基于SOA架构的终端用户供电可靠性系统研究与实现

摘 要 供电可靠性是电网企业对用户持续供电能力的实际反映，而基于终端用户的供电可靠性管理则是我国电网企业未来可靠性管理的发展方向。本文针对终端用户供电可靠性管理中存在的停电信息数据量大、信息获取不及时、人工统计困难等问题，提出了一种基于SOA的终端用户供电可靠性系统设计思路和实现方法，利用SOA技术集成停电数据，实现数据自动采集、处理和展现。实践证明，本文提出的设计方法在不依赖复杂自动化装置的前提下，较好地解决了可靠性指标精确统计和统计工作量大之间的矛盾，具有一定的实用性。

【关键词】终端用户 供电可靠性 SOA 自动采集

1 引言

供电可靠性是电网企业对用户持续供电能力的实际反映，也是衡量供电企业供电质量的重要指标之一。所谓终端用户供电可靠性，是指既包括了高压和中压用户，也包括了低压用户的供电可靠性管理。目前，我国的供电可靠性管理主要集中在高压和中压，对低压380V/220V用户的供电可靠性还主要停留在理论研究和人工统计层面[1，8，9，10]。

随着国民经济的不断发展，社会对供电质量的要求不断提高，传统的中压可靠性管理指标不精确，不能实际反映用户的真实用电水平，已不能满足电力企业精益化管理的需要。另一方面，人工统计终端用户供电可靠性存在工作量大、效率低下的问题，缺乏可持续性；不具备大规模推广的可行性。

因此，开展终端用户供电可靠性管理的研究，不仅要探索一套行之有效的管理制度，更要设计一套高效、健壮、适用性强的信息系统架构，为终端用户供电可靠性管理提供信息化支撑。

2 国内外研究和应用现状

国际上一些发达国家对于供电系统用户供电可靠性的统计评价都非常重视配电网的供电可靠性，其可靠性管理水平已到达终端用户级别，采用的统计指标主要有文献[2]和文献[3]提到的北美可靠性协会和IEEE颁布的指标。

美国采用的是IEEE 1366标准，包含反映持续停电的指标、基于负荷量的指标及反映瞬时停电的3大类共 12个指标[4]。日本则在标准可靠性指标的基础上，补充了评估停电故障时供电转移能力的“联络率指标”[5]。加拿大除了采用IEEE 1366中提到的SAIFI、SAIDI、CAIFI、CAIDI和ASAI等5个常用指标外，还定义了与损失负荷及电量有关的指标[5]。

目前我国各主要城市电网企业都建立了配电网的生产管理系统，部分地区还建立了图形化可靠性系统[6]和配网自动化系统，基本实现低压配电网停电信息的收集和维护，为终端用户供电可靠性的统计提供了基础[8]。常见的终端用户供电可靠性计算方法有人工计算和基于自动化装置采集数据。前者主要用于对理论研究的验证，不具备可持续性；后者一方面依赖于配网自动化的推广，另一方面其采集的信号还需人工筛选识别才能转换为可靠性管理所需的停电事件数据源。

为此，本文结合深圳供电局有限公司的实际情况，提出了一套基于SOA技术的终端用户供电可靠性管理系统架构方案。该方案充分利用现有配网调度管理系统和配网生产系统中已存在的日常生产记录，实现了终端用户供电可靠性停电事件信息的自动采集。

3 设计思路

无论是传统的中压用户供电可靠性计算，还是终端用户供电可靠性计算，其核心指标供电可靠率RS都可用以下公式表述：

（1）

其中，T为给定时间区间；AIHC为用户平均停电时间，定义为：

（2）

由于存在分段送电的情况，对于终端可靠性，其ti和ni分别为以分段为最小单元，每次停电的持续时间和受影响终端用户数。由公式（1）和（2）可知，对于给定时间区间T和给定供电区域的总客户数N，RS由ti，ni决定。

对于ni的计算，中压可靠性通常是以变压器所属计量点为单位，即对于公变下的低压用户都合并为一个虚拟的中压用户【】。而终端可靠性则要求指标计算要细化至每个终端用户（包括中压专变用户和低压公变用户）。对于ti的计算，必须有权威的停电事件数据源。因此，终端可靠性RS的计算等价于解决以下问题：（1）如何批量选择受影响终端用户。（2）从哪些信息系统中得到停电事件的时间。

对于问题（1），经研究本文采用如下解决方案：通过电网GIS（地理信息系统）维护配电中低压拓扑，通过营销系统维护用户数据，可靠性系统通过主数据平台任意获取从变电站至低压回路下关联的所有用户。

对于问题（2），在不依赖自动化计量装置的前提下，可通过电网企业现有的调度日志系统和配网生产系统班组日志模块解决。两者分别是电网企业中压停电和低压停电事件的权威数据源。

在实际的生产应用中，还必须考虑到工作效率问题。终端可靠性由于将低压停电也纳入指标统计，其计算量远远大于传统的中压可靠性。因此系统必须能够实现自动数据采集，即对于问题（1）和（2）的解决方案中提到的数据源，必须实现自动获取和计算。本文将采用SOA架构实现多个数据源的自动采集和集成。

4 系统架构

结合深圳供电局信息系统基础架构，终端用户供电可靠性系统架构设计如图1。

在整体系统架构中， GIS、营销系统等业务系统通过SOA的方式，将增量数据接口为服务注册至ESB（企业服务集成总线）上，供主数据平台调用，最终进入终端可靠性系统。

电网拓扑数据取自GIS和营销系统，停电事件数据取自调度运行管理系统和配网生产系统，两者已经包含了可靠性管理中绝大部分所需信息，例如停电时长、停电责任原因等，进一步减轻了可靠性管理人员的工作量。

数据采集和录入方面，以中电联供电可靠性系统为例，需完全由人工录入。终端用户供电可靠性系统的任何基础数据和运行数据都实现自动采集和统计，这样既避免了多次录入数据增加工作量，也保证了可靠性数据的真实性、准确性和及时性。

为保证系统在指标统计性能方面的效率，系统算法上专门针对常用的指标进行了优化，采用内存数据缓存、数据库表结构优化、并发计算等先进技术，较好地提升了系统性能。

5 系统运行结果

终端用户供电可靠性系统上线试运行以来，通过观察停电事件采集数量、指标统计性能，并评估平均录入耗时，与中电联可靠性系统对比得出如下结果。

如图2，终端用户供电可靠性系统月均采集的停电事件由于包括了低压停电，数量上远远大于中电联供电可靠性系统。

尽管终端用户供电可靠性系统处理的数据量更大，但通过系统架构和算法设计上的优化，我们提升了大约30%左右的性能。我们采用自动化测试工具针对单个区局计算月度可靠性指标，运行1000次得到的结果如图3所示。

由于终端用户供电可靠性系统通过SOA架构实现了停电信息和基础数据的自动采集，优化人机交互界面，节约了近70%的录入工作量。我们通过比较用户的50次停电事件录入平均时间，得到如图4的结果。

6 结论及下一步工作展望

随着国内供电企业对可靠性管理的精细化、准确性和及时性要求不断提高，可靠性管理必然朝着更能真实描述用户供电情况的终端用户供电可靠性的方向发展，随之而来的问题是数据维护和统计的工作量成倍增长。深圳供电局有限公司作为电监会终端用户供电可靠性的试点单位，结合自身电力网络和信息系统建设的实际情况，在不依赖于自动化计量装置的基础上，探索了一种依托SOA技术实现终端可靠性数据自动采集和统计的方法。通过实际使用检验证明，本文提出的系统设计思路能较好地满足终端用户供电可靠性管理的要求，具有一定的先进性和实用性。

下一步，我们将重点研究以下几个方面：（1）提高自动识别各类复杂停电事件的准确率，例如跨区停电。（2）集成可视化WebGIS平台，提供图形化模拟操作。（3）支持更多终端可靠性管理特有的指标统计功能。（4）将可靠性指标与其他生产系统集成，加强可靠性对日常生产的指导作用。

参考文献

[1]卫茹，张焰，李力.低压系统用户供电可靠性统计评价方法[J].现代电力，2012（04）.

[2]IEEE Std 1366-2001. IEEE Trial-Use Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices[S]

[3]North American Electric Reliability Corporation. Reliability Standards for the Bulk Electric Systems of North America，2001.

[4]许明，廖志伟，张沛.中美配电系统用户供电可靠性指标对比分析[J].广东电力，2012（09）.

[5]宋云亭，张东霞，吴俊玲，彭冬，梁才浩，邱野，陈志刚，吴琼， 曹静. 国内外城市配电网供电可靠性对比分析[J]. 电网技术，2008（12）.

[6]赵水英.基于图形化的配电网用户供电可靠性信息系统[D].西安理工大学，2009.

[7]张巍，郑琰，杨凤民.中压用户供电可靠性主要指标分析及应用[J].供用电，2009（01）.

[8]周小波，宗明.低压用户供电可靠性统计评价系统的功能与实现[J].上海电力，2004（03）.

[9]林旭中.城区供电局供电可靠性管理实践与研究[D].浙江工业大学，2009.

[10]白谊春.基于电力终端用户的供电可靠性评价[J].供用电，2007（05）.

作者单位

南方电网深圳供电局有限公司 广东省深圳市 518000