配電網自動化電纜管理系統的設計與實現

李德軍 ，梁泓泉

(1.南京國電南自電網自動化有限公司，南京 210000； 2.陜西省地方電力有限公司寶雞供電分公司， 陜西 寶雞 721000)

配電網自動化電纜管理系統的設計與實現

李德軍1，梁泓泉2

(1.南京國電南自電網自動化有限公司，南京 210000； 2.陜西省地方電力有限公司寶雞供電分公司， 陜西 寶雞 721000)

闡述了電纜管理系統在配電網中的重要性，根據配電自動化的相關需要，詳細地列出了基于配電網自動化電纜管理系統的電纜臺賬維護、電纜輔助設施臺賬維護、電纜智能運維及智能檢修等功能需求，最后設計并實現了基于Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技術的電纜管理系統。

電纜管理；臺賬維護； Java EE

0 引言

目前，社會對電力供應的質量要求越來越高，而且對電力的依賴性也越來越強，因此電纜在配電線路中得到了廣泛的應用。目前，10 kV配電網絡已逐漸形成具有眾多覆蓋區域和結構復雜的龐大體系，設計并實現配網自動化電纜管理系統，通過該系統預防并減少可能出現的各種電纜故障，從而確保配網供電質量[1]。

1 系統概述

電纜管理系統通過集中管理隧道、電纜圖形數據、資產臺賬數據，實現企業內信息資源的高度共享；借助于地理信息系統GIS(Geographic Information System)、全球定位系統GPS(Global Positioning System)、通用分組無線服務技術GPRS(General Packet Radio Service)等現代化的設備和信息技術，實現數據采集、分析、處理及存儲工作的流程化管理，確保數據中心的信息與現場實際情況一致。

電纜管理系統可以為電力企業電纜相關管理部門及企業決策人員提供配電網運行管理所需的圖形數據訪問服務，包括電纜隧道分布圖、電纜隧道斷面圖、電纜接線圖等各種電網專題圖的瀏覽。同時提供電網資產信息的快速檢索及統計服務，供各級生產管理人員使用，以便使他們能夠隨時、快速、簡便、高效地獲取配電網基礎信息。

電纜管理系統具體系統架構如圖1所示，系統自底向上分別為感知層、傳輸層、處理層和應用層。

感知層通過采用各類安裝于現場的傳感裝置，實現電纜通道環境信息、電纜運行狀態信息的感知，自動采集運行數據。

傳輸層依托城市共建的移動、電信和聯通3G，4G甚至5G網絡或專用的數據傳輸網絡，實現將現場的運行數據及時地傳送至數據庫。

處理層集成了數據存儲、數據運算和分析等功能，該層是整個電纜管理系統的核心層，是電纜管理系統的“大腦”。處理層可以基于云計算，實現對海量數據的存儲、計算與分析，通過人的“智慧”參與，做出相應的決策以及應急指揮。

應用層是一個交互的窗口，是各個對象互動的平臺。通過這一窗口，智慧電纜數據處理中心可對電纜通道和電纜的實時運行狀態進行匯總，而電纜運維人員通過該窗口下達相應的指令。

2 設計與實現

2.1 系統功能

通過電纜管理系統可以對電纜井、電纜通道、電纜終端站、電纜防火墻、電纜通風口等設備臺賬及地理圖的管理功能，并能維護電纜與電纜通道的拓撲關系，實現了對末端設備的管理，并為配電網設備的檢修提供可視化參考依據。具體功能如下。

(1)電纜通道臺賬管理。提供電纜通道臺賬維護畫面、維護信息，供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(2)電纜井臺賬管理。提供電纜井臺賬維護畫面、維護電纜井臺賬信息，以統一資源定位符URL(Uniform Resource Locator)的方式供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(3)電纜通風口臺賬管理。提供電纜通風口臺賬維護畫面、維護電纜通風口臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(4)電纜終端站臺賬管理。提供電纜終端站臺賬維護畫面、維護電纜終端站臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(5)電纜防火墻臺賬管理。提供電纜防火墻臺賬維護畫面、維護電纜防火墻臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(6)電纜管孔臺賬管理。提供電纜管孔臺賬維護畫面、維護電纜管孔臺賬信息，以URL的方式供地理信息系統使用。包括對臺賬的新增、查看、更新、查詢操作。

(7)電纜輔助設施地理信息系統維護。在地理信息系統編輯器中，進行電纜輔助設施的地理信息系統繪制，在地理信息系統中完成電纜輔助設施層的基礎數據維護。包括：在地理圖上進行電纜通道以及電纜井的繪制工作，并維護對應的臺賬信息；對電纜通道進行剖面圖維護定義，維護通道的剖面，同時對管孔設備狀態進行維護；在地理信息系統編輯器電纜通道的剖面圖中，操作電纜進行圖形穿管，結合幾何網絡的最短路徑分析來獲取最短路徑，將電纜設備和電纜輔助設施設備進行業務關聯，形成地理信息系統基礎數據；在電纜通道上添加電纜防火墻圖形，維護電纜防火墻臺賬信息；在地理圖上進行電纜終端站、電纜通風口的繪制工作，并維護對應的臺賬信息；在地理圖上進行電纜通道、電纜井、電纜防火墻、電纜終端站、電纜通風口的移動操作，并維護對應的臺賬信息；對于地理圖上繪制錯誤的圖形信息進行刪除操作，并更新相應的臺賬信息。

(8)電纜輔助設施綜合查詢。根據所選單位、輸入的查詢信息，查詢電纜輔助設施的臺賬。可以查詢的設備類型有：電纜通道、電纜井、電纜終端站、電纜防火墻、電纜通風口。

(9)電纜輔助設施測繪數據批量導入功能。電纜測繪數據批量導入功能實現對電纜測繪數據的合理性校驗、設備臺賬更新、GIS自動沿布，實現電纜測繪工作的信息化支撐，保證電纜測繪數據高效、準確地錄入系統。該功能支持導入的數據包括：電纜井數據、電纜管道數據、電纜段數據(含中間接頭數據)、電纜穿管數據。導入功能包括3個子模塊：電纜輔助設施數據導入、電纜段數據導入和電纜穿管關系數據導入。

(10)智能運維。通過安裝于現場的傳感裝置獲取電纜通道的運行信息，對電纜隧道及通道內的水位、氣體、溫濕度、電纜井蓋位置進行實時監測，確保電纜通道內運行環境正常，同時保證電纜井蓋等公用財產不受侵害。

(11)智能檢修。包括：借助于現場傳感裝置獲取的實時運行數據，結合已有的電纜及其附件的運行歷史數據，對電纜的局部放電、環流、溫度、載流量、避雷器泄漏電流、電纜終端油位、電纜終端溫度進行全面的實時評估，按照一定的周期輸出“體檢報告”并備案，實時監測電纜的運行狀態；基于已有的電纜基礎信息數據庫、電纜運行數據庫和電纜故障數據庫，采用相關的統計學數學模型，對海量數據進行分析、計算、對比，實時預測運行電纜的壽命，制定出電纜最佳維修更換策略，指導電纜的維修與更換。

2.2 實現細節

系統采用Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技術架構，軟件以多層架構進行設計，保證軟件邏輯結構的清晰和良好的可維護性[2]。

2.2.1 視圖層

視圖層主要完成用戶與系統的交互。3大模塊對視圖層的要求分別如下：綜合管控平臺界面樣式采用層疊樣式表CSS(Cascading Style Sheets)進行控制，前臺頁面通過Flex展示，保證能夠進行靈活改變。向服務器提交的數據提交到后臺的Action類進行處理；桌面監控端利用Ext JS(第三方JavaScript)框架來開發系統界面，界面樣式采用CSS進行控制，保證能夠進行靈活改變。向服務器提交的數據提交到后臺的Action類進行處理；電纜管理利用Ext JS框架來開發系統界面，界面樣式采用CSS進行控制，保證能夠進行靈活改變。向服務器提交的數據提交到后臺的Action類進行處理。

2.2.2 控制層

控制器的主要職責是捕捉用戶的操作并且根據用戶的操作決定執行什么樣的業務邏輯，包括驗證執行業務邏輯的前提條件，并向模型層傳遞必要的信息。該項目控制層使用第三方開源框架(Struts)的Action來實現。

對外提供的Web Service接口，采用Java Web服務引擎(XFire)框架實現，但是服務的業務邏輯必須在業務邏輯層實現。

2.2.3 業務邏輯層

業務邏輯層由一系列Service組成，主要進行業務處理，每個Service是一組緊密關聯的業務功能，這些業務功能調用數據服務層接口完成持久化。業務邏輯層是調用基礎設施服務的入口，其余各層禁止使用基礎設施提供的接口。業務邏輯層應該具有良好的事務控制，保證系統數據的一致性，事務控制采用全局事務接口(JTA)控制機制實現。

2.2.4 數據服務層

數據服務層主要負責訪問關系數據庫等數據源，并把數據轉換為Java對象供其他層的程序調用。

2.2.5 基礎設施

移動平臺統一框架：提供組織機構管理、用戶管理、用戶身份認證、權限管理、工作流管理等功能。

服務總線：采用Oracle Service Bus 10g作為企業服務總線，提供了服務的注冊、尋址、調用功能，該系統對外提供的服務注冊在服務總線后，供其他系統調用，該系統調用其他系統的接口也必須通過服務總線調用。

非結構化數據管理：對圖形圖像文件、Office文件等非結構化數據進行統一管理，所有的文檔型數據必須通過該平臺進行保存和獲取。

2.3 開發環境

具體開發環境及用途見表1。

3 結束語

通過該系統，配電網管理人員可以及時、快速、簡便地獲取分析和決策所需的關鍵信息，縮短分析和決策所需的時間，減少人力資源消耗，實現高效率、低成本的配電網管理。

該系統的建成，可以為配電網的科學管理提供有力的技術支撐，有利于培養現代化的電力企業運營管理人才，提高配電網管理人員的綜合素質，提高企業運營管理水平，提高電力企業資產利用率，降低資產損耗，極大地增強了配網自動化管理水平。

[1]吳錦秋.10 kV配網電纜故障分析及防范措施[J].科技與創新,2015(17):128-129.

[2]孫俊麗.Java EE概述[J].時代教育,2015(24):88.

(本文責編：劉炳鋒)

2016-06-22；

2017-02-08

TN 913.8

B

1674-1951(2017)02-0020-03

李德軍(1978—)，男，遼寧鐵嶺人，工程師，工學碩士，從事電力自動化系統研究工作(E-mail:lidejun_tn@163.com)。

梁泓泉(1973—)，男，陜西岐山人，工程師，從事電力輸變電研究設計方面的工作(E-mail:1549214519@qq.com)。