基于微服务架构的低压可靠性信息系统建设与试点指标分析

赵永生，赵爱华，梅战旗，朱军伟，程 辰

（1.国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥 230000；2.国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，安徽 合肥 230000；3.国网安徽电力蚌埠供电公司，安徽 蚌埠 233000；4.国网安徽电力亳州供电公司，安徽 亳州 236800；5.国网安徽电力合肥供电公司，安徽 合肥 230000）

供电可靠性是供电企业对用户持续供电能力的具体反映，是供电企业中一项主要的电能质量指标。我国目前所开展的用户供电可靠性统计是以高（35kV）、中压用户（6-20kV）以及公用配变为基本户数，未将低压用户（220/380V）停电列入统计范围，不能实际反映低压用户供电可靠性，而目前供电停电投诉主要是低压用户，用户供电可靠性统计由中压向低压延伸，“打通停电管理的最后1米”，是提高供电管理水平和服务质量的客观要求，是供电可靠性发展的必然趋势。

近年来随着电力设备的不断改造，10kV及以上设备的健康水平已有较大提高，电网故障概率进一步下降，其中低压元器件故障所占比例提高。因此，只有通过开展低压用户供电可靠性统计评价工作，才能按低压故障、工作内容、工作部门、重复停电次数、倒电、带电作业统计汇总数据，为规划、计划、设计等供电企业全过程管理提供详实数据，才能正确反映电网的供电能力和供电质量，为电力企业的优质服务打下良好基础。为此，开展低压用户供电可靠性统计评价，是进一步提高设备运行管理水平的需要，也是供电企业塑造企业形象、提高经济效益的需要。

此外中压用户供电可靠性信息系统的不断完善，现场低压用户智能电表的普遍应用，信息化系统和大数据应用的不断发展，也为开展低压可靠性试点工作提供了必要的技术条件。

1 技术路线

1.1 设计思路

充分利用公司中压可靠性系统、用电信息采集系统、营销系统、PMS系统等信息化建设成果，运用“大、云、物、移、智”等技术，从四个方面开展研究：一是基于中压可靠性系统、营销系统、PMS系统台账构建“变压器-表箱-电表”结构的低压电网模型；二是基于低压电网模型，分析用电信息采集系统中HPLC高频采集低压用户运行数据，建立低压用户停电事件实时监测与在线分析模型；三是运用低压电网模型构建停电事件自动补全与停电原因智能研判模型；四是开展低压用户供电可靠性多维度统计与分析。

1.2 技术架构

安徽公司在数据采集的基础上，利用中压可靠性系统、用电信息采集系统、营销系统、PMS系统等信息化建设成果，基于大数据平台技术构架建设信息化系统，对海量数据进行汇聚、统计、分析、查询和管理，从三方面开展系统设计工作：

（1）采用STORM+SPARK的流处理技术架构设计低压用户停电实时采集与在线分析功能，具有低延迟、高吞吐、持续稳定运行和弹性可伸缩等特性，满足对实时业务监测与分析的要求。

（2）采用分布式存储与并行计算技术搭建支撑海量数据处理的低压用户供电可靠性存储与计算平台，提高数据处理的实时性，具有高容错和高可伸缩性，可实现每天变压器、电能表等设备上送事件、运行负荷等海量数据的分析与存储。

（3）基于SG-UAP 3.0、Kubernetes、SpringBoot搭建低压用户供电可靠性实时监测与智能分析软件的微服务框架，将低压可靠性系统按业务划分为多个服务，每个服务均独立部署，易于维护和开发，并能根据需求实现细粒度的扩展。

1.3 业务架构

低压可靠性信息系统由数据接入层、存储计算层、应用数据层、业务支撑层和WEB展现层组成，每层包括的功能如图1所示。

图1

1.4 功能架构

依据上述业务架构，低压供电可靠性系统的功能主要分五大模块：基础数据、实时监测、停电分析、统计分析、系统管理，每个大的功能模块下包含多项子功能模块，具体功能架构如图2所示。

图2

2 主要功能

2.1 构建低压电网模型及拓扑关系自动更新

为实现快速分析和定位低压电网故障设备、范围和影响用户，动态全景展现低压停电故障和影响范围，需结合营销系统、PMS系统、中压可靠性和用电信息采集系统构建低压电网模型。首先以PMS设备台账为核心，贯通营销、中压可靠性等档案，开展低压电网“变压器-表箱-电表”关系梳理工作，再通过用电信息采集系统的台户关系识别、户表相位识别等技术手段，获取电表的相位信息，结合相位信息和变压器信息可得到分相线路，从而生成“变压器-表箱-电表（含相位）”结构的低压电网模型。为完善低压用户之间的拓扑关系分析，需手动维护变压器下的出线柜、出线间隔、分支箱、表箱等低压设备的功能，以此构建“变压器-出线柜-出线间隔-分支箱-表箱-电表（含相位）”结构的低压电网模型。

在构建低压电网模型的基础上，评估营销业务流程对低压电网模型的影响，结合用采系统自动装接调试流程信息，分析模型相关的低压网络拓扑变化，每日自动更新低压电网模型，保证低压电网模型与现场设备、拓扑关系的一致性。

2.2 低压电网停电实时监测与在线分析

结合安徽公司营销部开展HPLC采集试点工作，运用大数据分布式存储与并行计算技术从两个方面开展低压电网停电事件实时监测与在线分析功能：一是实时分析低压电网停电事件有效性，通过分析低压用户停电事件主动上送、结合低压用户96点准实时负荷数据研判停电事件的准确性；二是对同一变压器下停电低压用户按所属变压器、表箱、分相线路进行归集，生成变压器停电事件、表箱停电事件、分相线路停电事件，并分析影响低压用户停电的户数及明细。具体分析流程如下：

低压用户停电事件有效性分析：从用电信息采集系统获取HPLC电能表主动上送的停上电事件，将停电时间大于上电时间、停电时长小于三分钟或大于三天、当天累计上送停上电次数大于六次的停上电事件置为无效，将其他停上电事件生成有效的低压用户原始停电事件。

变压器停电事件归集：将有效的低压用户原始停电事件与低压电网模型关联，对同一变压器下停电时间有交集的低压用户停电事件进行归集，生成变压器归集停电事件，变压器停电的时间取其下挂低压用户停上电时间的并集，分析变压器停电影响低压用户停电的户数及明细。

表箱停电事件归集：将有效的低压用户原始停电事件与低压电网拓扑模型关联，对同一表箱下停电时间有交集的低压用户停电事件进行归集，生成表箱归集停电事件，表箱停电的时间取其下挂低压用户停上电时间的并集，分析表箱停电影响低压用户停电的户数及明细。

分相线路停电事件归集：将有效的低压用户原始停电事件与中低压电网拓扑模型关联，对同一变压器的同一相位（即分相线路）下停电时间有交集的低压用户停电事件进行归集，生成分相线路归集停电事件，分相线路停电的时间取其下挂低压用户停上电时间的并集，分析分相线路停电影响低压用户停电的户数及明细。

2.3 低压电网供电可靠性指标多维度统计

安徽公司按DLT 836.3-2016《供电系统供电可靠性评价规程第3部分：低压用户》标准，从三个方面开展低压用户供电可靠性指标全方位、多维度、跨区域的统计分析：一是低压电网不同时间段（包括日、周、月、季、年）供电可靠性变化的分析；二是低压电网不同区域（包括各级供电单位、各个区域口径）供电可靠性对比分析；三是不同性质（包括计划停电、故障停电）的停电事件对低压供电可靠性影响的分析。统计指标内容有系统平均停电时间、平均供电可靠率、系统平均停电频率、停电用户平均停电时间、停电用户平均停电频率、停电用户平均每次停电时间等。

为更好地管理电网设备，还设计了设备柔性管理功能，通过将管辖区域内的变压器加入到变压器自定义群组中，实现台账、运行数据、指标等按自定义群组进行柔性管理。

3 指标分析

安徽公司选择合肥公司、淮南公司和蚌埠公司三家市级供电单位开展低压用户供电可靠性试点工作，试点单位需对试点区域进行HPLC通信改造。三家试点单位的试点区域有着较好的供电可靠性，2020年1月至6月的可靠性指标总体情况详见表1。由表1可对比分析中低压可靠性指标存在的差异。

表1

4 结束语

低压可靠性信息系统通过配变停电事件、配变运行状态、低压用户停电事件进行自动研判，实现低压停电实时监测与在线分析，提升了低压供电可靠性数据质量和指标准确度。通过运用低压停电的分析成果，开展低压用户停电原因分析和停电性质研判、供电可靠性指标统计，为进一步实现对中压用户与低压用户的运行状态、供电可靠性的关系分析，对低压电网问题精准定位，从而减少低压用户停电次数，提高公司经济效益，提升供电服务水平和用户满意度，实现从粗放管理向精细化管理、从经验驱动向数据驱动的转变，为各业务部门提供可靠性分析报告，支撑生产部门不断优化低压电网结构，加强电网的安全、稳定运行，提高电网的供电能力和供电质量。