一種基于地方小水電配網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供電智能輔助決策軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉同斌 何泉 陳曉湖 李譚龍

【關(guān)鍵詞】小水電;負(fù)荷曲線;方式安排;配網(wǎng)調(diào)度

（一）現(xiàn)狀

現(xiàn)許多小水電主要以徑流式為主，不具備大型蓄水調(diào)控能力，對(duì)天氣依賴度高，難以預(yù)測(cè)。小水電較為分散，水電資源主要分布在山區(qū)，遠(yuǎn)離供電核心區(qū)域，不利于小水電就地消納。小水電技術(shù)落后，大部分小水電投產(chǎn)時(shí)間早，后期投入小，造成小水電發(fā)展停滯不前。地方小水電現(xiàn)時(shí)基本處于有水就發(fā)，電網(wǎng)全部接收的狀態(tài)，綜合利用率不高，地方小水電管理還處在較低水平。現(xiàn)在迫切需要對(duì)小水電發(fā)電能力進(jìn)行梳理，對(duì)有調(diào)節(jié)能力的小水電進(jìn)行發(fā)電安排，讓調(diào)度運(yùn)行、方式安排、供電所運(yùn)維提供依據(jù)，更好地為配網(wǎng)服務(wù)。

（二）總體目標(biāo)

1、實(shí)現(xiàn)小水電數(shù)據(jù)的獲取

收集原始數(shù)據(jù)，通過接口方式實(shí)時(shí)獲取計(jì)量系統(tǒng)配變數(shù)據(jù)、配網(wǎng)線路模型結(jié)構(gòu)形成龐大的數(shù)據(jù)群組。配網(wǎng)主站將為每個(gè)小水電站采集或計(jì)算如下數(shù)據(jù)：有功出力（kw）、無功功率（kVar）、電壓（kV）、電流（A）、功率因素、上網(wǎng)電量（kWh）、用網(wǎng)電量（kWh）等。

2、實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路實(shí)際負(fù)荷的曲線展示

配網(wǎng)線路在配網(wǎng)主站系統(tǒng)展示的負(fù)荷曲線的數(shù)據(jù)來源是通過站內(nèi)開關(guān)采集上送配網(wǎng)主站，而涉及小水電站的站內(nèi)開關(guān)負(fù)荷未能加入小水電發(fā)電量，導(dǎo)致實(shí)際負(fù)荷值大于配網(wǎng)主站顯示的負(fù)荷值。因此通過對(duì)電的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線路小水電站歷史數(shù)據(jù)分析，與小水電負(fù)荷曲線的疊加，可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路實(shí)際負(fù)荷的曲線展示。可選擇“曲線類型”（日曲線、月曲線、年曲線）、任意時(shí)間范圍、單個(gè)水電負(fù)荷曲線顯示、多個(gè)水電負(fù)荷曲線顯示、全量水電負(fù)荷曲線顯示查詢小水電線路的實(shí)際負(fù)荷曲線。

3、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)供電負(fù)荷的曲線的模擬

根據(jù)站內(nèi)開關(guān)歷史負(fù)荷曲線，以小水電發(fā)電能力預(yù)測(cè)功能為基礎(chǔ)。形成小水電多種發(fā)電曲線圖元。通過歷史曲線，形成配網(wǎng)線路負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，并且可根據(jù)轉(zhuǎn)供前兩條線路的歷史曲線，形成轉(zhuǎn)供后配網(wǎng)線路的曲線，同時(shí)可通過人工手動(dòng)調(diào)整曲線。同時(shí)根據(jù)配網(wǎng)線路的緊急上限值，自動(dòng)生成配網(wǎng)線路負(fù)荷上限曲線。

4、提供小水電頂峰發(fā)電預(yù)安排報(bào)告

基于以上曲線和小水電發(fā)電時(shí)間安排，根據(jù)模擬轉(zhuǎn)供電負(fù)荷曲線，自動(dòng)生成配網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供電小水電頂峰發(fā)電安排報(bào)告，可以實(shí)現(xiàn)地方小水電合理安排，提高配電網(wǎng)可靠性。

軟件采用前后端分離的模式進(jìn)行搭建，前端為靜態(tài)頁(yè)面展示與動(dòng)態(tài)腳本語言對(duì)后端服務(wù)進(jìn)行請(qǐng)求，并展示于界面，后端則為無狀態(tài)服務(wù)向前端提供RPC遠(yuǎn)程調(diào)用的服務(wù)。前端使用Vue漸進(jìn)式框架對(duì)用戶界面進(jìn)行搭建，Vue結(jié)合JavaScript動(dòng)態(tài)腳本語言，對(duì)頁(yè)面數(shù)據(jù)、事件、組件等進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)監(jiān)聽與操作。后端服務(wù)主要采用Java語言進(jìn)行代碼編寫與封裝，后臺(tái)項(xiàng)目通過SSM（Sp ring+Sp ringMVC+Mybatis）的整合，對(duì)業(yè)務(wù)模塊以“微服務(wù)”的架構(gòu)進(jìn)行封裝。前后端的通訊采用的是HTTPS協(xié)議，在HTTP協(xié)議上加上TLS/SSL協(xié)議構(gòu)建的可進(jìn)行加密傳輸、身份認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從而保證數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)庫(kù)采用了輕量級(jí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Mysql，Nginx則是一個(gè)高性能的HTTP和反向代理web服務(wù)器，同時(shí)也提供了IMAP/POP3/SMTP服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)軟件架構(gòu)從上至下，細(xì)分為五層，分別是：客戶端展示層、代理層、注冊(cè)/配置中心、服務(wù)層、持久層。

（一）數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

小水電數(shù)據(jù)流主要有靜態(tài)臺(tái)賬數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。前者來自于配網(wǎng)主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)臺(tái)賬，后者則來自計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)。靜態(tài)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集首先從計(jì)量系統(tǒng)中定時(shí)導(dǎo)出斷面文件，導(dǎo)出頻率為一天一個(gè)，然后通過本軟件自定義的sfcp服務(wù)進(jìn)行獲取，獲取過程中把文件同步至本軟件服務(wù)器指定路徑中，通過配置自定義定時(shí)腳本對(duì)文件進(jìn)行解析并入庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)則通過微服務(wù)封裝的RPC遠(yuǎn)程調(diào)閱客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取。從靜態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)至動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)，均通過日志輸出服務(wù)進(jìn)行流式分析出力，實(shí)時(shí)監(jiān)控本軟件數(shù)據(jù)流所有步驟。

（二）小水電監(jiān)視界面展示

基于配網(wǎng)主站三區(qū)系統(tǒng)的CIM模型庫(kù)，抽取“區(qū)域一供電昕一變電站一饋線——小水電配變”五級(jí)信息。建立樹形結(jié)構(gòu)。為樹形結(jié)構(gòu)中的各節(jié)點(diǎn)建立復(fù)合索引（中文全字、拼音全拼、拼音首字母等）。提供索引檢索功能，通過檢索功能快速定位節(jié)點(diǎn)并打開其信息頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)小水電動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的展示。

（三）小水電歷史曲線查詢

通過對(duì)前端調(diào)用與后端處理邏輯進(jìn)行解耦，一方面通過JVM緩存已處理好的、具有統(tǒng)一規(guī)范的小水電曲線數(shù)據(jù)，另一方面通過頁(yè)面點(diǎn)擊觸發(fā)的曲線數(shù)據(jù)查詢服務(wù)，從內(nèi)存將數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)小水電站的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過曲線進(jìn)行展示。

（四）配網(wǎng)線路實(shí)際負(fù)荷查詢

通過條件設(shè)置面板進(jìn)行控制顯示饋線的原始負(fù)荷曲線，選擇所屬饋線的小水電曲線進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路實(shí)際負(fù)荷的曲線展示。可選擇“曲線類型”（日曲線、月曲線、年曲線）、任意時(shí)間范圍、單個(gè)水電負(fù)荷曲線顯示、多個(gè)水電負(fù)荷曲線顯示、全量水電負(fù)荷曲線顯示查詢小水電線路的實(shí)際負(fù)荷曲線。

（五）小水電線路負(fù)荷預(yù)測(cè)分析

通過自定義配置的預(yù)測(cè)算法功能，可動(dòng)態(tài)編輯預(yù)測(cè)算法。在界面中通過選擇過去的歷史日期，運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算符進(jìn)行公式配置與保存，后臺(tái)服務(wù)將動(dòng)態(tài)感應(yīng)配置的預(yù)測(cè)算法進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)小水電線路負(fù)荷預(yù)測(cè)，并通過曲線的方式展示。

（六）轉(zhuǎn)供電負(fù)荷的曲線的模擬

通過預(yù)測(cè)曲線數(shù)據(jù)與歷史曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。預(yù)測(cè)曲線數(shù)據(jù)在歷史曲線數(shù)據(jù)之上為供電正常區(qū)間，當(dāng)預(yù)測(cè)曲線數(shù)據(jù)在歷史曲線數(shù)據(jù)之下，則為供電不足，需要人工對(duì)供電不足區(qū)間選擇性投入小水電，降低線路負(fù)荷壓力，使得預(yù)測(cè)曲線所有數(shù)值在歷史曲線之上，保證居民用電。通過轉(zhuǎn)供電負(fù)荷曲線模擬，調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)地方小水電合理安排，提高配電網(wǎng)可靠性。

（七）小水電頂峰發(fā)電預(yù)安排報(bào)告導(dǎo)出

根據(jù)轉(zhuǎn)供電負(fù)荷的曲線的模擬，基于小水電的發(fā)電安排，通過使用Vue報(bào)表模板定制組件，在界面上自定義小水電預(yù)安排報(bào)告模板，自動(dòng)生成配網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供電小水電頂峰發(fā)電安排報(bào)告，減輕方式、調(diào)度工作，提高工作效率。

本軟件設(shè)計(jì)通過對(duì)小水電發(fā)電能力進(jìn)行梳理。將小水電數(shù)據(jù)集成管理起來，建立起小水電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供饋線負(fù)荷疊加分析，顯示饋線的實(shí)際負(fù)荷曲線。同時(shí)結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線計(jì)算，形成配網(wǎng)線路轉(zhuǎn)供電模擬負(fù)荷曲線，對(duì)有調(diào)節(jié)能力的小水電進(jìn)行安排，為調(diào)度運(yùn)行、方式安排、供電所運(yùn)維提供依據(jù)，可以有效減少轉(zhuǎn)供線路壓力，大大提高配電網(wǎng)可靠性，更好地為配網(wǎng)服務(wù)。