淺析基于大數(shù)據(jù)的配電自動(dòng)化終端智能運(yùn)維管理系統(tǒng)

杜濤

摘 要：配電網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)展，一直是我國在電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)方面研究的重要方向，為了使自動(dòng)化的配電網(wǎng)終端能夠更加的安全運(yùn)作，解決在配電網(wǎng)開始自動(dòng)化運(yùn)行后在系統(tǒng)出現(xiàn)的一些影響運(yùn)行的問題，本文提出了利用基于大數(shù)據(jù)的智能運(yùn)維形式來進(jìn)行對(duì)自動(dòng)化配電網(wǎng)試行的有效管理。大數(shù)據(jù)平臺(tái)的高效的數(shù)據(jù)處理分析能力，可以對(duì)配電網(wǎng)和自動(dòng)化終端進(jìn)行深入的分析，建造了配電的自動(dòng)化終端的良好狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電自動(dòng)化的終端設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測、評(píng)價(jià)和設(shè)備故障預(yù)警和故障識(shí)別。在這個(gè)基礎(chǔ)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電自動(dòng)化終端的管理和運(yùn)維的決策。通過實(shí)踐，此種方案可以解決配電自動(dòng)化的終端在運(yùn)維管理中的不足之處，提升了配電自動(dòng)化的運(yùn)管水平。

關(guān)鍵詞：基于大數(shù)據(jù)；配電自動(dòng)化；運(yùn)維管理

國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的現(xiàn)在，人們的生活水平也不斷的提高，對(duì)電力的安全性有了更高級(jí)的要求。普遍應(yīng)用配電子自動(dòng)化能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)提供可靠的有力保障。作為配電自動(dòng)化中的重要支撐，正常運(yùn)行配電自動(dòng)化的終端是非常重要的。只有正常的運(yùn)行配電自動(dòng)化終端，才可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和分析工作，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障隔離、運(yùn)行監(jiān)控和遙控操作設(shè)備等能力，達(dá)到提供穩(wěn)定電網(wǎng)的目的。

一、配電網(wǎng)的終端運(yùn)行工作

在配電網(wǎng)終端中，日常運(yùn)行工作都包括了設(shè)備檢修、故障排查、數(shù)據(jù)查看、設(shè)備巡檢、參數(shù)設(shè)置和程序更新等項(xiàng)目。我國當(dāng)前的配電網(wǎng)的自動(dòng)化終端在運(yùn)行上還剛起步階段，需要定期的檢測，還要在發(fā)生故障時(shí)安排工作人員到現(xiàn)場去進(jìn)行維修工作。全國各地開始普遍應(yīng)用自動(dòng)化配電情況中，配電自動(dòng)化的終端數(shù)量在快速的增長，擴(kuò)大了其覆蓋的區(qū)域，傳統(tǒng)的運(yùn)維模式效率低下，難以滿足配電自動(dòng)化運(yùn)維管控的需要，以下問題迫切需要解決：

1）配電終端數(shù)量眾多，安裝分散，運(yùn)行環(huán)境較惡劣，故障率較高，而配電自動(dòng)化主站對(duì)終端本身運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測功能較弱，難以直接、全面且及時(shí)地反映配電終端運(yùn)行情況，迫切需要提高對(duì)配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測分析與故障判別的能力。

2）設(shè)備故障檢修處于被動(dòng)檢修狀態(tài)，缺乏事前對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)的評(píng)估與故障預(yù)警，只能在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行故障排查與檢修，不利于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。迫切需要客觀準(zhǔn)確評(píng)價(jià)自動(dòng)化終端設(shè)備的健康狀態(tài)，并對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測、預(yù)警，同時(shí)據(jù)此提前采取防范措施，盡量做到少發(fā)生甚至不發(fā)生故障。改變巡檢計(jì)劃安排方式，由定期計(jì)劃檢修變?yōu)楦鶕?jù)設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行針對(duì)性的運(yùn)維檢修，提高運(yùn)維效率。

二、基于大數(shù)據(jù)的整體運(yùn)行方案

系統(tǒng)部署在安全三區(qū)，從配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的三區(qū)服務(wù)器獲取配電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)以及配電自動(dòng)化終端、數(shù)據(jù)采集通道相關(guān)的描述數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和告警信息。以大數(shù)據(jù)組件為基礎(chǔ)構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)、高效處理與挖掘分析。在此基礎(chǔ)上，建立配電自動(dòng)化終端設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)測、實(shí)時(shí)告警以及設(shè)備缺陷的閉環(huán)管理和多維度分析。

系統(tǒng)采用層次化體系架構(gòu)，主要包括采集層、配電大數(shù)據(jù)平臺(tái)層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層四個(gè)層次。采集層實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)模型以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的同步與抽??；配電大數(shù)據(jù)平臺(tái)層提供海量配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和高效的數(shù)據(jù)處理能力；數(shù)據(jù)處理層根據(jù)應(yīng)用層的需要提供公共的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，包括實(shí)時(shí)計(jì)算、歷史數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘分析與預(yù)側(cè)服務(wù)；應(yīng)用層根據(jù)配電自動(dòng)化終端運(yùn)維管控的需要實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用功能，包括設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估、設(shè)備故障預(yù)測預(yù)警、運(yùn)行數(shù)據(jù)多維分析、終端缺陷閉環(huán)管理、運(yùn)維計(jì)劃輔助決策、備品備件管理優(yōu)化和移動(dòng)終端APP等。

三、不同情況下的數(shù)據(jù)采集策略

1）配電網(wǎng)模型及設(shè)備臺(tái)賬等描述信息采用定時(shí)（每小時(shí)）讀取數(shù)據(jù)庫表，全量覆蓋更新的模型同步策略。

2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，采用全遙測召喚和變化數(shù)據(jù)推送更新方式相結(jié)合，獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和緩存。

3）告警信息、遙控操作記錄和量測歷史數(shù)據(jù)采用定時(shí)（每5 min）讀取數(shù)據(jù)庫表中增量數(shù)據(jù)、增量加載的方式。

通過可視化的方式定制數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載的流程，快速實(shí)現(xiàn)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫表到大數(shù)據(jù)平臺(tái)分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)同步。對(duì)于數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換與加載過程，系統(tǒng)提供自動(dòng)化的任務(wù)調(diào)度與可視化監(jiān)控功能。

四、運(yùn)維管控中的輔助方案

系統(tǒng)以配電自動(dòng)化終端設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)功能為基礎(chǔ)，對(duì)配電自動(dòng)化終端運(yùn)維管理提供輔助決策支持。

（1）運(yùn)維檢修計(jì)劃優(yōu)化

根據(jù)配電自動(dòng)化終端健康狀態(tài)的評(píng)估情況，優(yōu)化安排運(yùn)維檢修計(jì)劃，既可以避免不必要的檢修工作，提高工作效率，又可以做到防患于未然，通過提前主動(dòng)維護(hù)避免故障的發(fā)生。如對(duì)于出現(xiàn)嚴(yán)重故障的終端設(shè)備，馬上安排維修；對(duì)于狀態(tài)異常的終端設(shè)備，優(yōu)先安排維護(hù)檢修計(jì)劃；對(duì)于需要注意的終端設(shè)備，列入系統(tǒng)日常運(yùn)維工作中的觀察列表。

（2）備品備件管理優(yōu)化

對(duì)終端設(shè)備從廠家、型號(hào)、版本和年限等多個(gè)維度進(jìn)行深入分析，結(jié)合配電自動(dòng)化終端設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與故障預(yù)測，對(duì)未來一段時(shí)間所需要的備品備件種類與數(shù)量進(jìn)行預(yù)測。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化安排備品備件的采購計(jì)劃，一方面可以避免在終端設(shè)備發(fā)生故障時(shí)因缺少備品備件延誤故障處理時(shí)間，另一方面可減少不必要的備品備件采購。

（3）家族性缺陷分析

通過對(duì)終端設(shè)備缺陷進(jìn)行聚類與關(guān)聯(lián)分析，識(shí)別其中的家族性特征，在此基礎(chǔ)上提出運(yùn)行維護(hù)策略與計(jì)劃。如通過缺陷家族性分析，發(fā)現(xiàn)某廠家某種型號(hào)的特定版本或批號(hào)的終端發(fā)生某種類型故障的次數(shù)過多，據(jù)此可針對(duì)同類終端提出批量統(tǒng)一升級(jí)維護(hù)的計(jì)劃。

五、總結(jié)

基于配電大數(shù)據(jù)分析，研究配電自動(dòng)化終端設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)與故障預(yù)警模型、設(shè)備缺陷閉環(huán)管理以及運(yùn)維管控輔助決策等主要應(yīng)用，研發(fā)了基于大數(shù)據(jù)的配電自動(dòng)化終端智能運(yùn)維管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)運(yùn)維管控方式存在的不足，顯著提升了配電自動(dòng)化終端運(yùn)維管控效率，為保證配電自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供了有效支撐。未來會(huì)通過擴(kuò)大數(shù)據(jù)來源并優(yōu)化設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)算法提高狀態(tài)評(píng)估與故障預(yù)測的準(zhǔn)確性，結(jié)合終端設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維支持，配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)維管理水平將得到進(jìn)一步提高。

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