方面開展低壓用戶供電可靠性指標(biāo)全方位、多維度、跨區(qū)域的統(tǒng)計分析：一是低壓電網(wǎng)不同時間段（包括日、周、月、季、年）供電可靠性變化的分析；二是低壓電網(wǎng)不同區(qū)域（包括各級供電單位、各個區(qū)域口徑）供電可靠性對比分析；三是不同性質(zhì)（包括計劃停電、故障停電）的停電事件對低壓供電可靠性影響的分析。統(tǒng)計指標(biāo)內(nèi)容有系統(tǒng)平均停電時間、平均供電可靠率、系統(tǒng)平均停電頻率、停電用戶平均停電時間、停電用戶平均停電頻率、停電用戶平均每次停電時間等。

為更好地管理電網(wǎng)設(shè)備，還設(shè)計了設(shè)備柔性管理功能，通過將管轄區(qū)域內(nèi)的變壓器加入到變壓器自定義群組中，實(shí)現(xiàn)臺賬、運(yùn)行數(shù)據(jù)、指標(biāo)等按自定義群組進(jìn)行柔性管理。

3 指標(biāo)分析

安徽公司選擇合肥公司、淮南公司和蚌埠公司三家市級供電單位開展低壓用戶供電可靠性試點(diǎn)工作，試點(diǎn)單位需對試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行HPLC通信改造。三家試點(diǎn)單位的試點(diǎn)區(qū)域有著較好的供電可靠性，2020年1月至6月的可靠性指標(biāo)總體情況詳見表1。由表1可對比分析中低壓可靠性指標(biāo)存在的差異。

表1

4 結(jié)束語

低壓可靠性信息系統(tǒng)通過配變停電事件、配變運(yùn)行狀態(tài)、低壓用戶停電事件進(jìn)行自動研判，實(shí)現(xiàn)低壓停電實(shí)時監(jiān)測與在線分析，提升了低壓供電可靠性數(shù)據(jù)質(zhì)量和指標(biāo)準(zhǔn)確度。通過運(yùn)用低壓停電的分析成果，開展低壓用戶停電原因分析和停電性質(zhì)研判、供電可靠性指標(biāo)統(tǒng)計，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對中壓用戶與低壓用戶的運(yùn)行狀態(tài)、供電可靠性的關(guān)系分析，對低壓電網(wǎng)問題精準(zhǔn)定位，從而減少低壓用戶停電次數(shù)，提高公司經(jīng)濟(jì)效益，提升供電服務(wù)水平和用戶滿意度，實(shí)現(xiàn)從粗放管理向精細(xì)化管理、從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動的轉(zhuǎn)變，為各業(yè)務(wù)部門提供可靠性分析報告，支撐生產(chǎn)部門不斷優(yōu)化低壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量。