国网冀北电力有限公司 武宇平 张晓华 国网冀北电力有限公司智能配电网中心 赵建军 李 省 王 楠

北京科东电力控制系统有限责任公司 姚 旭

配电网面临设备总量大、量测覆盖率不足、设施标准化程度低、发展不平衡不充分、可变负荷冲击大、市场化调节手段较少、用户需求多样化等诸多挑战。配电自动化省级管控主站建设方案研究作为中低压配电网设备状态感知与智能控制的核心系统，依据配电网二次系统顶层设计方案和电网资源业务中台应用需求，通过中台化改造，提升配电自动化数据与其他系统数据的融合分析应用能力，拓展配电自动化系统功能应用场景，支撑配网同期线损管理、供电可靠性管控、新能源设备管理与配电终端即插即用等业务开展，促进实现工单驱动、数字化班组等重点任务落地实践，赋能配网管理数字化转型和智能化运营，推动能源互联网在配电网的高速发展。

总体架构设计。配电自动化省级管控主站处于“云管边端”层级中的云层，其架构充分考虑了配电网设备覆盖广、布点多，但同时又具有一定的汇聚性，管理上呈树状的特征。管控平台采用大数据、微服务、容器管理、人工智能等技术，满足海量末端设备即插即用、应用快速上线、多平台数据有效融合等业务需求，支撑电网中低压统一模型管理、数据云同步、应用程序（APP）管理等功能。

软件架构设计。平台软件架构分为三层，包括IaaS 层、PaaS 层、SaaS 层。Iaas 层主要利用商用云平台提供的虚拟化资源管理；
Paas 层选择商用云平台提供的相关组件，便于云平台统一管理，提供了传统规约、物联接入及其他采集等多种数据接入的方式，实现外部数据接入。提供了中低压分布式SCADA，完成中低压数据处理，并提供历史数据归档功能；
Saas 可根据业务需要开展相关应用场景搭建以及微应用的研发。

基于物联接入组件的数据接入技术。配电自动化省级管控主站除提供传统电力规约的终端接入服务，还提供基于物联协议的融合终端、智能配变终端的数据接入服务，未来可扩展接入任何遵循电力物联终端协议的任何边缘物联代理、边设备及端设备。未来配变台区数据主要通过配变融合终端进行汇聚。平台层接入服务完成终端设备管理及台区低压数据的接入。中台层完成中低压数据融合，电网、设备和环境数据融合，提供中低压贯通的分析服务；
应用层构建“云边协同”体系，实现配电网中低压的全景感知[1]。

基于云平台的电网数据处理技术。在通用服务云化方面，配电自动化主站原有公共支撑服务（如系统管理、实时数据、历史数据服务、消息服务、日志和告警等）不再单独存在，统一由云平台提供基础框架，包括微服务、容器和容器编排框架；
公共组件包括：服务注册与服务发布、资源调度和管理、消息总线、高速实时数据缓存、列式数据库、全局日志管理、ISC 权限管理；
实时处理框架，包括流计算、批计算和图计算框架引擎；
利用云平台统一技术框架和组件提供通用的高性能、高可靠、灵活的基础服务。在实时数据处理分布式化方面，基于电网一张图理念构建含分布式新能源和各类柔性负荷的配电网全模型，采用通用流计算和批计算实时处理框架解决海量配网感知数据处理，支撑配电网应用分析和数据共享发布。

基于图形数据库的电网拓扑分析技术。依据关系数据库中设备模型数据之间的关系，构建图形数据库的基础数据。其中图形数据库中将一个设备构建成一个节点，设备间的连接关系构建成节点间的关系。设备的台账和运行状态构建成设备的属性，设备的类型构建成不同的标签。构建完成基础数据后，通过图形数据库提供的操作接口，构建应用程序，对图库中的节点做拓扑分析。每个节点的属性和标签都是影响拓扑结果的关键因素，采用最短路径、动态规划等算法完成对电网设备的拓扑分析[2]。

低压台区自动成图技术。低压台区自动成图组件根据融合终端上送的台区拓扑关系文件，解析并形成台区和变压器关系表，和变压器、分支线、表箱、表计的多级关系表。根据配变、分支线、表箱、表计的层级关系及设备数量，遵循分支箱间距、表箱间距、设备与名称间距、表箱内表计布局等配置，通过成图布局算法，避免交叉重叠，生成自上向下、以变压器为顶点、以表计为终点的低压台区接线图。并根据融合终端采集的低压台区的遥测、遥信信息，在低压台区接线图中合理布局并生成量测动态文本与状态图元，方便实时查看台区量测数据及遥信告警状态。

基于微服务的电网资源业务中台构建。配电自动化省级管控主站的微服务化改进是从主站的单体应用程序，改进为上层应用基于SOA 的业务服务化架构，再到当今的服务组件化、开发自由化、去中心化和基础设施自动化的微服务架构。基于SOA的服务化改造基础，可快速实现主站业务的微服务化改进。基于微服务架构的设计目的是为了有效的拆分配电主站应用，实现敏捷开发和部署，解决传统单体应用耦合紧、部署不灵活、扩展性差等问题。微服务架构是分布式整体解决方案，包含服务注册与发现、服务配置、链路监控，服务网关、负载均衡、服务熔断等功能。

配电自动化省级管控主站涉及范围较为广泛，且建设周期较长，故采用分阶段的建设方式，确保建设过程中每个阶段都有成果落地，将配电自动化省级管控主站建设分为三个阶段，每个阶段具体工作情况如下。

第一阶段。在平台组件方面，充分利用云平台现有组件，包括微服务、容器和容器编排框架以及公共组件；
在中压模型方面，将全省范围内各个地市配电主站现阶段存量中压图模全部迁移至配电自动化省级管控主站，作为系统运行基础支撑；
在低压模型方面，通过接收融合终端上送的低压模型，在配电自动化省级管控主站内部完成配变台区低压模型自动建立，并完成与中压模型贯通；
在中低压数据接入方面，对原自动化前置进行建设改造，使配电自动化省级管控主站同时具备物联体系和工控体系接入感知能力。

第二阶段。在电网运行监视方面，配电自动化省级管控主站开展中压存量数据同步工作，中压存量数据目前阶段主要分布于地市配电自动化主站系统，通过断面方式将存量数据同步配电自动化省级管控主站，配电自动化省级管控主站实现对全省范围内中压、低压配电网运行监视与故障处理，基于电网一张图理念构建配电网全模型，采用通用流计算和批计算实时处理框架解决海量配网感知数据处理，支撑配电网应用分析和数据共享发布。

第三阶段。在存量线路终端方面，在云平台部署传统配电自动化前置模块，将地市主站已经接入的存量终端全部迁移至配电自动化省级管控主站；
配电自动化省级管控主站图模维护方面，针对已经建设地市配电自动化主站的地区，地市配电自动化主站在完成图模红转黑后，将生效的图模推送至配电自动化省级管控主站，针对没有建设地市配电自动化主站的地区，配电自动化省级管控主站从业务中台获取配网图模。

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