配电网自动化电缆管理系统的设计与实现

2017-01-18李德军梁泓泉

综合智慧能源 2017年2期

关键词：台账电缆配电网

李德军，梁泓泉

(1.南京国电南自电网自动化有限公司，南京 210000； 2.陕西省地方电力有限公司宝鸡供电分公司，陕西宝鸡 721000)

配电网自动化电缆管理系统的设计与实现

李德军1，梁泓泉2

(1.南京国电南自电网自动化有限公司，南京 210000； 2.陕西省地方电力有限公司宝鸡供电分公司，陕西宝鸡 721000)

阐述了电缆管理系统在配电网中的重要性，根据配电自动化的相关需要，详细地列出了基于配电网自动化电缆管理系统的电缆台账维护、电缆辅助设施台账维护、电缆智能运维及智能检修等功能需求，最后设计并实现了基于Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技术的电缆管理系统。

电缆管理；台账维护； Java EE

0 引言

目前，社会对电力供应的质量要求越来越高，而且对电力的依赖性也越来越强，因此电缆在配电线路中得到了广泛的应用。目前，10 kV配电网络已逐渐形成具有众多覆盖区域和结构复杂的庞大体系，设计并实现配网自动化电缆管理系统，通过该系统预防并减少可能出现的各种电缆故障，从而确保配网供电质量[1]。

1 系统概述

电缆管理系统通过集中管理隧道、电缆图形数据、资产台账数据，实现企业内信息资源的高度共享；借助于地理信息系统GIS(Geographic Information System)、全球定位系统GPS(Global Positioning System)、通用分组无线服务技术GPRS(General Packet Radio Service)等现代化的设备和信息技术，实现数据采集、分析、处理及存储工作的流程化管理，确保数据中心的信息与现场实际情况一致。

电缆管理系统可以为电力企业电缆相关管理部门及企业决策人员提供配电网运行管理所需的图形数据访问服务，包括电缆隧道分布图、电缆隧道断面图、电缆接线图等各种电网专题图的浏览。同时提供电网资产信息的快速检索及统计服务，供各级生产管理人员使用，以便使他们能够随时、快速、简便、高效地获取配电网基础信息。

电缆管理系统具体系统架构如图1所示，系统自底向上分别为感知层、传输层、处理层和应用层。

感知层通过采用各类安装于现场的传感装置，实现电缆通道环境信息、电缆运行状态信息的感知，自动采集运行数据。

传输层依托城市共建的移动、电信和联通3G，4G甚至5G网络或专用的数据传输网络，实现将现场的运行数据及时地传送至数据库。

处理层集成了数据存储、数据运算和分析等功能，该层是整个电缆管理系统的核心层，是电缆管理系统的“大脑”。处理层可以基于云计算，实现对海量数据的存储、计算与分析，通过人的“智慧”参与，做出相应的决策以及应急指挥。

应用层是一个交互的窗口，是各个对象互动的平台。通过这一窗口，智慧电缆数据处理中心可对电缆通道和电缆的实时运行状态进行汇总，而电缆运维人员通过该窗口下达相应的指令。

2 设计与实现

2.1 系统功能

通过电缆管理系统可以对电缆井、电缆通道、电缆终端站、电缆防火墙、电缆通风口等设备台账及地理图的管理功能，并能维护电缆与电缆通道的拓扑关系，实现了对末端设备的管理，并为配电网设备的检修提供可视化参考依据。具体功能如下。

(1)电缆通道台账管理。提供电缆通道台账维护画面、维护信息，供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(2)电缆井台账管理。提供电缆井台账维护画面、维护电缆井台账信息，以统一资源定位符URL(Uniform Resource Locator)的方式供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(3)电缆通风口台账管理。提供电缆通风口台账维护画面、维护电缆通风口台账信息，以URL的方式供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(4)电缆终端站台账管理。提供电缆终端站台账维护画面、维护电缆终端站台账信息，以URL的方式供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(5)电缆防火墙台账管理。提供电缆防火墙台账维护画面、维护电缆防火墙台账信息，以URL的方式供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(6)电缆管孔台账管理。提供电缆管孔台账维护画面、维护电缆管孔台账信息，以URL的方式供地理信息系统使用。包括对台账的新增、查看、更新、查询操作。

(7)电缆辅助设施地理信息系统维护。在地理信息系统编辑器中，进行电缆辅助设施的地理信息系统绘制，在地理信息系统中完成电缆辅助设施层的基础数据维护。包括：在地理图上进行电缆通道以及电缆井的绘制工作，并维护对应的台账信息；对电缆通道进行剖面图维护定义，维护通道的剖面，同时对管孔设备状态进行维护；在地理信息系统编辑器电缆通道的剖面图中，操作电缆进行图形穿管，结合几何网络的最短路径分析来获取最短路径，将电缆设备和电缆辅助设施设备进行业务关联，形成地理信息系统基础数据；在电缆通道上添加电缆防火墙图形，维护电缆防火墙台账信息；在地理图上进行电缆终端站、电缆通风口的绘制工作，并维护对应的台账信息；在地理图上进行电缆通道、电缆井、电缆防火墙、电缆终端站、电缆通风口的移动操作，并维护对应的台账信息；对于地理图上绘制错误的图形信息进行删除操作，并更新相应的台账信息。

(8)电缆辅助设施综合查询。根据所选单位、输入的查询信息，查询电缆辅助设施的台账。可以查询的设备类型有：电缆通道、电缆井、电缆终端站、电缆防火墙、电缆通风口。

(9)电缆辅助设施测绘数据批量导入功能。电缆测绘数据批量导入功能实现对电缆测绘数据的合理性校验、设备台账更新、GIS自动沿布，实现电缆测绘工作的信息化支撑，保证电缆测绘数据高效、准确地录入系统。该功能支持导入的数据包括：电缆井数据、电缆管道数据、电缆段数据(含中间接头数据)、电缆穿管数据。导入功能包括3个子模块：电缆辅助设施数据导入、电缆段数据导入和电缆穿管关系数据导入。

(10)智能运维。通过安装于现场的传感装置获取电缆通道的运行信息，对电缆隧道及通道内的水位、气体、温湿度、电缆井盖位置进行实时监测，确保电缆通道内运行环境正常，同时保证电缆井盖等公用财产不受侵害。

(11)智能检修。包括：借助于现场传感装置获取的实时运行数据，结合已有的电缆及其附件的运行历史数据，对电缆的局部放电、环流、温度、载流量、避雷器泄漏电流、电缆终端油位、电缆终端温度进行全面的实时评估，按照一定的周期输出“体检报告”并备案，实时监测电缆的运行状态；基于已有的电缆基础信息数据库、电缆运行数据库和电缆故障数据库，采用相关的统计学数学模型，对海量数据进行分析、计算、对比，实时预测运行电缆的寿命，制定出电缆最佳维修更换策略，指导电缆的维修与更换。

2.2 实现细节

系统采用Java EE(Java Platform，Enterprise Edition)技术架构，软件以多层架构进行设计，保证软件逻辑结构的清晰和良好的可维护性[2]。

2.2.1 视图层

视图层主要完成用户与系统的交互。3大模块对视图层的要求分别如下：综合管控平台界面样式采用层叠样式表CSS(Cascading Style Sheets)进行控制，前台页面通过Flex展示，保证能够进行灵活改变。向服务器提交的数据提交到后台的Action类进行处理；桌面监控端利用Ext JS(第三方JavaScript)框架来开发系统界面，界面样式采用CSS进行控制，保证能够进行灵活改变。向服务器提交的数据提交到后台的Action类进行处理；电缆管理利用Ext JS框架来开发系统界面，界面样式采用CSS进行控制，保证能够进行灵活改变。向服务器提交的数据提交到后台的Action类进行处理。

2.2.2 控制层

控制器的主要职责是捕捉用户的操作并且根据用户的操作决定执行什么样的业务逻辑，包括验证执行业务逻辑的前提条件，并向模型层传递必要的信息。该项目控制层使用第三方开源框架(Struts)的Action来实现。

对外提供的Web Service接口，采用Java Web服务引擎(XFire)框架实现，但是服务的业务逻辑必须在业务逻辑层实现。

2.2.3 业务逻辑层

业务逻辑层由一系列Service组成，主要进行业务处理，每个Service是一组紧密关联的业务功能，这些业务功能调用数据服务层接口完成持久化。业务逻辑层是调用基础设施服务的入口，其余各层禁止使用基础设施提供的接口。业务逻辑层应该具有良好的事务控制，保证系统数据的一致性，事务控制采用全局事务接口(JTA)控制机制实现。

2.2.4 数据服务层

数据服务层主要负责访问关系数据库等数据源，并把数据转换为Java对象供其他层的程序调用。

2.2.5 基础设施

移动平台统一框架：提供组织机构管理、用户管理、用户身份认证、权限管理、工作流管理等功能。

服务总线：采用Oracle Service Bus 10g作为企业服务总线，提供了服务的注册、寻址、调用功能，该系统对外提供的服务注册在服务总线后，供其他系统调用，该系统调用其他系统的接口也必须通过服务总线调用。

非结构化数据管理：对图形图像文件、Office文件等非结构化数据进行统一管理，所有的文档型数据必须通过该平台进行保存和获取。

2.3 开发环境

具体开发环境及用途见表1。