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2024年2月5日发(作者：空调transmit什么意思中文)
ELECTRONICS WORLD・技术交流基于微服务架构的配网一体化监控平台研究与设计国电南京自动化股份有限公司 高 翔针对现有配网相关信息系统运行中存在的问题，构建了一套配网一体化监控平台。该平台采集已有配电自动化系统、GIS系统、负荷控制系统中的数据，经过数据处理，将各系统分散的数据整合至统一的配网模型中。基于微服务架构实现了一套各业务功能可灵活扩展的上层应用，用户可在平台上查看配网运行实时数据、关键指标，并进行统计分析，从而进一步提高配网运维管理水平。随着配网技术的发展，各供电公司已经完成了配电自动化系统、GIS系统、负荷控制系统建设，这些系统已经成为配网生产运行的重要工具，使配网运行的可靠性和安全生产水平得到了极大的提高，但在系统实际使用过程还存在如下问题：（1）信息孤岛：各系统独立部署，数据关联性较小，信息共享度和利用率低。各系统采用的信息模型不同、系统间大多采用两两特定接口交换数据，无法形成全域的基于公共信息和统一对象标识的数据利用。（2）缺乏全局数据分析手段：大量信息分别存储在不同的应用系统中，在进行运行、调度的综合指标分析时难以获取完整的基础数据。另一方面，数据处理与分析能力不足，对现有配网运行数据利用率低。针对这些问题，结合实际工作需求，提出基于微服务架构的配网一体化监控平台，使之具备融合贯通各应用系统的支撑能力，提供高完整性、低冗余度、高质量的全局数据分析服务，提升已有信息化应用系统的实用价值。图1 微服务架构设计1.2 Spring CloudSpring Cloud 构建于Spring Boot之上，为最常见的分布式系统模式提供了一种简单且易于接受的编程模型，其包含了一系列框架，拥有功能完善的、轻量级的微服务实现组件，例如服务发现治理组件EureKa、服务网关Zuul、服务配置Spring Config、负载均衡Ribbon等，基于这些框架和组件，开发人员可以快速构建有弹性的、可靠的、协调的应用程序，并应用于生产中。2 系统设计与实现2.1 微服务技术实现基于Spring Cloud构建一套微服务架构(见图1)。服务网关采用Spring
Cloud Gataway实现，主要负责接收外部请求，并转发到后端对应的服务上去。服务注册、配置中心采用Nacos实现，主要负责服务动态发现、服务配置和管理，各服务启动时自动向Nacos注册，调用时通过查询服务注册表查找可用服务实例，并在关闭时注销，同时各服务内部运行配置文件也由Nacos集中管理，配置的修改历史记录可追踪。服务调用采用Spring Cloud Feign实现，主要负责定义和实现依赖1 技术应用1.1 微服务架构微服务架构是一种架构风格和设计模式，最早在2014年由Martin Fowler和James Lewis共同提出，提倡将应用分割成一系列细小的服务，每个服务专注于单一业务功能，运行在独立的进程中，服务之间边界清晰，采用轻量级通信机制（如HTTP/REST）相互沟通、配合来实现完整的应用，满足业务和用户的需求。应用微服务架构可以将业务系统彻底的组件化、服务化，微服务专注于业务逻辑，服务功能简单，边界清晰，复杂度低，接口明确，利于应用开发、部署。同时，各服务独立扩展，自由伸缩，可以根据实际业务需求，实时动态调整每个服务的部署规模，快速启用同一个服务的不同实例以满足突发流量或计算量，并且每个服务有明确的边界，不受编程语言与数据库的制约。服务接口的调用。在服务开发中，只需要创建一个接口并用注解方式配置它，即可完成服务提供方的接口绑定，简化了开发量。2.2 系统整体架构设计根据系统整体架构（图3），配网一体化监控平台一共分为4层，分别为：（1）数据采集层数据采集层主要负责通过对接标准接口来采集配网主站系统、负荷控制系统，地理信息系统等相关系统的数据，并将数据转换为统一格式传输至数据整合层。数据采集类型包括配置数据（配网图模信息、设备台账信息)、运行数据（变电站运行数据、配变运行数据、10KV线路开关运行数据）和检修数据（检修计划、故障工单登信息），配置数据和检修数据以文件或关系数据库形式存储，采用定时读取解析方式进行采集，运行数据主要通过IEC104、MODBUS等实时数据接口进行采集。•
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ELECTRONICS WORLD・技术交流式、指标数据源，系统按照上述配置项自动加载相关数据进行计算并得出指标值。系统已实现包括终端在线率、遥控使用率、配变重过载比例、线路重过载比例、停电时长、电压合格率、供电可靠率等指标项的实时计算与展现，供运维人员比对分析。图2 数据处理流程（3）运维管理：（2）数据处理层数据处理层对从各系统采集到的数据进行数据清洗，根据不同的数据类型，进行数据校验（见图2）。针对配网图模数据，进行全景模型数据校验，SVG公共图形数据校验，保证配网模型统一。针对配网运行与检修海量数据中不完整数据参照其他系统进行估算填充，对无法处理的脏数据进行过滤，保证数据高度准确。对于其他异常的数据，进行异常记录待人工核对，最终按照预先定义好的数据仓库模型，将数据加载到数据仓库中去。（3）数据整合层数据整合层主要将处理过的数据按类型分别存入实时数据库、时序数据库、关系数据库。实时数据库基于Redis实现，主要进行实时断面数据存储和检索，历史数据库基于时序数据库Influxdb实现，主要对快速变化的历史数据进行压缩、存储和检索，关系型数据库基于Mysql实现，主要对配网模型等配置数据、检修计划等档案数据进行存储和检索。（4）应用层应用层基于微服务实现，分为基础服务与应用服务两部分。基础服务归纳出公用的基础功能，包括电网模型服务、地理图形服务、用户服务、拓扑分析服务，为上层应用服务提供基础能力支撑。应用服务对供电公司用户的配网运维需求进行细化拆分，形成独立的服务。每个服务只关注一个业务功能，服务间能够松散耦合。其中，核心服务有：电网负荷监控、线路负载监控、电压合格率监控、配变负载告警等。这些服务通过API进行相互调用，并由配置中心进行统一管理、调度。Web前端页面与手机APP调用这些服务，获取数据以及计算结果进行展示。2.3 主要功能实现（1）运行指标监控：全景监控配网10kV线路及设备的实时运行情况，提供电网现状和配电设备运行状态信息的查询浏览功能，实时推送故障跳闸、重过载、启停、母线电压越限、配变低电压、三相不平衡等异常运行情况。（2）指标计算：提供指标配置功能，用户可配置指标统计间隔、指标计算公作者简介：高翔（1985—），男，江苏徐州人，硕士，主要从事配网自动化、企业信息化研究与设计。图3 系统整体架构对系统各类设备台账进行统计分析，结合缺陷、检修、抢修等工单数据，提供诸如设备故障率统计、设备运行状态统计、设备在线时长统计等功能。根据需线路/站点、设备大类、设备类型、登记班组、发现时间、消缺时间等条件进行缺陷数据查询统计。同时可根据设备类型、生产厂家、缺陷性质、线路/站点、所述地区、登记班组、检修班组等不同维度按照各类条件进行分类统计。结束语：本项目充分利用现有配网自动化系统体系资源，通过数据清洗的方式将各系统信息连接起来，建立覆盖配网运行、运维等信息的数据库。根据微服务架构思想，将业务功能拆分独立的服务，各服务间相互调用、组合，形成按需扩展的上层应用功能。通过可视化展现等多种手段，实现对配网实时运营数据的监测与监管，以更全面、更直观、更智能的方式对配网运行各环节、各系统进行管控与展示，实现数据信息的共享集成利用，最终提高运行管理人员对配网运营的掌控和决策能力。•
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