油田电网全景智慧指挥中心设计与实现

中国石化集团胜利石油管理局有限公司电力分公司 刘喜军

本文对油田电网全景智慧指挥中心业务进行分解，构建了油田电网全景智慧指挥中心的设计架构；也描述了该中心中每个模块的设计细节，包括模块对外提供的数据访问接口、模块内部的结构划分，以及模块内部的主要数据结构和处理逻辑。提出油田电网全景智慧指挥中心的架构设计，建立综合性数据展示中心，将电力即时通功能完善、电力营销系统主站采集模块、输电线路可视化系统、视频融合平台、油田四化视频监控系统、局气象信息系统数据进行接入，及时、全面的为电力生产指挥部门提供电网日常运行信息监控。

1 核心服务说明

油田电网全景智慧指挥中心主要包含统一权限服务、可视化数据展示前台服务、数据管理后台服务、生产数据同步服务。此四部分服务为中心的稳定运行提供了业务数据、服务接口支撑。

统一权限服务。负责整个油田电网全景智慧指挥中心的用户登录鉴权、用户信息获取、组织结构获取[1]。通过对接中石化统一身份认证，将系统内页面与数据访问与统一身份认证功能进行绑定，执行油田统一登陆标准；可视化数据展示前台服务。负责对电网所有运行数据进行汇总后进行可视化展示。主要包括全景展示电网实时运行信息、各类生产工作信息、受电网异常波动情况、各个供电分区的故障抢修综合情况、节能减排和绿能支撑情况、重点变电站和关键位置的视频监控、配网自动化的现状与成效、重要灾害天气预警信息的可视化展示。

数据管理后台服务。负责对电网所有运行数据进行采集同步与手动管理维护。主要包括变电站信息维护、发电站信息维护、线路信息维护、采油区信息维护、基础数据维护、历史数据查询与维护、摄像头设备信息维护以及各中心登录用户和组织结构等基础数据的维护；生产数据同步服务。主要负责采集生产即时通系统、用电计量系统、气象数据系统、输电线路可视系统、视频融合中心等已有业务系统的数据同步。负责提供实时数据查询接入接口，负责提供历史数据查询统计接口。针对停电工作、运行检修数据、变电工作数据、气象数据、油田电网运行数据进行同步采集。

2 数据存储分解及系统需求分析

基础业务数据存储。基础业务数据采用关系型数据库MySQL 存储，相关缓存数据使用非关系型数据库Redis 进行存储[2]；视频及图片临时存储。基于已成型的视频中心，进行视频接口交互获取相关视频及图片数据。视频流产生的录制文件、实时的画面截图都由各个视频业务中心自己维护存储，本中心不支持相关视频图片的长时存储，中心的视频流服务只提供查询获取后的展示以及临时的视频流缓存服务，用于当前播放视频流的短期回放。

图1 业务架构图

系统运行环境需求分析。本项目整体开发采用JAVA 语言进行实现，该语言在Windows 环境与Linux 环境均可稳定运行，但由于油田运行服务器安全要求，Linux 系统接入油田网络需进行例外备案申请，为保证系统准时上线运行决定采用Windows 环境进行部署运行；现有业务接口需求分析。本项目数据来源系统提供对外接口系统为视频融合平台、局信息中心气象系统、局信息中心GIS 系统[3]，需针对电力生产即时通功能完善、电力营销系统主站采集模块、输电线路可视化系统进行接口开发。

引进业务接口需求分析。针对现有业务接口分析中所提电力生产即时通功能完善、电力营销系统主站采集模块、输电线路可视化系统均需与系统维护方进行对接，商定接口实现方式，数据报文结构、数据接口调用认证方式等内容，并针对协商项目进行针对性开发工作做。

3 功能详设

本项目整体研发计划为进行各生产运行中心数据汇总，并将各中心业务数据按照应用划分，形成数据展示中心，同时构建完善权限管理体系，以实现中心汇集数据进行综合分析、统一展示，方便直观地进行在线监测和多元化查询统计的功能。

3.1 可视化数据展示前台

3.1.1 首页

首页为电网运行数据的汇总展示页面，在该模块下可快速浏览电网运行的发电量、负荷、工作工单、故障等日常运行数据统计信息，同时本页面可根据登陆人员权限判断自动区分进入首页(汇总)及首页(采油厂)。首页(汇总)模块用于进行油田电网变电站数量、发电量、负荷、日常工作工单、故障等数据的汇总展示，以及通过地理信息图的形式展示110kV 以上电压等级变电站与各采油厂相对地理位置。

页面左边栏显示天气信息、系统运行时长以及本日值班领导、本日重大工作相关内容；页面左侧以东营市地图形式进行展示，标注110kV 以上电压等级变电站位置以及各采油厂相对地理位置；页面右侧以数字形式统计变电站数量、输配线路总数、用电负荷、发电负荷、新能源发电负荷，以柱状图形式展示过去10天发电量统计同时以颜色区分新能源发电及火力发电，以折线图形式对比展示本日及昨日电网负荷统计；在本页面中点击地理信息图中各采油厂区域可穿透跳转至首页(采油厂)页面，进行以各采油厂为单位的电网运行数据；在本页面点击今日工单、线路故障可穿透跳转至今日工单、线路故障详细信息页面。

首页(采油厂)模块用于进行划分采油厂的电网变电站数量、发电量、负荷、日常工作工单、故障等数据的展示[4]，以及通过地理信息图的形式各采油厂区内110kV 以上变电站以及新能源发电站的地理相对位置。

3.1.2 主要支持以下功能

页面左边栏显示天气信息、系统运行时长以及本日值班领导、本日重大工作相关内容，在左边栏下方位置展示当前采油厂用电量、线路、线损、新能源发电量、变电站数量等信息；页面左侧以各采油厂区域地图进行展示，标注110kV 以上电压等级变电站位置以及各采油厂区域内新能源发电站位置；页面右侧以数字形式统计各采油厂区域内变电站数量、输配线路总数、用电负荷、发电负荷、新能源发电负荷，以柱状图形式展示过去10天发电量统计，同时以颜色区分新能源发电及火力发电，以折线图形式对比展示本日及昨日电网负荷统计；在本页面点击今日工单、线路故障可穿透跳转至今日工单、线路故障详细信息页面，并以采油厂为条件查询工单、线路故障数据。

3.2 今日工作

今日工作模块用于展示停电检修等日常工作统计数据，以图表形式统计停电原因占比、各供电管理区工单数量、停电数量排名及影响油区产量排名，同时以列表形式展现工作工单的详细内容：页面左侧以图表形式展示停电原因占比、工单数量统计、停电数量及影响油区产量排名，其中停电原因占比与工单数量统计均为本日数据，停电数量及影响油区产量为上周数据；今日工作详细内容查询展示应包含工单标题、工作内容、是否停电、停电原因、停电范围、影响客户范围、开始时间、结束时间等信息，且支持按时间跨度进行查询。

3.3 电网异常

电网异常模块用于展示本日电网异常相关数据，包括线路故障统计、越线告警统计、线路异常详细信息展示，并以地理信息图形式将异常线路在地图中进行标注显示：页面左侧加载离线地图，并根据故障线路信息及线路杆塔坐标，将故障线路在离线地图中标注显示；页面左侧以数字统计形式，显示线路故障影响线路条数、影响井口数及过负荷统计、电压异常、发热、施工次数等越线告警信息，同时以向上滚动形式展示线路异常具体信息内容。

3.4 应急抢险

应急抢险模块用于展示本日应急抢险相关内容，包括应急抢险现场视频展示、应急抢险施工区域定位及施工影响区域显示、应急抢险施工详情展示：在本页面左侧展示应急抢险施工区域现场视频，可通过点击页面中间施工区域地图中的施工地点来切换视频源；在本页面居中位置以离线地图形式展示抢先施工区域定位，以及施工影响范围；在页面右侧以向上滚动形式显示本日应急抢险详细信息，包括抢险地点、影响范围、施工队伍、施工开始时间、施工结束时间等信息。

3.5 绿能节能

绿能节能模块用于展示新能源发电相关信息统计，包括新能源发电装机容量、总功率、发电量、上网电量、减排量等，以分站形式展示各新能源电站运行数据，并以地理图形式标注各新能源站地理信息，以及区分显示新能源站发电去向：就地消化/输送至变电站并入电网，同时可实时展示新能源发电站站内实时监控。主要支持以下功能：

本页面左侧以数字统计的形式展示新能源发电装机容量、总功率、发电量、上网电量、减排量；本页面中间位置加载离线地图，显示东营市内新能源发电站位置，并以潮流图的形式体现新能源发电去向；本页面右侧以图表形式显示分地区新能源发电量统计及新能源发电总量统计，并以不同颜色区分火力发电及新能源发电占比；本页面右侧下方展示新能源站内视频监控实时视频，可通过点击进行放大显示，且可通过列表等形式进行监控摄像头切换操作。

3.6 重点视频

重点视频模块用于进行油田电网视频监控，可选择已入网视频摄像设备，进行监控切换，便于快速了解电网各线路、变电站实时情况。主要支持以下功能：本页面左侧嵌入视频设备控制台，可通过控制台远程控制摄像头进行镜头移动、缩放等功能；本页面视频设备树按移动视频设备、固定视频设备、线路走廊可视化设备、四化及油井视频设备等设备属性进行划分，且可支持设备名称快速查询；本页面视频显示方式支持单屏、四屏、九宫格等形式进行视频展示。

3.7 配网自动化

配网自动化模块用于进行油田配网运行情况展示，包括配网运行情况、配网故障事件统计、以及配网线路地理信息展示、线路运行情况展示等。主要支持以下功能：本页面加载离线地图，将配网线路通过线路杆塔坐标将线路走向标注在地图中，点击地图中线路，可展示该线路运行数据，包括线路长度、线路负荷、线路安装FTU 总数、线路载荷油井数量；本页面以列表形式，以供电管理区为单位，分项展示配网线路数量、FTU 总数、在线运行数量、在线运行率等信息；本页面以列表形式，按线路展示线路故障事项、告警等级、告警时间等信息。

3.8 气象数据

气象信息模块用于进行东营市本地气象信息预报展示，包括未来24小时温度、湿度、降水、风力以及未来三天信息，同时在地理信息图中展示当前时间各区域降水量和台风路径。主要支持以下功能：本页面通过调用局信息中心气象服务获取东营市气象信息数据，嵌入东营市离线地图并将降水量及台风路径实时显示在地图中；以折线图形式展示未来24小时温度、湿度、降水、风力数据；实时更新未来三天天气预报信息。

综上，油田电网全景智慧指挥中心将电力即时通功能完善、电力营销系统主站采集模块中的电网运行、全网工作等数据进行整合，同时将电力视频中心实时视频进行汇总接入，将整合后的数据信息融合到中心控制层，为电力生产可视化展示提供业务数据支撑，直观了解电网各项指标参数状态。