供电可靠性管理应用架构设计及关键技术实现

广东电力

GUANGDONG ELECTRIC POWER

Vol. 30 No. 7

Jul. 2017

doi： 10. 3969/j. issn. 1007-290X. 2017. 07. 023

供电可靠性管理应用架构设计及关键技术实现

陈丰S林成虎S奚建飞S余文辉S陈灏生2

(1.中国南方电网有限责任公司，广东广州510623; 2.广东卓维网络有限公司，广东佛山528200)

摘要：介绍了南方电网供电可靠性管理集成应用的架构设计，包括对总体架构、业务架构、应用架构、数据架

构、技术架构、集成架构等详细描述；同时，对其关键技术实现如多层全方位数据校验机制、时态化版本管理 机制、指标算法模型化设计等进行阐述分析。旨在为供电可靠性管理集成应用建设提供技术保障与支撑，促进 南方电网供电可靠性管理水平的不断提高，提升企业服务水平与客户满意度。

关键词：供电可靠性；架构设计；数据校验；版本管理；指标算法；可靠性管理中图分类号：TM732; TM734

文献标志码：B

文章编号：1007-290X(2017)07-0126-05

Design on Power Supply Reliability Management Application Structure and

Realization of Key Technology

CHEN Feng1, LIN Chenghu1, XI Jianfei1, YU Wenhui1, CHEN Haosheng2

(1. China Southern Power Grid Co. , Ltd. , Guangzhou, Guangdong 510623, China； 2. Guangdong Topway Network Co., Ltd , Foshan, Guangdong 528200, China)

Abstract： This paper introduces structure design for CSG power supply reliability management application such as description of overall structure, business structure, application structure, data structure, technology structure, integrated structure, and so on. Meanwhile, it states and analyzes realization of its key technologies including multi-layer all-round data verification mechanism, tense version management mechanism, index algorithm model design, and so on. By constructing this power supply reliability structure, it aims to provide technical support for management integrated application and promoting contin­uous improvement of CSG power supply reliability management level , enterprise service level and customer satisfaction. Key words： power supply reliability； structure design； data verification； version management； index algorithm； reliability management

“十二五”规划以来，全国供电可靠性[l]管理规 章制度与技术标准逐步完善，可靠性管理方式[2]越 来越多样化，电网企业供电可靠性管理水平稳步提 升。目前，我国可靠性管理研究方面取得许多开拓 性进展，部分地区电网企业在低压方面已开展供电 可靠性的统计评价试点工作，配电网可靠性评估方 面也逐步趋于标准化与规范化。进行供电可靠性管 理[3]，既是电网企业提升核心竞争力，打造国际一 流电网企业的基础，也是持续提升用电客户满意 度[4]的重要手段。

传统的供电可靠性管理工作中，由于长远规划

不足等历史遗留原因，以及随着供电业务的快速发 展，中国南方电网有限责任公司（以下简称“网公 司”)各分子(省)公司独立建设的原有业务系统已不 能很好地满足管理工作需求，供电可靠性数据采集 未与南方电网用户供电可靠性系统(简称“南网可靠 性系统”)形成统一的集成接口，需要各分子公司基 层单位人员多次在不同的系统重复录入，可靠性数 据管理不规范，容易造成数据不一致、流转不及时 等问题，数据准确性及数据质量得不到保证。网公 司充分结合现有的信息化建设成果，通过在全网统 一建设的资产管理安全生产管理信息系统(简称“生 产系统”)上实现供电可靠性管理集成应用模块，将 全网的供电可靠性数据统一推送南网可靠性系统，

收稿日期：2017-03-23修回日期：2017-04-21

最终上报至国家能源局的中电联用户供电可靠性系

第7期

陈丰，等：供电可靠性管理应用架构设计及关键技术实现

127

统，真正做到“一套数据，多方应用”。

本文介绍了南网供电可靠性管理集成应用的架 构设计，包括对总体架构、业务架构、应用架构、 数据架构、技术架构、集成架构等详细描述；同 时，对其关键技术实现如多层全方位数据校验机 制、时态化版本管理机制、指标算法模型化设计等 进行阐述分析，为网公司统一建设的生产系统在全 网推广应用和优化起到极大推动作用。

架构设计成果的基础上，通过对网公司和各分子公 司的业务现状、发展规划进行分析，归纳梳理出各 业务领域对可靠性管理的需求，描述了相关业务策 略、管理模式、组织结构和关键业务流程，为集成 应用的总体设计提供业务依据。

供电可靠性集成应用是生产系统的重要组成部 分，主要有“可靠性指标分解下达”、“可靠性指标 统计上报”、“可靠性指标分析上报”3个业务流程， 业务范围主要是满足公司企管部、计划部、市场 1总体架构设计

南方电网供电可靠性集成应用总体架构设计[5] 遵循公司企业信息化系统的整体设计规范，坚持 “统一规划、统一标准、统一设计、统一管理”的原 则，主要包括业务架构、应用架构、数据架构、技 术架构、集成架构等5部分。

供电可靠性集成应用总体架构设计过程中坚持 “业务驱动”原则，采用由业务架构到应用架构和数 据架构，再到技术架构逐层驱动的方法。业务架构 是从业务协同角度对业务覆盖范围内的过程、环 节、规则进行细化、抽象和建模；应用架构是基于 业务架构，从系统功能需求的角度去清晰准确定义 应用范围、功能及模块等；数据架构也是基于业务 架构，从系统数据需求的角度去准确定义数据分 类、数据来源及数据部署等；技术架构是基于应用 架构和数据架构，根据信息技术发展趋势以及相应 实践经验，从系统具体实现角度提出系统总体的技 术实现方案、软硬件物理部署方式等。在集成架构 方面，供电可靠性集成应用主要通过企业信息集成 平台与公司的生产系统、营销管理信息系统(简称 营销系统）、地理信息系统（geographic informa­

tion system, GIS)、 数据资源管理平台等一体化

企业管理信息系统实现集成互通。各架构域在设计 过程中可根据需求变更多次迭代，同时，业务架构 作为需求驱动，为应用架构的设计提供业务依据; 应用架构作为应用载体，通过对业务架构的理解， 采用系统分析的方法，对应用过程与目标进行分析 归纳，形成各应用功能模块；数据架构与技术架构 分别为应用架构提供数据支持和技术支撑；集成架 构作为桥梁实现供电可靠性集成应用与其他业务系 统的交互。

2架构设计详述

2. 1业务架构

供电可靠性集成应用的业务架构是在继承企业

部、生技部等各业务部门的管理工作需求，为业务 部门在指标计算、统计、分析、上报等方面提供可 靠性信息化支撑功能。

2. 2应用架构

供电可靠性集成应用的应用架构是依据各业务

应用的定位和需求进行抽象提取与规划设计，主要 描述了包括基础数据管理、运行数据管理、供电可 靠性指标管理、中低压报表管理、数据推送、日志

查询、配置管理等7大部分的应用功能范围及相互 间关系。

基础数据管理模块在接收到生产系统、营销系 统、GIS平台等系统基础数据后，利用相关数据校 验规则进行数据校验，形成可用于供电可靠性指标 计算的正式基础数据，实现包括中压线路信息、变 压器信息、中压用户信息、客户基本信息等供电可 靠性基础数据的查询及统计功能。

运行数据管理模块用于对生产系统、营销系统 等提供的计划停电时间、实际停电时间等数据进行 查询，按供电可靠性管理要求进行数据组织，形成 可用于供电可靠性指标计算的正式运行数据，实现 包括对停电事件、停电设备、停电用户信息等多维 度查询、统计功能。

供电可靠性指标管理模块结合可靠性管理工作 需要，依据IEEE配电网可靠性指标指南[6]、供电 系统用户供电可靠性评价规程[7]定义的指标要求， 可按定时、实时2种方式来计算可靠性指标，并实 现不同时期管理要求的多版本管理功能。其中实现 的中低压供电可靠性指标计算功能包括：系统平均 停电时间、系统平均停电频率、系统平均短时停电 频率、平均系统停电时间、平均系统停电频率、平 均供电可靠率等6项可靠性主要指标，以及系统平 均预安排停电时间、系统平均故障停电时间、系统 平均预安排停电频率、系统平均故障停电频率等 30项可靠性参考指标。

中低压报表管理模块可按单位、时间、用户类

广家®力_第:3〇養

11、报表类型、地区特征等条件查看可象性指标结 果，并提供报表生成与导出功能.实现了\"指标一 实际停电数据一运行数据记录”1级追溯查询，主 要用予支撑网公司、省公司、地市局等不同层级的 “汇总下级单位并填报本级单位指标”的业务应用。

数据推送模块主要用于供电可靠性集成应用内 网省两级之间、生产系统与南网可靠性系统间的数 据交2,先将省级(各分子公司)供电可靠性集成应 用的基础数据、运行数据等通过抽取传送(extrac­3：单、调度报障3：单及营销系统的客服报障工单 等；配置数据模鐘包括设备厚因编码、技术原因编 码、责任原调编码、特殊分析编码、载容比系数和

短时停电时间等；指标算法模型包栝中压指标算 法、低压指标算法和疆础指标公式，其算:法和指标 公式定义依据IEEE配电网可靠性指标指南、供电 可靠性评价规程的相关规范；中低压报表模型主要 固化了包括中低压用户表、供电可靠性中低压运行 事件表、中低压用户供电可靠性指标统计表、重大 tion transformation loadings ETL).3CIH[S —33 抽取 推送到网级(网公司)供电可靠性集成应用..然后再 从网公司生产系统的供电可靠性集成应用推送相关 数据至南网可靠性系统。

扭志查询模块提供追溯查着数据推送成功与否 的日志功能.对于推送失败的数据可根据日志检查 失败原M,处理问题后再重新推送《^

配置管理模块主要包括载容比系数、单位编码 管理、设备原因编码管理、技术原因编码管埋、责 任原因编码管理、特殊分析管理、短时停电时间等 7个配置管理界面，可依据相关可靠性评价规程的 参数要求配置所需瘼板。2. 3数据架构

按数据类型及应用场景不同，供电蹲 靠性集成 应用的数据架构[1(9对象可划分为基础数据模型、 运行数据模型、配置数据模型、指标算法模型、中 低压报表模型等5类，不同数据对象间彼此关联， 以保证信息的完整性和准确性4如图1所示〇

图1南方电网供电可靠性集成应用的数据架构

图1中.基础数据模型包栝生产系统的设备台 账、营销系统的客户档案、GIS平台的电网拓扑数 据等；运行数据模型包栝中压和低压运行事件，主 要来源宁生产系统的计划停电申请单、中低压故障

事件H统计表等22个报表，涵盖了目前供电可靠 性管理工作所需的全部报表。2.4技术架构

供电可靠性集成应用的技术架构采用多层模式 进行设计，包括数据存储层、数据访问肩_、应用逻 辑层、应用服务层和应用展现层等9架构的每一层 对外仅开放应用编程接口，内部具体实现细节对外 透明，做到在实际应用中》可根据需求扩展某个分 层.当某一:层的实现发生变化时，只要应用编程接 口不变，就不影响其他层的实现。

技术架构中主要分为敏件架构'硬件架构乏部_ 分。其中，硬件架构方面包括服务器、客户机、网 络、存储设备等部署方式和实施方案的设计。软件 架构方面，数据存储层是以Oracle数据库为依托. 对基础数据、运行数据、配置数据、指标算法数 据、中低压报表数据进行统一存储和管理.并提供 多种数据库建库，更新和备份模式，为上层数据访 问和业务实现提供数据源。

数据访问层通过建立统一数据访问接口，支持 应用逻辑层对数据层的访问与使用，坚持“高内聚、 低耦合\"设计原则及兼容性要求，充分利用基础架 构面向对象设计，实现对异构数据源的整合与 支持r

应用逻辑层介于数据访何层与应用服务层之 间，对供电可靠性数据交换起着承上启下作用，涵 盖指标计算、可靠性分析、报表管理等各类应用功 能的逻辑实现。

愈用服务层基于:面向服务架构（service orien­ted architecture ， 80八).[11]设计.，. 与_:_.||:用展现 层、 外部业务系统进行交互，提供数据推送、报表查询 导出奪服务。

应用展现层采用B/S模式、J2EE技术路线， 利用Flex界面技术对可靠性措标与报表数据进行 直观展现。2. 5集成架构

供电可靠性集成应用的集成架构方面主要与公

第7期陈丰s等5辑电冒靠性管麗賴架构设计及关键镇术实现129

司的生产系统、营销系统、GIS平台、数据资源管 理平台等集成互逋，通过电子化移交流程获取基础 数据以及通过停电I作流程获取停电事件运行数据， .所有可靠性数据通过各相关集成的业务系统获取。如图1所示，生产系统的设备台账、营销系统 的客户档案、GIS平台的电网拓扑数据等推送至数 据资源管理平台•然.后■由数据资■管理平台进行数 据广播，供电可靠性集成应用接收数据，形成相关 基础数据库表；而停电Z作流程中产生的相关停电 化版本管理，将可靠性基础数据沿时间轴的变动划 分为若千个连续的状态断面(即状态断面链在每 个状态断面中以增量的形式记录该断面中新建、修 改和删除的内容。其状态断面可以是某个用户的注 册或注销(如营销客户档案），也可以是某个设备的 投运或报废(如生产设备台账），同时还可以是以 天、周、月为时间单位的累计修改数据。基于时态 化的数据版本管理技术，实现了对可靠性基础数据 全生命周期演变的监控和管理

事件数据如生产系统的计划停电申请单、.中低压故 障工单、调度报障工单及营销系统的客服报障工单 等则在停电业务流程相关环节触发服务盾，由相关 集成系统盞接将数据发送至供电可翕性集成应用 中，形成相关运行数据库表。

3关键技术实现

3. 1多层数据校验机制

供电霄靠性集成应用设计了多层数据校验机 制，主要用于基础数据、运行数据的校验等.其实

现过程如图2所示。

图2南方电网供电可靠性集成应用的数据校验流程

数据校验包括以下内容：

a) 进行规则模板管理。规则模板实质上是结

构化查询语言语句模板库■用资生成常规数据校验 规则.简称为常规结构化查询语言规则模板库，包 括唯一性检查編码检查、值域检查、长度:检_、

格式检_、#：細蠢、业务裣_规则。b) 进行单表规则配置。利用单表规则定义快 速新增校验规则，从常规结构化查询语言规则模板 库中选取需要的规则作为单表规则.然后设置若于 分区条件，每一分区条件都自动添加到所选的单表 规则中，自动生成一个新的数据校验规则。

c) 执行数据校验规则。实质上就是执行生成 的每条结构化查询语言语句，将符合规厕的数据查 找出来，予以校验通过。

d)

执行方案的管理，即对数据校验规则的执

行计划进行管理。每个执行方案涉及多个校验规 则，包括每个校验规则的生效期、失效曰期、执 行肩期、嬙否自'动执行等ft容s.

3.2时态化版本管理机制

供电可靠性集成应用对基础数据模型进行时态

3.3指标算法模型化设计

供电可靠性集成应用依据《IEEE配电网可靠 性指标指南》、《供电系统用户供电可靠性评价规 程》的规范定义，将基础指标公式、指标算法分别 固化到基础公式模型、指标算法模型中；在计算供 电可靠性指标时，先根据指标算法模型自动关联找 到对应的多个基础指标公式，再按照指标算法模型 内的具体算法计算出指标结果

指标算法的模型化设计采用\"一次建模，多次 使用”，实现了基础指标公式与指标算法的逻辑分 离。当指标公式或指标算法需要变更时，只辏简单 修改对应的模型而不会对其他指标的计算产生任何 影响.从而极大地提高了指标计算速度与开发效 率.实现丁指标算法的规范化管理

4

结束语

南方电网供电可靠性集成应用已完成试点单位

建设及全网范围内的推广使用，J:线运行的前半年 时间内，使用人员共计4 797人，通过与各相关系

统的数据交互和业务流转，收到生产系统推送的中 压停电事件工单数共计133 950单，其中有用户i

单数67 797单.极大地发挥了该集成应用在多数

基层员工可靠性管理工作中的效用，减少了数量S 大昀工零寘复录入:n作s而且逋过供电可馨性关联 :工单的闭环流转，截至2016年底，促使生产系统 的台账完整率达到了 99.38%,合账规范性达 99.47%，配电网台账移交闭环率达92.16%，站

线变一致率达98.91%，中压户变一致率达 99. 93%»中压拓扑连通率达98. 52%，配电网停 电闭环率达95. 63%,紧急缺陷消缺率达91. 44%, 重大缺陷消缺率达88.67%，故障抢修闭环率达 94.79%.全面提升了各关联系统的数据廣量与实 用化水平。

供电可靠性集成应用通过与各相关业务系统的 集成4打通了可靠性数据采集与流转的各个环节*

130广东电力第30卷

tributiion Equipment Maintenance System Based on SOA[J].Power System and Clean Energy, 2011, 27(8)： 34-39.

实现了系统间的纵向贯通和横向协同，最大程度上 统一规范了可靠性数据来源，减少了数据维护环节 与维护成本，保证了数据一致性、准确性。供电可 靠性管理工作上的信息化实现，辅助可靠性管理人 员及时完成可靠性指标的计算和统计分析，给可靠 性管理工作带来了极大的便利，大大提高了可靠性 管理工作效率与专业化水平，为加强电网供电可靠 性提供重要决策依据，有力地推动了全面实现网公 [6] IEEE Std 1366™-2012, IEEE Guide for Electric Power Distri­

bution Reliability Indices[S].

[7] DL/T 836 2016,供电系统用户供电可靠性评价规程[S].[8] PANOS V, ALKIS S, SPIMS S. Conceptual Modeling for

ETL Processes[C]//ACM SIGIR. Proc. of DOLAP,02. Vir­ginia, New York： [s. n. ], 2002： 14-21.

[9] 段成，王增平，吴克河.一种轻量级电网实时数据ETL系统

司管理精益、服务精细的战略目标和向国际一流电 网企业迈进步伐。

参考文献：

[1] 韦涛.国内外配电网供电可靠性计算分析技术对比[J].供用

电，2015(3): 26 - 32.

WEI Tao. Research on the Contradistinction of the Power Supply Reliability Analysis Techniques at Home and Abroad Distribution Network[J].Distribution&Utilization, 2015(3)： 26-32.

[2] LUXiaofei, CHENMaoyin, LIU Min, et al. Exact Results on

the Statistically Expected Total Cost and Optimal Solutions for Extended Periodic Imperfect Preventive Maintenance [ J ]. IEEE Transactions on Reliability, 2012，61(2) ： 378-386.[3] 中国南方电网有限责任公司.中国南方电网有限责任公司

2012年电力可靠性分析报告[R].广州：中国南方电网有限责 任公司，2013,

[4] 韩震焘，黄志伟，葛少云，等.城市配电网综合评价体系[J].

电网技术，2012, 36(8): 95 - 99.

HAN Zhentao, HUANG Zhiwei, GE Shaoyun, et al. A Comprehensive Evaluation System of Urban Distribution Net­work^]. Power System Technology, 2012, 36(8) ： 95-99.[5] 朱承治，王光增，孔晓峰.基于SOA的输变电设备优化检修

系统架构设计[J].电网与清洁能源，2011，27(8): 34 - 39. ZHU

Chengzhi,

WANG

Guangzeng,

KONG

Xi-

aofeng. Architecture Design of Optimal Transmission & Dis-

的设计与实现[J].电力系统保护与控制，2010，38(18): 172 - 177.

DUAN Cheng, WANG Zengping, WU Kehe. Design and Im­plementation of a Lightweight ETL System for Power Real­time Data[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(18)： 172-177.

[10] 蔚继承，杨丽丽.一种基于本体的异构数据集成方法[J].信

息化研究，2013, 39(1): 9 - 14.

WEI Jicheng, YANG Lili. A Heterogeneous Data Integration Method Based on Ontology [J], Information Research，2013, 39(1)： 9-14.

[11] 丁泽俊，向阳，夏锐.

一

种基于SOA架构的电能质量监测系

统解决方案[J],电网与清洁能源，2012, 28(9): 41 - 44, DING Zejun, XIANG Yang, XIA Rui. A Solution of Power Quality Monitoring System Based on SOA[J]. Power System and Clean Enery, 2012, 28(9)： 41-44.

作者简介：

陈丰（1973)，男，福建泉州人。工程师，工学学士，主要从 事电力信息化管理工作。

林成虎（1987)，男，广东茂名人。工程师，工学硕士，主要 从事电力信息化系统建设、调度自动化系统运行管理工作。

奚建飞（1980)，男，江苏江阴人。高级工程师，工学硕士， 主要从事电力信息化系统建设管理工作。

(编辑王晓华）