四川省调OMS系统继电保护全寿命周期信息管理及统计分析模块的研究与开发

王云丽，张 烈，申 华

(1.四川省电力公司四川电力调度控制中心，四川 成都 610041;2.电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院)，北京 100192)

0 引言

随着电网规模的迅速扩大及各项技术的飞速发展，继电保护在电网安全稳定运行中发挥着越来越重要的作用。继电保护设备具有数量繁多、种类庞杂、逻辑严密、信息海量等特点，这要求继电保护专业必须实现精细化管理，确保电网的安全稳定运行。目前，国内已有几个继电保护设备信息管理软件投入应用［1-5］，可完成不同层级调度机构继电保护专业的信息采集及管理工作，但这些软件之间数据结构和功能都存在较大的差异，特别是统计功能对设备全寿命周期信息的分析能力存在严重不足。为加强电网调度运行管理，规范四川电网调度系统继电保护基础数据的建设与交换，提高工作效率，实现各级调度生产基础信息的纵向互联和横向共享，并基于调度生产管理OMS系统，按照相关专业技术规程与国家电网公司以及四川省电力公司对继电保护专业管理的规范、规定，在总结以往工作和相关软件运行的经验基础上，设计并开发了继电保护全寿命周期信息管理及统计分析模块，该模块可覆盖县调、地调、省调，形成自下而上、统一、规范的继电保护专业数据平台。

1 模块整体设计

1.1 数据结构设计

该模块作为OMS系统的重要组成部分，数据结构基于OMS系统的关系型数据库管理系统设计而成，实现与网络和操作系统的无缝集成，在整个网络及OMS系统中保证数据信息的完整和一致，具有使用简单、高性能、伸缩性强、可扩展性强等优点。

图1 继电保护设备全寿命周期信息管理及统计分析模块功能结构图

本模块的数据组织依据如下原则:①信息管理基于统一的保护设备库，通过设备的唯一编码将与其相关的各类运行数据相关联;②对设备数据、运行数据分别采用不同的组织形式，其中，设备数据按运维单位、厂站划分，每个运维单位包含多个厂站，每个厂站包含多台保护设备;运行数据以保护设备为对象，依据运行信息的不同属性进行分类管理。

1.2 架构设计

作为原单机版“继电保护统计分析及运行管理系统”的升级，该模块采用J2EE技术架构、B/S模式的体系结构，利用Java语言和Web服务综合集成方案开发而成。其结构可划分为:数据层、应用服务支撑层、业务应用层以及表现层。

模块功能主要包括参数管理、运行管理、统计分析、数据传输管理、标准数据管理等模块，模块各功能如图1所示。其中，关系数据库构成数据层;系统管理及信息设置两个模块实现模块运行的基本信息维护，隶属基础服务层;参数管理、标准数据管理、运行管理、统计管理、文档管理、人员及培训管理、数据传输管理7个模块归属于业务层;表现层即展示逻辑层，实现用户与程序之间的交互。

2 主要功能设计

2.1 保护设备全寿命周期信息管理

保护设备全寿命周期信息从其可靠性角度出发，涵盖设备在役期间的全部运维信息，为设备的综合最优利用提供科学的数据支撑。

为全面管理并展示设备全寿命周期信息，本模块以设备台账信息为基础，提供保护设备标准数据、保护设备台账、事件及保护动作、保护检修、保护缺陷、保护技改反措等管理模块，各模块结构关联如图2所示。

图2 保护设备全寿命信息管理功能结构图

(1)保护设备标准数据管理模块，包括设备型号、制造厂家、保护类型、保护类别、保护分类、软件版本及校验码等属性，该部分信息以“字典”的形式固化于程序中，强化数据的标准化管理。

(2)保护设备台账管理，包括保护设备资产归属、设备安装、设备型号、软件版本等属性，作为全寿命周期信息的基础，模块还提供关联添加设备相关运行信息的功能，用户可选择任一条保护设备记录关联添加缺陷、检修、辅助设备、文档等信息。

(3)事件及保护动作管理，记录一次设备故障情况以及相应的保护设备动作、故障录波动作以及线路重合闸的情况(针对线路故障)，科学、全面地记录并展示每一次事件信息。

(4)保护缺陷管理，记录设备的缺陷情况，包括缺陷发生和消除的时间、缺陷设备类型、缺陷部位、原因、责任单位、设备退出运行和恢复运行的时间、缺陷现象以及处理措施等，切实反映设备自身的运行情况。

(5)保护检修管理，记录设备的检修情况，包括保护检修时间、检修类型、检修单位、检修工作中遇到的问题以及处理情况等，该模块还可为工作人员制定检修工作计划提供数据支持。

2.2 统计分析

统计分析模块是模块的重要组成部分之一，严格按照《电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程》(以下简称《运行评价规程》)的要求设计，在此基础上结合四川省电力公司各级调度机构继电保护专业的工作需求，提供多样化的分析方法，对设备基础情况、运行情况等信息进行科学分析，提高信息的可用性，并提供直观、深入的分析结果。

该模块提供《运行评价规程》规定的报表分析功能、结合专业管理工作需求设计的常用报表分析功能、自定义报表分析功能以及常用分析报告一键生成功能。此外，为了能够更加直观地展示分析结果，该模块还采用iReport与Visifire工具提供图形展示功能，结合各报表分析结果的属性及特点形成柱状、折线、饼状等图形。具体功能情况如下。

(1)按《运行评价规程》要求设计19张报表，同时结合各个报表的特点，设置查询时间、调度单位、电压等级等查询条件，细化分析结果;

(2)继电保护设备基本情况分析，包括设备发展、分布情况、设备运行年限情况、保护设备国产化、微机化情况、各主要设备制造厂家的市场占有情况以及保护设备软件版本应用情况等;

(3)继电保护设备动作情况分析，包括保护设备动作基本信息、保护设备正确动作率、故障快速切除率等运行指标的计算分析;

(4)继电保护设备缺陷情况分析，包括保护设备缺陷原因、消缺时间、缺陷责任单位、设备百台故障率、不同运行年限的设备缺陷情况、以及各设备制造厂家生产设备的缺陷情况等;

(5)按照各级调度单位需要，可对分析结果进行科学组合，形成分析报告并支持报告的一键生成;

(6)提供报表设计工具，支持工作人员结合自身需求进行报表设计，从而更充分地利用模块涵盖的各类信息。

3 技术方案及特点

3.1 技术方案

模块的设计及开发充分考虑继电保护专业信息管理及统计分析工作的需要，从资源配置到功能设置均采用主流计算机技术与网络技术，且能较好地适应功能扩展，可按照实际情况进行功能的灵活配置。各项解决方案采用J2EE标准技术架构、MVC(模型-视图-控制器)模型及DAO(数据访问对象)设计模式。其中，J2EE架构使模块具有更好的可伸缩性、灵活性、易维护性;MVC模型有效地实现了独立分层设计，可以快速地响应业务逻辑的变更，为构造应用程序提供强有力的手段;DAO模式使业务逻辑更加清晰，且富于形象性及描述性，为日后的维护带来极大的便利［6-8］。

3.2 技术特点

上述技术方案的应用使本模块具有如下特点。

(1)核心组件均采用标准Java语言开发，使其能够支持Linux、Unix和Windows主流操作系统;

(2)提供基本信息、信息管理、运行状态监控、数据同步、多系统数据服务交互，多层级软件动态更新等组件，多种类型组件可任意组合配置，从而全面支持用户的多方位需求;

(3)采用存储加密、权限控制、统一身份认证等机制，在数据存储、管理、服务、应用等各个层次建立安全保障机制，结合OMS系统数据管理及传输模式，确保数据的安全与完整;

(4)采用iReport与Visifire相结合的方式，实现多维度统计分析功能，采用直观的图、表结合方式展示分析结果，并支持多格式文件生成，充分满足用户的统计分析需求。

4 结语

针对四川省调各级调度机构继电保护专业信息管理及分析工作的需求，采用J2EE技术架构 、B/S模式的体系结构，基于OMS平台，利用Java语言和Web服务综合集成方案设计开发了继电保护全寿命周期信息管理及统计分析模块。与传统的继电保护信息管理系统相比，所设计的模块在如下方面进行了改进。

(1)从统计分析角度出发，数据结构设计严格遵照《运行评价规程》的细节要求;

(2)结合一次设备接线方式的特点以及继电保护设备的配置原则，提供便捷的记录录入方式，大幅提高数据录入速度;

(3)结合继电保护专业特点提供设备数量、时间属性、线路保护通道、设备类型等信息的校核功能，确保数据填报的准确性;

(4)以保护设备台账为对象，贯穿其生命周期内的全部动作、缺陷、检修、反措、技改等信息，同时将各类信息与保护设备台账关联综合展示，便于工作人员及时、全面地掌握设备情况;

(5)充分考虑继电保护专业日常管理工作的实际需要，实现了分析结果图形化展示以及分析报告的一键式生成，可为开展设备技术改造、实施“反措”等工作提供科学的数据支撑;

(6)提供基本信息、信息管理、运行状态监控、数据同步、多系统数据服务交互，多层级软件动态更新等组件，多种类型组件可任意组合配置，从而全面支持用户的多方位需求。

［1］DL/T 623-2008，电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程［S］.

［2］沈晓凡，舒治淮，刘宇，等.2007年国家电网公司继电保护装置运行情况［J］.电网技术，2008，32(16):5-8.

［3］贾长朱，王剑峰，刘力丰，等.基于Web的电力系统继电保护远程分布式信息管理系统的开发与设计［J］.继电器，2000，28(10):65-68.

［4］陈月从，林俐，杨东，等.基于Java技术的跨平台图形化继电保护管理信息系统的研究与开发［J］.继电器，2005，33(18):15-19.

［5］李艳涛，栗然，赵敏.基于Web的继电保护管理信息系统研究与实现［J］.电力自动化设备，2003，23(11):41-43.

［6］郭挺，谢敏，刘明波，等.SVG和Ajax技术在电网分析及辅助决策支持系统中的应用［J］.电力系统保护与控制，2012，40(4):83-89.

［7］李国庆，潘振波，王丹，等.基于C/S与B/S混合架构的配电地理信息系统［J］.电网技术，2009，33(6):102-106.

［8］唐婧.基于J2EE的数据发布系统设计与实现［J］.煤炭技术，2011，30(12):180-181.