基于信息化平臺的配網(wǎng)故障搶修資源智能調(diào)度

周 靜，龐臘成，葉衛(wèi)華，李富鵬

（1.國網(wǎng)電力科學研究院，北京 100220；2.國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，北京 100220；3.江蘇省電力公司，江蘇 215000）

1 引言

故障搶修是供電企業(yè)為用電客戶提供的核心服務之一。供電公司現(xiàn)有的配網(wǎng)自動化和信息化系統(tǒng)更多關(guān)注于電網(wǎng)運行狀態(tài)和生產(chǎn)業(yè)務的靜態(tài)管理，而一旦故障發(fā)生后，搶修過程中對搶修資源的專業(yè)化管理較為簡單。本文通過對搶修資源調(diào)度中的關(guān)鍵技術(shù)研究，對配網(wǎng)搶修資源實現(xiàn)準確定位與實時監(jiān)控，使得搶修指揮人員可以在最短的時間內(nèi)對搶修資源進行合理的指揮調(diào)度，最大限度縮短搶修時間。

2 配網(wǎng)搶修指揮平臺

2011年國家電網(wǎng)生配電156號文[1]中重點提出加強配網(wǎng)搶修指揮平臺建設(shè)。根據(jù)配網(wǎng)搶修指揮的業(yè)務需求，結(jié)合技術(shù)和業(yè)務兩個維度綜合考慮，配網(wǎng)搶修指揮平臺的功能架構(gòu)圖[2]如圖1所示。

3 搶修資源智能調(diào)度研究

為進一步加快故障搶修速度，提高客戶服務的水平，本研究中充分運用通信技術(shù)手段，在目前平臺的基礎(chǔ)之上，重點實現(xiàn)搶修資源中的車載系統(tǒng)和移動應用智能調(diào)度。

圖1 配網(wǎng)搶修指揮平臺功能架構(gòu)圖

3.1 車載系統(tǒng)管理

車載系統(tǒng)主要由GPRS通訊模塊、GPS定位模塊、GIS導航模塊、控制模塊及擴展模塊組成[4～8]。

GPS定位模塊用于實時獲取車輛的時空坐標；GPRS通訊模塊實現(xiàn)車輛與搶修指揮中心和搶修人員終端的雙向通信；GIS導航模塊將顯示交通路網(wǎng)地圖、搶修現(xiàn)場的位置及預設(shè)的最優(yōu)行駛路徑等；控制模塊協(xié)調(diào)各模塊工作，接受操作人員的輸入命令，包括向管理中心進行語音呼叫或報警等。

3.1.1 車載系統(tǒng)與指揮中心的通信方式

車載系統(tǒng)通過GPS接收搶修車輛的位置信息，并利用GPRS通道將位置信息發(fā)送回車載系統(tǒng)服務器中，搶修指揮平臺從車載服務器中獲取車輛相關(guān)信息，使指揮中心相關(guān)人員實現(xiàn)對車輛的監(jiān)控。根據(jù)電監(jiān)會5號令[9]，車載系統(tǒng)服務器部署在電力網(wǎng)外，而搶修指揮平臺服務器部署在電力內(nèi)網(wǎng)，要完成上述的信息交互過程，需要在電力內(nèi)外網(wǎng)之間加上安全防護，因此需要在電力網(wǎng)外搭建搶修指揮外網(wǎng)服務器，通過此服務器將平臺所需外網(wǎng)數(shù)據(jù)接入電力內(nèi)網(wǎng)。圖2給出了內(nèi)外網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)通信方式，表1、表2給出了數(shù)據(jù)接口描述。

圖2 車載系統(tǒng)通信系統(tǒng)部署

3.1.2 車載系統(tǒng)與指揮中心數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)方式

表1 車輛系統(tǒng)接口

表2 現(xiàn)場視頻接口

假設(shè)車輛定位信息采集頻率是10s，數(shù)據(jù)量估算為：

每輛車每天記錄：1輛車（24×60×60s/10s/次）＝8 640條記錄；200輛車每天記錄：172.8萬條記錄；200輛車每秒寫數(shù)據(jù)庫次數(shù)：200/10=20次?？梢娷囕v位置信息的存儲數(shù)據(jù)量非常大，讀寫數(shù)據(jù)庫非常頻繁，因此本論文采用如圖3所示技術(shù)方式實現(xiàn)。

圖3 車載系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方式

由于數(shù)據(jù)存儲頻繁，為避免對數(shù)據(jù)庫操作造成壓力，將數(shù)據(jù)庫緩存，然后批量存儲操作，數(shù)據(jù)緩存可選用開源的mapcache框架實現(xiàn)。

3.2 移動作業(yè)管理

隨著SG186工程業(yè)務應用的不斷深化以及現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電力現(xiàn)場移動作業(yè)愈加成為國家電網(wǎng)公司各級單位的建設(shè)重點[3]。

移動作業(yè)管理是以工作任務信息、設(shè)備信息、技術(shù)檔案（作業(yè)卡/書）信息為基礎(chǔ)，通過應用系統(tǒng)、無線專網(wǎng)、手持終端（PDA），對戶外現(xiàn)場搶修進行統(tǒng)一自動化的協(xié)調(diào)和管理。移動作業(yè)管理使得數(shù)據(jù)在現(xiàn)場設(shè)備及移動終端、控制中心和現(xiàn)場作業(yè)人員之間能夠及時有效地流動，推進電網(wǎng)運維工作的效率和準確性。

3.2.1 移動作業(yè)終端與指揮中心的通信

移動作業(yè)終端裝置支持實時無線通訊、電子操作票、操作錄音、電力GPS導航，實現(xiàn)實時在線通訊，運行、操作、維護語音風險預警，整合了各種資源。搶修指揮中心和移動作業(yè)之間的信息可通過多種通信信道直接或間接傳送至搶修指揮中心數(shù)據(jù)服務器，但必須通過安全平臺，安全平臺設(shè)備部署拓撲如圖4所示。

圖4 安全接入平臺設(shè)備部署拓撲

移動應用管理系統(tǒng)物理部署從總體上可分為服務端和客戶端兩部分，如圖5所示。

圖5 移動終端管理系統(tǒng)物理部署圖

服務端包括搶修業(yè)務應用系統(tǒng)、搶修指揮平臺和數(shù)據(jù)庫，被部署在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中。安全接入平臺的一端被部署在移動終端可訪問的公網(wǎng)中，同時另一端處于內(nèi)網(wǎng)中，與指揮平臺業(yè)務系統(tǒng)相連接，安全接入平臺負責平臺應用系統(tǒng)和移動終端之間的通信交互，并在通信層保障安全。

客戶端包括移動電話、PDA和便攜電腦等移動終端，它們可以通過移動專有網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)訪問移動應用服務器。移動應用開發(fā)平臺被部署在終端設(shè)備上，而移動數(shù)據(jù)庫用來存儲移動應用所需的數(shù)據(jù)，也同樣被部署在其中。

移動作業(yè)終端與搶修指揮平臺的接口描述如表3和表4所示。

3.2.2 移動作業(yè)終端功能

移動作業(yè)終端功能包括故障響應管理、電子工單系統(tǒng)、電子操作票系統(tǒng)等。

3.2.3 移動作業(yè)終端安全防護

移動終端在數(shù)據(jù)存儲、傳輸、接入主站系統(tǒng)等環(huán)節(jié)均需實行安全防護控制。具體功能包括：安全接入防護、移動終端數(shù)據(jù)加密、服務端身份驗證、設(shè)備終端安全性、用戶權(quán)限驗證、用戶與移動終端綁定、終端安全狀態(tài)評估和終端防外聯(lián)措施。

表3 移動作業(yè)非業(yè)務流程性接口

表4 移動應用業(yè)務流程性接口

（1）安全接入防護：移動作業(yè)應用通過安全接入平臺實行安全防護，移動終端安裝加密芯片、安全專控軟件，實現(xiàn)移動終端與主站系統(tǒng)之間安全接入；

（2）移動終端數(shù)據(jù)加密：移動終端利用硬件密碼算法對數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫實行非對稱方式及對稱方式的高強度加密，防止在設(shè)備遺失情況下泄密；

（3）服務端身份驗證：在移動終端上安裝數(shù)字證書，通過數(shù)字證書體系實現(xiàn)對主站身份高強度認證。安全接入平臺對接入的移動終端身份進行高度認證和接入仲裁，確保接入合法性，審計非法接入信息；

（4）移動終端安全性：移動終端通過使用安全客戶端、安全芯片、數(shù)字證書實現(xiàn)終端安全加固改造，通過安全接入平臺認證時，實現(xiàn)終端自身安全加固，完成終端安全狀態(tài)掃描，關(guān)閉不必要端口、進程，實現(xiàn)終端防外聯(lián)，防止敏感信息泄露；

（5）用戶權(quán)限驗證：用戶在線登錄時，自動獲取主站系統(tǒng)最新的權(quán)限信息，驗證登錄用戶訪問權(quán)限。訪問權(quán)限包括數(shù)據(jù)下載權(quán)限、數(shù)據(jù)字段訪問權(quán)限、任務執(zhí)行、數(shù)據(jù)提交權(quán)限等；

（6）用戶與移動終端綁定：在主站系統(tǒng)將用戶與移動終端進行綁定，用戶只能在指定的移動終端上登錄移動作業(yè)應用；

（7）終端安全狀態(tài)評估：通過安全客戶端、安全芯片、數(shù)字證書等完成終端安全狀態(tài)掃描、評估；

（8）終端防外聯(lián)措施：關(guān)閉不必要的端口、進程，如藍牙、紅外等。

4 結(jié)論

隨著電力公司逐步重視加強配網(wǎng)搶修標準化流程建設(shè)，專業(yè)化后搶修作業(yè)的要求更高，要想提高搶修作業(yè)效率，就必須加快現(xiàn)有信息的流轉(zhuǎn)和交互。本論文重點研究搶修過程中資源的智能調(diào)度，搶修指揮平臺結(jié)合車載系統(tǒng)和移動應用系統(tǒng)協(xié)同工作，實現(xiàn)了指揮中心對電力搶修車輛和搶修人員的實時定位監(jiān)控、移動通訊、管理和調(diào)度。將搶修資源調(diào)度信息等在搶修資源管理系統(tǒng)和指揮中心平臺之間雙向傳遞，節(jié)省了許多中間環(huán)節(jié)，有效保障了故障搶修及時到位，可以節(jié)省搶修資源調(diào)度所耗費的時間，顯著提高電力搶險資源調(diào)度的工作效率，整體上提高用電服務水平。

[1]關(guān)于推進標準化配網(wǎng)搶修工作的意見.國網(wǎng)生技〔2011〕156號文.

[2]配電生產(chǎn)搶修指揮平臺功能規(guī)范.國網(wǎng)生配電〔2012〕82號.

[3]關(guān)于印發(fā)加快推進城市配電網(wǎng)示范工程建設(shè)工作方案的通知.國網(wǎng)生技〔2012〕148號文.

[4]崔巍，王本德，賈文亭.電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中通訊方式[J]. 遼寧工程技術(shù)大學學報, 2003,22（5）：643-645.

[5]姜月忠，殷復彬.山東聊城東阿供電公司95598客服與搶修調(diào)度指揮系統(tǒng)[J]. 電力勘測設(shè)計, 2010,88：66-69.

[6]吳強，滕歡，王凱富.基于GPRS_GPS_GIS的電力搶修實時調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建[J]. 繼電器，2005,33（17）：70-73.

[7]崔巍，王本德.電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)及其通信方式的研究[J]. 中國電力,2002,35（12）：60-62.

[8]李富鵬，周靜. GPRS技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用[J]. 電子與封裝, 2008,8（7）：39-42.

[9]龐春江，周文昌.供電企業(yè)事故搶修調(diào)度指揮系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)通信,2002,6：51-53.

[10]電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定.電監(jiān)會5號令.