四川省調OMS系統(tǒng)繼電保護全壽命周期信息管理及統(tǒng)計分析模塊的研究與開發(fā)

王云麗，張 烈，申 華

(1.四川省電力公司四川電力調度控制中心，四川 成都 610041;2.電網安全與節(jié)能國家重點實驗室(中國電力科學研究院)，北京 100192)

0 引言

隨著電網規(guī)模的迅速擴大及各項技術的飛速發(fā)展，繼電保護在電網安全穩(wěn)定運行中發(fā)揮著越來越重要的作用。繼電保護設備具有數(shù)量繁多、種類龐雜、邏輯嚴密、信息海量等特點，這要求繼電保護專業(yè)必須實現(xiàn)精細化管理，確保電網的安全穩(wěn)定運行。目前，國內已有幾個繼電保護設備信息管理軟件投入應用［1-5］，可完成不同層級調度機構繼電保護專業(yè)的信息采集及管理工作，但這些軟件之間數(shù)據結構和功能都存在較大的差異，特別是統(tǒng)計功能對設備全壽命周期信息的分析能力存在嚴重不足。為加強電網調度運行管理，規(guī)范四川電網調度系統(tǒng)繼電保護基礎數(shù)據的建設與交換，提高工作效率，實現(xiàn)各級調度生產基礎信息的縱向互聯(lián)和橫向共享，并基于調度生產管理OMS系統(tǒng)，按照相關專業(yè)技術規(guī)程與國家電網公司以及四川省電力公司對繼電保護專業(yè)管理的規(guī)范、規(guī)定，在總結以往工作和相關軟件運行的經驗基礎上，設計并開發(fā)了繼電保護全壽命周期信息管理及統(tǒng)計分析模塊，該模塊可覆蓋縣調、地調、省調，形成自下而上、統(tǒng)一、規(guī)范的繼電保護專業(yè)數(shù)據平臺。

1 模塊整體設計

1.1 數(shù)據結構設計

該模塊作為OMS系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)據結構基于OMS系統(tǒng)的關系型數(shù)據庫管理系統(tǒng)設計而成，實現(xiàn)與網絡和操作系統(tǒng)的無縫集成，在整個網絡及OMS系統(tǒng)中保證數(shù)據信息的完整和一致，具有使用簡單、高性能、伸縮性強、可擴展性強等優(yōu)點。

圖1 繼電保護設備全壽命周期信息管理及統(tǒng)計分析模塊功能結構圖

本模塊的數(shù)據組織依據如下原則:①信息管理基于統(tǒng)一的保護設備庫，通過設備的唯一編碼將與其相關的各類運行數(shù)據相關聯(lián);②對設備數(shù)據、運行數(shù)據分別采用不同的組織形式，其中，設備數(shù)據按運維單位、廠站劃分，每個運維單位包含多個廠站，每個廠站包含多臺保護設備;運行數(shù)據以保護設備為對象，依據運行信息的不同屬性進行分類管理。

1.2 架構設計

作為原單機版“繼電保護統(tǒng)計分析及運行管理系統(tǒng)”的升級，該模塊采用J2EE技術架構、B/S模式的體系結構，利用Java語言和Web服務綜合集成方案開發(fā)而成。其結構可劃分為:數(shù)據層、應用服務支撐層、業(yè)務應用層以及表現(xiàn)層。

模塊功能主要包括參數(shù)管理、運行管理、統(tǒng)計分析、數(shù)據傳輸管理、標準數(shù)據管理等模塊，模塊各功能如圖1所示。其中，關系數(shù)據庫構成數(shù)據層;系統(tǒng)管理及信息設置兩個模塊實現(xiàn)模塊運行的基本信息維護，隸屬基礎服務層;參數(shù)管理、標準數(shù)據管理、運行管理、統(tǒng)計管理、文檔管理、人員及培訓管理、數(shù)據傳輸管理7個模塊歸屬于業(yè)務層;表現(xiàn)層即展示邏輯層，實現(xiàn)用戶與程序之間的交互。

2 主要功能設計

2.1 保護設備全壽命周期信息管理

保護設備全壽命周期信息從其可靠性角度出發(fā)，涵蓋設備在役期間的全部運維信息，為設備的綜合最優(yōu)利用提供科學的數(shù)據支撐。

為全面管理并展示設備全壽命周期信息，本模塊以設備臺賬信息為基礎，提供保護設備標準數(shù)據、保護設備臺賬、事件及保護動作、保護檢修、保護缺陷、保護技改反措等管理模塊，各模塊結構關聯(lián)如圖2所示。

圖2 保護設備全壽命信息管理功能結構圖

(1)保護設備標準數(shù)據管理模塊，包括設備型號、制造廠家、保護類型、保護類別、保護分類、軟件版本及校驗碼等屬性，該部分信息以“字典”的形式固化于程序中，強化數(shù)據的標準化管理。

(2)保護設備臺賬管理，包括保護設備資產歸屬、設備安裝、設備型號、軟件版本等屬性，作為全壽命周期信息的基礎，模塊還提供關聯(lián)添加設備相關運行信息的功能，用戶可選擇任一條保護設備記錄關聯(lián)添加缺陷、檢修、輔助設備、文檔等信息。

(3)事件及保護動作管理，記錄一次設備故障情況以及相應的保護設備動作、故障錄波動作以及線路重合閘的情況(針對線路故障)，科學、全面地記錄并展示每一次事件信息。

(4)保護缺陷管理，記錄設備的缺陷情況，包括缺陷發(fā)生和消除的時間、缺陷設備類型、缺陷部位、原因、責任單位、設備退出運行和恢復運行的時間、缺陷現(xiàn)象以及處理措施等，切實反映設備自身的運行情況。

(5)保護檢修管理，記錄設備的檢修情況，包括保護檢修時間、檢修類型、檢修單位、檢修工作中遇到的問題以及處理情況等，該模塊還可為工作人員制定檢修工作計劃提供數(shù)據支持。

2.2 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析模塊是模塊的重要組成部分之一，嚴格按照《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置運行評價規(guī)程》(以下簡稱《運行評價規(guī)程》)的要求設計，在此基礎上結合四川省電力公司各級調度機構繼電保護專業(yè)的工作需求，提供多樣化的分析方法，對設備基礎情況、運行情況等信息進行科學分析，提高信息的可用性，并提供直觀、深入的分析結果。

該模塊提供《運行評價規(guī)程》規(guī)定的報表分析功能、結合專業(yè)管理工作需求設計的常用報表分析功能、自定義報表分析功能以及常用分析報告一鍵生成功能。此外，為了能夠更加直觀地展示分析結果，該模塊還采用iReport與Visifire工具提供圖形展示功能，結合各報表分析結果的屬性及特點形成柱狀、折線、餅狀等圖形。具體功能情況如下。

(1)按《運行評價規(guī)程》要求設計19張報表，同時結合各個報表的特點，設置查詢時間、調度單位、電壓等級等查詢條件，細化分析結果;

(2)繼電保護設備基本情況分析，包括設備發(fā)展、分布情況、設備運行年限情況、保護設備國產化、微機化情況、各主要設備制造廠家的市場占有情況以及保護設備軟件版本應用情況等;

(3)繼電保護設備動作情況分析，包括保護設備動作基本信息、保護設備正確動作率、故障快速切除率等運行指標的計算分析;

(4)繼電保護設備缺陷情況分析，包括保護設備缺陷原因、消缺時間、缺陷責任單位、設備百臺故障率、不同運行年限的設備缺陷情況、以及各設備制造廠家生產設備的缺陷情況等;

(5)按照各級調度單位需要，可對分析結果進行科學組合，形成分析報告并支持報告的一鍵生成;

(6)提供報表設計工具，支持工作人員結合自身需求進行報表設計，從而更充分地利用模塊涵蓋的各類信息。

3 技術方案及特點

3.1 技術方案

模塊的設計及開發(fā)充分考慮繼電保護專業(yè)信息管理及統(tǒng)計分析工作的需要，從資源配置到功能設置均采用主流計算機技術與網絡技術，且能較好地適應功能擴展，可按照實際情況進行功能的靈活配置。各項解決方案采用J2EE標準技術架構、MVC(模型-視圖-控制器)模型及DAO(數(shù)據訪問對象)設計模式。其中，J2EE架構使模塊具有更好的可伸縮性、靈活性、易維護性;MVC模型有效地實現(xiàn)了獨立分層設計，可以快速地響應業(yè)務邏輯的變更，為構造應用程序提供強有力的手段;DAO模式使業(yè)務邏輯更加清晰，且富于形象性及描述性，為日后的維護帶來極大的便利［6-8］。

3.2 技術特點

上述技術方案的應用使本模塊具有如下特點。

(1)核心組件均采用標準Java語言開發(fā)，使其能夠支持Linux、Unix和Windows主流操作系統(tǒng);

(2)提供基本信息、信息管理、運行狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據同步、多系統(tǒng)數(shù)據服務交互，多層級軟件動態(tài)更新等組件，多種類型組件可任意組合配置，從而全面支持用戶的多方位需求;

(3)采用存儲加密、權限控制、統(tǒng)一身份認證等機制，在數(shù)據存儲、管理、服務、應用等各個層次建立安全保障機制，結合OMS系統(tǒng)數(shù)據管理及傳輸模式，確保數(shù)據的安全與完整;

(4)采用iReport與Visifire相結合的方式，實現(xiàn)多維度統(tǒng)計分析功能，采用直觀的圖、表結合方式展示分析結果，并支持多格式文件生成，充分滿足用戶的統(tǒng)計分析需求。

4 結語

針對四川省調各級調度機構繼電保護專業(yè)信息管理及分析工作的需求，采用J2EE技術架構 、B/S模式的體系結構，基于OMS平臺，利用Java語言和Web服務綜合集成方案設計開發(fā)了繼電保護全壽命周期信息管理及統(tǒng)計分析模塊。與傳統(tǒng)的繼電保護信息管理系統(tǒng)相比，所設計的模塊在如下方面進行了改進。

(1)從統(tǒng)計分析角度出發(fā)，數(shù)據結構設計嚴格遵照《運行評價規(guī)程》的細節(jié)要求;

(2)結合一次設備接線方式的特點以及繼電保護設備的配置原則，提供便捷的記錄錄入方式，大幅提高數(shù)據錄入速度;

(3)結合繼電保護專業(yè)特點提供設備數(shù)量、時間屬性、線路保護通道、設備類型等信息的校核功能，確保數(shù)據填報的準確性;

(4)以保護設備臺賬為對象，貫穿其生命周期內的全部動作、缺陷、檢修、反措、技改等信息，同時將各類信息與保護設備臺賬關聯(lián)綜合展示，便于工作人員及時、全面地掌握設備情況;

(5)充分考慮繼電保護專業(yè)日常管理工作的實際需要，實現(xiàn)了分析結果圖形化展示以及分析報告的一鍵式生成，可為開展設備技術改造、實施“反措”等工作提供科學的數(shù)據支撐;

(6)提供基本信息、信息管理、運行狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據同步、多系統(tǒng)數(shù)據服務交互，多層級軟件動態(tài)更新等組件，多種類型組件可任意組合配置，從而全面支持用戶的多方位需求。

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