電網生產經營管理論文

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摘要：分析了在傳統管理體制下配電網管理模式和管理手段的問題,提出了從根本上提高配電網科學化管理水平的全面解決方案,并詳細介紹了北京城區(qū)供電局配電網信息管理系統的建設經驗。關鍵詞：配電網;AM/FM/GIS;建設經驗;信息管理0引言當今社會,信息產業(yè)的飛速發(fā)展,深刻地影響和改變著供電企業(yè)的生產、管理和經營方式,掌握信息、運用信息,使現有人力、物力和財力得到充分、合理、有效地利用,不斷地提高經濟效益,已成為現代供電企業(yè)追求的目標。隨著我國城市建設的飛速發(fā)展,電力用戶對提高配電網的供電可靠性、電能質量、工作效率和優(yōu)質服務方面都提出了更高的要求。因此,供電部門在電網的規(guī)劃改造、調度管理、運行維護、業(yè)擴報裝以及故障情況下的快速反應等方面,都對信息技術和信息工具提出了更高的需求。而面向電業(yè)生產的"基于圖形處理的配網設施信息管理系統"(以下簡稱配網AM/FM/GIS系統)可在許多方面滿足這些需求。1問題和需求1.1問題傳統方法是用紙質圖冊、表格等手段來管理配電設備資料的。為了做好設備的運行維護工作,各設施維護單位除了更新維護好所轄范圍內部各種設備的圖形和數據資料外,還需要重復建立、更新那些與其他單位相關連的"交叉信息資料"檔案。而配電網結構復雜、設備量大、圖形和數據資料浩繁,加之用電負荷急劇增長、電網結構變動頻繁、設備資料不斷更新等。當"交叉信息資料"牽涉的范圍較廣甚至遍及供電業(yè)務的各個相關部門(例如：系統電源的變動信息、局部的網架結構變化信息等)時,傳統方法很難做到使所有單位都能及時、準確的得到他們所需要的信息。近年來,隨著配網自動化系統的應用,已經可以及時地獲取大量的設備監(jiān)測信息,為了滿足配網的優(yōu)化運行和快速處理線路故障的需要,充分利用監(jiān)測信息對配電網絡進行綜合分析,從而實現配電網的合理調度和故障的及時處理成為必要。而手工方式的模擬圖版無法和設備的監(jiān)測信息"連接"起來,不能直觀地反映供電網絡的電源關系和相關信息,也就難以進行必要的系統分析計算。綜上所述,這種設備數據和圖形資料以紙質介質描述并且分部門、分單位分散管理更新的工作方式,已不能滿足部門之間、單位之間及時獲取最新"交叉信息資料"、實現數據共享的要求。1.2需求解決上述問題的必由之路是在生產單位之間、單位內各生產崗位之間,建立起能夠保證需要共享的、與生產實際中數據同步更新的、并能及時傳遞的"數字化信息神經網絡",將企業(yè)各個業(yè)務環(huán)節(jié)的"信息化孤島"連接起來。在各生產單位之間建立起嚴密的、快捷的信息溝通、共享機制。換言之,即建設起一個覆蓋供電企業(yè)全部業(yè)務環(huán)節(jié)、貫穿整個生產流程的"電網生產信息共享環(huán)境"。以期解決傳統模式下因手工處理信息傳遞速度較慢、缺乏有效的信息溝通渠道等原因造成的各個供電生產環(huán)節(jié)中生產信息"不全面、不一致、不及時、不準確"的問題。供電生產經營活動對該"電網生產信息共享環(huán)境"有以下主要需求：(1)配電網生產運行及設施維護方面的工作特點,使得整個配電網架設施資料的更新、維護分散在不同專業(yè)、單位和班組中完成,同時又要求能夠共享各種"交叉信息資料",這是配網設施資料管理工作中的主要矛盾,即"分散加工"與"整體共享"的矛盾。顯然,需要一套能為整個配電設施管理體系提供各種"交叉信息資料"并能及時、準確地傳送到各部門的工具。(2)為有效對配電網進行指揮調度,不僅需要一套能及時地反映電網的動態(tài)變化的系統,即一套能夠與自動化系統有機結合的、真實地反映電網動態(tài)變化情況的、"活"的系統來描述電力設施的實際運行狀況,同時,還需要一幅網架清晰直觀、信息全面、維護方便、操作靈活的"數字化圖版"。(3)在用戶報修環(huán)節(jié),為盡可能縮短停電時間,非常希望將各種故障信息快速轉變?yōu)榫_的報修資料,以指導搶修人員及時進行處理。(4)配網規(guī)劃是配網建設發(fā)展的戰(zhàn)略性工作,需要大量歷史信息和規(guī)劃信息的支持,如何才能將這些信息有效組織起來并進行分析預測,為配電網合理建設提供可靠的依據。(5)配網建設需要一種高效、便捷的設計工具,同時它與現有的、生產運行中的電網又有著緊密的聯系,它們應是設備生命周期中的不同階段,可以相互轉換。如何描述這種關系,以縮短建設周期。(6)為了提高服務質量,縮短用戶報裝時間,充分利用現有生產能力,擴大電力市場,需要建設一套在詳盡了解現有生產系統運行狀況的基礎上,提供優(yōu)化方案的業(yè)擴報裝系統。為了幫助工程監(jiān)督、檢測從業(yè)人員不斷提高專業(yè)技術水平，2解決方案2.1初步解決方案由于供電生產部門中幾乎所有的工作都與空間信息(地理空間)有關系,所以上述"電網生產信息共享環(huán)境"的建設可以用現代空間信息管理技術來實現,具體說來就是采用AM/FM/GIS技術提高配網資料和信息的管理水平。配網AM/FM/GIS系統,不僅為配網生產運行管理體系中各管理單元提供了方便易用的設施資料更新、查詢的工具,同時還在"協同工作技術"支持下實現了各管理單元間"交叉信息資料"的集中管理和實時交換,促進了設備管理編碼體系的建設,合理界定了"管理體系"中,不同管理單元對配電網圖形信息和數據資料的維護范圍。從而使配網設施信息資料在分散更新維護管理方式下,圖形與數據資料"分散加工"與"整體共享"的矛盾得到較好的解決。2.2全面解決方案通過建立完備的電網模型和引入配網SCADA實時信息,以及靈活利用設備生命周期狀態(tài)描述技術、設備成組建模技術、多空間關聯信息自動映射更新技術等各種先進技術,將徹底改變傳統工作模式,使AM/FM/GIS系統成為一個能真正覆蓋配電生產經營各業(yè)務環(huán)節(jié)、貫穿整個生產流程的"配電網生產信息共享環(huán)境",從而謀求使配網生產經營管理工作產生質的飛躍。主要表現在以下幾方面：(1)通過AM/FM/GIS系統,配電網模型與配網SCADA實時信息得到耦合,實現了用數字化模擬圖版替代傳統的手工模擬圖版;利用其網絡分析能力,針對配電網的實時運行方式,提出優(yōu)化運行方案和事故情況下的網絡重構方案,為SCADA系統提供控制管理決策支持;極大地提高了調度部門進行指揮決策的安全性、及時性和準確性。(2)通過引入實時信息,使配網設備的運行維護從以往的靜態(tài)管理轉變?yōu)閯討B(tài)管理,變被動為主動。在線路故障情況下,搶修部門能夠快速作出反應,同時通過提供帶有相關圖形信息的"事故通知單",使搶修人員能迅速到達現場進行處理,極大地提高了事故處理的及時性和準確性。(3)中壓配電網的規(guī)劃一般是圍繞高壓配電網規(guī)劃中的站點建設而進行的二次短期規(guī)劃。配網AM/FM/GIS系統依據歷史數據進行現狀配電網負荷預測,將已報裝的潛在負荷進行分布還原統計,將各地區(qū)規(guī)劃部門的信息整理為階段性的負荷數據,按地域輸入系統,從而描繪出不同地域的負荷預測曲線;并在此基礎上制定網絡重構規(guī)劃,進行經濟技術指標的合理性比較,進而進行決策;同時,為高壓配電網規(guī)劃的滾動修正提供支持。(4)在配網AM/FM/GIS系統的線路設計功能中,由于引入了"設備成組建模"技術,從根本上將設計人員從復雜的桿型設計和繁瑣的工程配料中解放出來;由于引入設備生命周期描述技術,即對設計→施工→運行的不同狀態(tài)的描述,實現了智能化的計算機輔助設計和施工圖制作,大大提高了施工設計圖的規(guī)范性,為線路數據的準確輸入提供了依據,極大地減少了數據重復錄入的環(huán)節(jié)和數據維護周期,并為工程預算的自動生成和工程管理奠定了基礎。由此可見,配網AM/FM/GIS系統是建設配網生產經營管理信息系統的核心與基礎工程,它能夠提高各種生產經營及管理方面信息的準確性并加快信息的傳遞速度,進一步強化管理決策過程中信息的分析、利用手段,從而提高整個企業(yè)的科學管理水平。但并不是說AM/FM/GIS就是全部技術手段,應根據需求,全面進行分析,以決定應采取哪種技術手段更為合適。因此,要從根本上提高配電網的現代化管理水平,必須以配電網生產和技術管理為基礎,以配電網信息管理為核心,面向供電生產需求,靈活地利用各種相關技術,其中包括AM/FM/GIS技術、數據庫技術、通信和網絡技術以及互聯網技術等等,建造一系列配電網管理模型,最終設計出配電網信息化管理的整體解決方案,以提高配電網的管理水平,實現增效節(jié)能、縮短停電時間、提高供電可靠性和綜合服務質量,為領導的正確決策提供可靠的科學依據。3建設經驗北京城區(qū)供電局經過5年多的艱苦努力,完成了"北京城區(qū)配電網信息管理系統"一、二、三期的工程建設,開發(fā)并實現了與配電網生產和管理息息相關的22項功能,將用電營業(yè)、配網規(guī)劃、線路設計、運行管理、調度指揮、用戶報修和技術管理等信息進行技術集成,為全面進行配電網管理并制定配電網的改造和建設方案奠定了堅實的技術基礎。其中,第三期工程作為國家"九五"重中之重科技攻關項目-"城市供電管理GIS示范工程與開發(fā)",已于2000年9月29日通過了科技部國家遙感中心會同國家電力公司發(fā)輸電部和科環(huán)部的驗收。該系統已在北京城區(qū)供電局成功地投入實用化試運行,并已開始在北京和其他省市推廣,企業(yè)效益和社會效益顯著。同時,該系統的運行有力地促進了傳統供電管理體制的改革。3.1建設歷程北京城區(qū)供電局從1994年開始,作了大量的、充分的準備工作,經歷了可行性調研、需求分析、總體設計和系統開發(fā)平臺的選型調研等階段,其中包括：國外的ARC/INFO、GENAMAP、MAPVIEW、SICAD、FRAMME、SYSTEM9、MAPINFO以及國內的GROW和MAPGIS等等。經過認真地分析、比較,我們感到大部分軟件都具有一定的特點,可以滿足基本要求,但滿足我們的全部需求還有較大差距,有大量的開發(fā)工作要做。于是,我們提出了以優(yōu)先開發(fā)成功且能滿足我們的需求的演示系統作為取舍條件,最后,深圳市雅都圖形軟件公司以它率先完成的擁有自主版權、并具有國內電力行業(yè)特色的電網圖形信息系統EFGIS(該系統是雅都圖形公司基于自主版權的AM/FM/GIS軟件開發(fā)平臺GROW開發(fā)的),贏得了與我局進行合作開發(fā)的機會,于1996年10月開始了我局的配電網AM/FM/GIS系統的建設工作。經過幾年來使用國產GIS軟件平臺的實踐,我們認為：國產電力AM/FM/GIS軟件已完全能夠滿足電力行業(yè)的應用需求,無論是從技術的角度、安全的角度還是從經濟的角度來看,國產電力AM/FM/GIS軟件都是我國電力行業(yè)促進科技術進步最需要的產品。它完全有能力替代甚至超越國外AM/FM/GIS軟件,為我國電網的現代化建設貢獻力量。我局整個系統的建設是分為以下幾個階段進行的：(1)第一期(1996年10月～12月)為預研期：為考察其系統軟件的實用性和可發(fā)展性,檢查其應用軟件是否能滿足我局"營配合一"體制下的生產、運行和管理等工作的要求,我們采取"先小范圍試點,再全面鋪開"的工作方法,對阜成門地區(qū)4.8平方公里范圍實驗區(qū)的配電網絡做出單機版的演示系統,信息內容包括：從變電站→電纜→開閉站→配電室或從變電站→電纜→10kV線路→柱上變臺→低壓線路→用戶電度表。(2)第二期(1997年5月～12月)為全面建設階段：建設完成了具有18個站點的網絡版系統(包括3個廣域網站點),完成了城區(qū)局所轄90平方公里范圍(包括149幅1∶2000地形圖)的全部10kV、部分380V配網數據以及用戶數據的采集和錄入,建立了配網管理模型,并在此基礎上開發(fā)了一些配網管理的實用功能。(3)實際運行階段：從1998年1月開始,系統投入實用化試運行,將各終端逐步下放到相關生產單位,一方面對系統中的數據進行滾動維護;另一方面對系統的功能和性能進行全面測試,摸索系統運行經驗,不斷完善系統。為保證系統長期有效地穩(wěn)定運行并全面推向實用化奠定基礎,我們還特別制定了"崗位職責和管理制度"。從1999年5月城區(qū)局搬到新址開始,系統每天24小時不停機,運行穩(wěn)定,從未發(fā)生事故。(4)第三期工程：從1999年1月開始,在過去工作的基礎上,先后開發(fā)了調度管理子系統、線路設計子系統、業(yè)擴報裝流程管理子系統、負荷預測和分析子系統、基于瀏覽器/服務器方式的電網信息查詢子系統、配網輔助規(guī)劃子系統、統計線損計算子系統、低壓配網管理子系統、安全管理子系統、可靠性基礎數據管理子系統、與電纜處Mapinfo數據的接口、與SCADA實時信息的接口等功能子系統。3.2已實現的主要關鍵技術(1)支持分布式協同工作環(huán)境及圖元級鎖定功能;(2)支持對電網拓撲結構的描述、分析和處理;(3)支持地理空間、邏輯空間和屬性空間信息的多向交叉查詢;(4)由地理空間的電氣圖自動生成各種專題圖(包括線路資產圖和各種邏輯圖);(5)故障點的判斷及其圖形化模擬分析;(6)網架重構及其圖形化的步驟模擬分析;(7)報裝方案的輔助生成;(8)支持以瀏覽器/服務器方式對地理空間、邏輯空間和屬性空間信息的相互查詢;(9)設備生命周期狀態(tài)描述技術;(10)設備成組建模技術;(11)多空間關聯信息自動映射更新技術;3.3主要功能我們已經將城區(qū)局范圍內全部10kV和380V配網數據以及用戶數據進行了采集錄入,并開發(fā)了大量配網管理的實用功能,如：(1)圖形和數據的錄入及編輯工具;(2)快速故障定位及其故障分析;(3)開關模擬和停電轉供方案的輔助生成;(4)基于圖形的10kV理論線損計算和線損圖的自動生成;(5)基于圖形的供電可靠性基礎數據計算和可靠性圖的自動生成;(6)線路網絡圖、接線圖、電源圖的自動生成;(7)線路變更時數據的自動更新;(8)業(yè)擴報裝方案的輔助生成;(9)線路設計;(10)調度管理;(11)配網輔助規(guī)劃;(12)基于配網圖形的統計線損計算;(13)負荷預測和分析;(14)安全管理;(15)基于Intranet的報裝流程管理子系統;(16)基于Intranet的電網信息查詢子系統;(17)與國家可靠性中心可靠性管理程序的數據轉換接口;(18)與北京供電局理論線損程序的數據轉換接口;(19)與電纜處Mapinfo數據的接口;(20)與SCADA實時信息的接口;(21)通用數據錄入工具;(22)通用報表輸出工具。3.4系統在管理和生產上發(fā)揮的作用該系統的應用使得北京城區(qū)供電局的工作質量和效率得到極大的提高,已經從量的變化導致質的飛躍,其實用性、高效率和易操作性深受使用者的普遍歡迎,主要表現在以下幾方面：(1)設備資產統計。該統計功能的實現,將以往所有設備運行專責人(約60人)每年末需要10～20天時間完成的現場設備資產統計工作變?yōu)橐惶靸热孔詣油瓿?包括打印),效率約提高了900倍。(2)設施資料的更新和查詢。過去采用手工翻閱多本圖冊和臺帳才能完成的查詢工作,現在僅用幾秒鐘就完成了所有相關內容的查閱,效率至少提高了100倍。(3)設施圖紙和資料的共享。過去各部門之間經常要傳送一些相關的圖紙和資料,以解決交叉資料的使用和維護問題,采用該系統后從根本上解決了各部門之間圖形和數據資料的"分散加工"與"整體共享"的矛盾。(4)系統的快速故障定位。可大大縮短停電時間,提高供電可靠性,使城區(qū)報修部門的故障響應時間大大縮短,準確指導修理班或各社區(qū)服務中心快速到達現場處理事故并恢復供電。(5)自動查詢和統計,顯示停電影響范圍以及停電設備和用戶。可事先通知相關的重要單位,避免不必要的損失。(6)多路轉供電方案的自動生成和運行方式模擬。不僅能夠提供設備檢修或臨時改變運行方式時的多路轉供電方案,并準確計算出多個優(yōu)化方案的負荷轉移結果,供調度人員選擇一個合理方案;而且可驗證操作步驟的準確性,以避免失誤、保證安全,提高供電可靠性。(7)線損計算和分析。理論線損計算工具為配網規(guī)劃和改造方案的指定提供了快速、可靠的依據,是配電網安全、經濟運行的重要保證。過去,平均10人需要進行4～5個月的計算數據準備,然后才可進行計算,而采用本系統后,其全部時間只需10天左右,效率提高了約900倍。今年,理論線損計算工作以往兩年一次變?yōu)橐荒陜纱?工作量之大在過去是難以完成的,但由于使用了該系統使得計算工作順利完成。分路統計線損計算工具為供電企業(yè)按經濟指標進行考核提供了便捷的計算工具,也使系統逐步從管理型轉為經營型,以適應社會發(fā)展的需要。(8)可靠性基礎數據和可靠性圖的自動生成。為每季度的可靠性基礎數據統計工作提供了高效工具,使可靠性管理工作達到了可以追溯歷史的效能,全部城區(qū)局的可靠性基礎數據(包括電纜網)統計工作20多分鐘即可完成,效率提高了千倍以上,使得該項工作變得簡單、及時和準確。在1999年的幾次可靠性工作檢查(包括北京供電局"達標創(chuàng)一流")中,經受了考驗,得到了各級領導的一致肯定。(9)線路設計。實現了智能化的計算機輔助設計和制作施工圖紙,大大提高了施工設計圖的規(guī)范性,為線路數據的輸入提供依據,極大地減少了數據重復錄入的環(huán)節(jié),以達到減人增效的目的。(10)配網SCADA實時數據接入本系統。使得配網從以往的靜態(tài)管理轉變成動態(tài)管理,使設備的運行維護從被動變?yōu)橹鲃?在提高設備的健康水平、消除事故隱患和合理有效地使用維護費用等方面,都有著不可替代的作用;特別是我們?yōu)橛咏▏迨苣陸c典所加班加點趕制的"會場區(qū)7個配電室實時信息引入城區(qū)配網信息管理系統"這一項目,為"五十年國慶"、"澳門回歸"和"世紀之交"等重要政治活動的值班做出了貢獻。(11)線路變更的批量數據更新。從根本上提高了工作的準確性和及時性,大大提高了工作效率,為系統中基礎數據的滾動維護提供了充實的條件;特別是1999年為迎接五十年華誕的8條大街入地工程所引起的大量線路網架的變更,通過使用這一功能在較短的時間內完成了網架的變更,使數據得以及時更新,保證了系統中各種功能的正常使用。(12)由線路圖自動生成各種專題圖。自動生成棵棵圖、線損圖、可靠性圖、電源圖和網絡圖的功能,為各種圖紙的繪制提供了高效便捷的工具,并且由于只需"一次性"維護線路圖,其他專題圖可全部自動生成,保證了數據的一致性。(13)配網規(guī)劃及負荷分析預測功能。為配網規(guī)劃及負荷分析預測工作提供了高效便捷的計算工具,以輔助規(guī)劃人員快速、準確地制定方案,進行合理性比較,進而進行決策。(14)調度管理。實現了電子化的調度圖版,大大提高了調度工作的效率。(15)報裝流程管理功能。能滿足報裝工作所具有的階段性目標管理和流程化操作的特點。各種工作憑證和報表自動生成,極大地提高了工作效率;同時允許用戶采用觸摸屏進行查詢,極大地方便用戶了解各種信息,更好地為用戶服務。(16)基于瀏覽器/服務器方式的信息查詢。從根本上解決了遠程通信的瓶頸問題,通過普通電話線就可以使現場人員查詢到系統中的信息。3.5系統建設中的幾個重要問題(1)在軟件開發(fā)商與用戶之間建立"互動創(chuàng)新發(fā)展機制"。電力GIS應用系統的實用化是一項長期、細致的工作,實際應用中會不斷地對AM/FM/GIS提出許多前所未有的新需求、新問題,需要開發(fā)商提供深入的技術支持;要考慮到底層平臺軟件原廠商能否協助用戶建立起實現"跨越發(fā)展"所必需的"互動創(chuàng)新發(fā)展機制",在這一點上國產軟件平臺擁有先天性的優(yōu)勢。(2)必須從組織上建立完善的系統運行支持體系。真正要將電力GIS系統實用化,需要從組織上采取措施保證崗位責任、崗位培訓工作的落實：制訂起完善的數據滾動更新、數據轉換及加工質量控制標準和規(guī)范;建立起融合于生產流程之中的數據動態(tài)更新機制。(3)積極促進供電企業(yè)的業(yè)務流程重組活動。相對于傳統模式來說,電力GIS技術的應用實質是對電力生產管理中生產工具的革命性改造。隨著電力GIS系統建設進入實用化的階段,將引起生產業(yè)務流程重組活動的發(fā)生。所以需要從一線作業(yè)人員到高層管理人員,都應從觀念上正確認識應用這一全新工具的重要意義,并采取積極主動的配合行動。4結論綜上所述,靈活運用AM/FM/GIS技術來建設配電網生產經營信息管理系統,可以提高配電生產現代化管理水平。系統所實現的各種網絡分析功能和輔助決策工具,在提高配電網供電可靠性和多供少損及增加售電量方面、在提高供電業(yè)務管理水平和工作效率方面、在提高配電網的安全穩(wěn)定和高效經濟的運行水平方面,以及在提高事故情況下的快速反應能力和樹立企業(yè)形象方面,都發(fā)揮著越來越重要的作用,它給供電企業(yè)帶來的經濟效益和社會效益都是巨大的;同時,它可以解決傳統管理體制下的大量問題,并牽引管理體制的變革。由此可見,由信息化牽引企業(yè)現代化是大有可為的.