“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)在電力智能運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用

（國網(wǎng)冀北電力有限公司信息通信分公司，北京 100053）

0 前言

在時代快速發(fā)展的推動下，我國逐漸進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展與創(chuàng)新的過程中，消費(fèi)領(lǐng)域開始應(yīng)用該技術(shù)，同時不斷向生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行延伸與發(fā)展。借助該技術(shù)能夠有效提高產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，保證行業(yè)的創(chuàng)新能力，進(jìn)而為社會經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造更多的發(fā)展動力。在我國，配電網(wǎng)絡(luò)屬于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，它為我國各行各業(yè)的發(fā)展提供了原動力保障[1]。

現(xiàn)階段，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的快速發(fā)展以及配電網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新改革，相關(guān)部門需要加大促進(jìn)配電網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)+”模式融合的力度，進(jìn)而為我國發(fā)展提供穩(wěn)定的電力保障，為民眾生活提供穩(wěn)定的供電服務(wù)。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”概述

“互聯(lián)網(wǎng)+”就是把互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代生活生產(chǎn)進(jìn)行有機(jī)融合，從而不斷提高生產(chǎn)質(zhì)量與安全效益，形成基于“互聯(lián)網(wǎng)+”并以創(chuàng)新作為發(fā)展動力的新發(fā)展動能業(yè)態(tài)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”屬于互聯(lián)網(wǎng)思維在深入應(yīng)用過程中形成的產(chǎn)物，從總體角度來分析，它是各個行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)融合，該過程并非簡單地將2種模式疊加在一起，而是借助信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對傳統(tǒng)行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行充分融合，創(chuàng)造出全新的形態(tài)。“互聯(lián)網(wǎng)+”體現(xiàn)出工業(yè)的全新設(shè)計思維。國發(fā)[2015]40號文件對重點(diǎn)行動（11項）進(jìn)行了充分說明。其中，配網(wǎng)設(shè)施、用電設(shè)施與發(fā)電設(shè)施的智能化升級，屬于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)應(yīng)用的主流方向，它可以保證電力系統(tǒng)供給優(yōu)質(zhì)高效、穩(wěn)定便捷以及安全可靠的能源；同時，還可以借助互聯(lián)網(wǎng)開展對配網(wǎng)運(yùn)維進(jìn)行檢測、調(diào)度等工作，并提供良好的信息共享系統(tǒng)，從而有效提高電能的利用率，強(qiáng)化配網(wǎng)與用戶之間的協(xié)調(diào)性。

對于電網(wǎng)企業(yè)來說，大數(shù)據(jù)設(shè)備運(yùn)維檢測的基礎(chǔ)是借助大數(shù)據(jù)對其負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時檢測與分析。另外，通過深度挖掘和剖析數(shù)據(jù)，對配網(wǎng)以及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行充分預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，及時制定優(yōu)化策略，對設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)度、檢修與運(yùn)維，進(jìn)而有效提高電能的使用效率，保證配網(wǎng)運(yùn)行的安全。規(guī)劃通信網(wǎng)與配網(wǎng)建設(shè)時，應(yīng)該增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率及其與配網(wǎng)融合的深度，控制網(wǎng)絡(luò)基建的成本，有效實(shí)現(xiàn)信息共享，防止由于重建而導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。擴(kuò)大智能配網(wǎng)的適用范圍，強(qiáng)化其應(yīng)用深度，進(jìn)而有效提高智能配網(wǎng)的運(yùn)維質(zhì)量。另外，在配網(wǎng)運(yùn)維中，“互聯(lián)網(wǎng)+”可以有效拓展檢測的范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測的全面覆蓋。不僅可以對用戶端與發(fā)電端信息進(jìn)行檢測，還可以對家庭用電狀態(tài)進(jìn)行檢測?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時、雙向監(jiān)測?；谥悄芑攸c(diǎn)，可以對配網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，并且開展科學(xué)的評估工作，有效預(yù)測風(fēng)險隱患問題，防止出現(xiàn)故障問題。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”運(yùn)維系統(tǒng)

因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)屬于我國新啟動的電網(wǎng)項目，所以在具體實(shí)施過程中會遇到一些阻礙與困難。為了緊緊抓住“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展機(jī)遇，應(yīng)該積極構(gòu)建智能配網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)，強(qiáng)化對配網(wǎng)風(fēng)險防范與風(fēng)險預(yù)警的能力，進(jìn)而提高故障分析的速率與準(zhǔn)確度，提高故障處理的效率，提高智能配網(wǎng)的供電質(zhì)量及供電效率[2]。“互聯(lián)網(wǎng)+”運(yùn)維系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)+”運(yùn)維系統(tǒng)

“互聯(lián)網(wǎng)+”運(yùn)維系統(tǒng)主要涵蓋以下5個子系統(tǒng)：1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。以信息采集設(shè)備與信息采集技術(shù)為基礎(chǔ)，對智能配網(wǎng)中各種運(yùn)行問題進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)收集，并安排專業(yè)人員開展收集、整理以及儲存的工作。2）運(yùn)維專家系統(tǒng)。安排專業(yè)技術(shù)人才對配網(wǎng)運(yùn)維進(jìn)行全面覆蓋，構(gòu)建專家團(tuán)隊，進(jìn)而充分收集世界前沿運(yùn)維技術(shù)，為我國配網(wǎng)運(yùn)維提供良好的保障；為用戶提供在線服務(wù)，例如在線咨詢等；同時也為相關(guān)地區(qū)與部門提供良好的技術(shù)保障。3）運(yùn)維診斷系統(tǒng)。借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)診斷算法以及故障固定技術(shù)等，對配網(wǎng)中的運(yùn)行隱患與運(yùn)行問題進(jìn)行精準(zhǔn)、動態(tài)地判斷。4）典型案例分析系統(tǒng)。對當(dāng)前配網(wǎng)中重大故障案例進(jìn)行收集并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地剖析。主要涵蓋故障檢測、不同設(shè)備在故障條件下的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。5）服務(wù)交互系統(tǒng)，以微信平臺和客戶端為基礎(chǔ)，為維護(hù)人員提供良好的故障診治技術(shù)與手段，同時及時更新全新的維護(hù)技術(shù)與知識。借助智能化服務(wù)交流系統(tǒng)，相關(guān)人員可以在線享受信息服務(wù)和資訊等[3]。

2.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”的運(yùn)維技術(shù)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)

當(dāng)前，我國電力輸送與配送系統(tǒng)不平衡，部分配網(wǎng)線路由于受外界因素的影響而產(chǎn)生干擾弧，普通檢修技術(shù)無法對局部故障進(jìn)行處理，并且檢修時間較長，還會造成財力與人力等資源的浪費(fèi)。因此，可以采用互聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)完成收集信息的工作。為了保證配網(wǎng)業(yè)務(wù)不斷朝互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，應(yīng)該積極讓生產(chǎn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連通，通過終端檢測、視頻健康、發(fā)電、儲能、傳感器和用電設(shè)備等，完成對用電、發(fā)電以及環(huán)境等數(shù)據(jù)的收集，建立以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的用電管理末端神經(jīng)元系統(tǒng)和“互聯(lián)網(wǎng)+”智能運(yùn)維系統(tǒng)，并將終端用戶設(shè)定為神經(jīng)末梢，即構(gòu)建智能運(yùn)維管理體系。該體系采集的數(shù)據(jù)主要包括設(shè)備出廠、配網(wǎng)運(yùn)行等，同時可以通過設(shè)備出廠數(shù)據(jù)對設(shè)備的基本功能與性質(zhì)進(jìn)行全面了解。配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)主要是指配網(wǎng)系統(tǒng)中互感器的數(shù)據(jù)?；ジ衅骺梢詫﹄娏σ淮沃颠M(jìn)行充分轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生二次電壓值，同時借助AD轉(zhuǎn)換芯片對數(shù)字信號和模擬信號進(jìn)行充分轉(zhuǎn)化[4]。

2.2.2 故障定位

對于智能配網(wǎng)來說，其運(yùn)行頻率較為獨(dú)立，基本上保持在50 Hz，正玄波能夠達(dá)到20 ms，單個離散點(diǎn)是25 μs，將定時器開啟，以250 μm為標(biāo)準(zhǔn)開展定期的判斷工作，在完成特定時間的內(nèi)容后，就會自動地啟動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時借助AD轉(zhuǎn)換芯片與并口完成數(shù)據(jù)傳輸工作。集中采集的數(shù)據(jù)，可以與有效值、極值等能算參數(shù)相對應(yīng)，同時可以對定值、數(shù)據(jù)值等結(jié)果進(jìn)行對比處理。如果數(shù)據(jù)合理就回對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，向無線發(fā)送單元傳送數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)值不符合常規(guī)范圍，則需要對故障展開深入剖析，并明確故障類型。

當(dāng)出現(xiàn)故障問題時，對配網(wǎng)進(jìn)行深入分析，確定其可以穩(wěn)定工作后，就會自動生成可行性評估報告，報告主要包括以下2個內(nèi)容：1）分析是否繼續(xù)檢修與維護(hù)，是否符合維護(hù)要求。2）對設(shè)備維護(hù)的可行性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析時，可以通過設(shè)備維護(hù)成本分析其經(jīng)濟(jì)性；同時對維護(hù)效果進(jìn)行充分檢查，分析維護(hù)方案的可行性。

2.2.3 數(shù)據(jù)共享

要讓“互聯(lián)網(wǎng)+”運(yùn)維系統(tǒng)的效能得到充分發(fā)揮，在前期工作中需要各個部門構(gòu)建良好的合作關(guān)系，從而有效提高數(shù)據(jù)分享的效率，進(jìn)而為專家、技術(shù)人員和一線員工提供統(tǒng)一、高效的工作系統(tǒng)，同時促使各自的分工更加明確。例如，一線員工主要為用戶提供接待以及恢復(fù)電力供應(yīng)等服務(wù)，負(fù)責(zé)設(shè)備的檢測、修理以及診斷等，同時對檢修檔案進(jìn)行有效的優(yōu)化。在該過程中，應(yīng)該重視專家和技術(shù)人員的交流，保證相關(guān)數(shù)據(jù)得到共享。同時互聯(lián)網(wǎng)可以讓用戶自由地咨詢相關(guān)問題，保證了故障問題可以得到有效地處理。技術(shù)人員在負(fù)責(zé)解決配網(wǎng)故障與運(yùn)行各類信息的同時對其進(jìn)行對比與評估，對其中風(fēng)險隱患與異?，F(xiàn)場進(jìn)行分析，并通過互聯(lián)網(wǎng)為維護(hù)員工提供維護(hù)與指導(dǎo)幫助，保證所有問題都得到處理；然后向互聯(lián)網(wǎng)中傳輸該數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。專家主要向技術(shù)人員與維護(hù)人員分享自己的維修經(jīng)驗(yàn)、掌握的技術(shù)手段與理念以及提供遠(yuǎn)距離故障分析服務(wù)，同時積極研發(fā)新技術(shù)，傳輸先進(jìn)的診斷技術(shù)[5]。

互聯(lián)網(wǎng)在快速發(fā)展的過程中，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。對于電力領(lǐng)域來說，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)充分提高了配網(wǎng)技術(shù)的智能化發(fā)展，構(gòu)建了智能配網(wǎng)工作系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)能夠保證用戶合理分析互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中配網(wǎng)工作數(shù)據(jù)，同時在微信技術(shù)以及其他信息技術(shù)快速發(fā)展過程中，維護(hù)人員可以通過這些平臺和用戶深入交流，使其能夠進(jìn)一步了解電力系統(tǒng)工作狀態(tài)與模式等，通過全新科技手段能夠保證配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)維工作更加全面，有效克服用戶和配網(wǎng)運(yùn)維工作在時間與空間上存在的，即維護(hù)人員可以通過智能系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)平臺溝通檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題與故障，并遠(yuǎn)程分析故障原因，及時解決故障問題，有效提高故障處理的效率，也提高了配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行德瑪效率，保證了其運(yùn)行的安全。

當(dāng)前，智能手機(jī)已經(jīng)全面普及，通過App實(shí)時了解配網(wǎng)的工作情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員和用戶之間的雙向監(jiān)督。另外，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還可以判斷用戶用電情況，進(jìn)而幫助用戶合理地使用電器。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”配網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用建議

3.1 加強(qiáng)效能優(yōu)化體系

以檢測環(huán)節(jié)中收集的分配容量、電費(fèi)單價和電費(fèi)總價等為基礎(chǔ)，可以充分確定智能配網(wǎng)中電能的運(yùn)用效果，同時綜合考量故障類型、危害程度、無功收發(fā)以及故障頻率等信息，對輸電線路實(shí)際的優(yōu)化方案進(jìn)行明確，保證電路載荷效能可以得到充分地釋放，同時強(qiáng)化智能配網(wǎng)中運(yùn)維整體的效能。對維護(hù)效果、電路損耗以及荷載效能等進(jìn)行充分識別，通過指揮決策模塊完成零散數(shù)據(jù)的整合工作，工作人員以及遙控人通過匯集運(yùn)維記錄與系統(tǒng)反饋信息等，編撰電能使用情況報告，向管理部門匯報。工作人員結(jié)合報告，對配電網(wǎng)電能使用率低的原因進(jìn)行分析，明確是否存在系統(tǒng)布局缺乏合理性、用電異常、用電申請缺乏合理性、設(shè)備故障以及智能分配不足等問題，并根據(jù)分析結(jié)果編制電網(wǎng)改造方案，開展認(rèn)證評估電負(fù)荷線路、工作環(huán)境、設(shè)備采購、設(shè)備替換以及設(shè)備安裝測試等工作。將不同的電網(wǎng)改造方案進(jìn)行對比，達(dá)到有效減少無用功損耗、降低配網(wǎng)故障概率、增加分配效率的效果[6]。

例如，因?yàn)樵谂渚W(wǎng)效能完善中，通過識別相關(guān)信息獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以對某段線路的較高過載頻率問題進(jìn)行甄別，所以該段線路可以制定針對性的改造計劃。對該段線路效能無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的分析結(jié)果作為基礎(chǔ)，其可能存在數(shù)據(jù)檢測單元損壞、電磁干擾以及偷電漏電等問題，在進(jìn)行改造的過程中，應(yīng)該重新評估用戶用電記錄與用電申請等信息，采用穩(wěn)定性、散熱效果、抗變換性更加突出的設(shè)備，進(jìn)而促使該段線路的改造工作得到相應(yīng)的保障，充分優(yōu)化配電網(wǎng)的能效[7]。

3.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)體系

整個數(shù)據(jù)體系主要包括數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理以及人機(jī)交互等內(nèi)容。

3.2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集時應(yīng)該注重對二次設(shè)備、時間和類別的設(shè)置，確保功率因素、諧波、電流、電壓以及頻率等數(shù)據(jù)收集的及時性與有效性。具體設(shè)計時，采取全天候檢測的模式，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。對于二次設(shè)備的情況，可以通過使用數(shù)據(jù)測量以及傳感器來獲取設(shè)備抗變換性、微型化與智能化水平等方面的信息，保證數(shù)據(jù)采集的效率與質(zhì)量。

3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸時應(yīng)該注重對傳輸方式、方向等因素的確定。傳輸方式主要包括無線通信傳輸與線纜通信傳輸2種形式，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求采取合適的傳輸方式。傳輸方向主要為對內(nèi)傳輸和對外傳輸，應(yīng)該根據(jù)指揮決策的情況以及人為管理的需求強(qiáng)化配網(wǎng)系統(tǒng)中對內(nèi)傳輸?shù)男堋?/p>

3.2.3 數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)處理的過程中，要以內(nèi)部通信信息為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對電壓閥值、漏電、線路過載、功率因數(shù)、電流諧波以及變壓器過載等數(shù)據(jù)的整合。除此以外，還可以設(shè)置預(yù)設(shè)值，并將繼電器信號和超限警報信號燈傳輸出去，進(jìn)而達(dá)到智慧決策的效果。

3.2.4 人機(jī)交互

設(shè)置人機(jī)交互可以在結(jié)束數(shù)據(jù)處理后接入配網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)性終端和人為監(jiān)管的可視化操作。在完成信息綜合處理后，可以借助可視化界面進(jìn)行繼電器信號和警報信號等相關(guān)信號的展示，使終端工作人員在該信號的基礎(chǔ)上開展具體工作，并提前進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測、配網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化以及故障干涉等工作；除此以外，為了保證數(shù)據(jù)體系可以優(yōu)質(zhì)高效的運(yùn)行，還需要加強(qiáng)對總控室和端口監(jiān)控的設(shè)計。其中，總控室可以實(shí)現(xiàn)中心監(jiān)控以及干涉的目的。在設(shè)計總控室時，應(yīng)該注重配網(wǎng)數(shù)據(jù)展示服務(wù)器的設(shè)計，通過筆記本和手機(jī)等終端實(shí)現(xiàn)無線登錄、監(jiān)管與遙控。在設(shè)計端口監(jiān)控時，可以采取手持監(jiān)測設(shè)備直接接入電網(wǎng)的模式，如果是自動運(yùn)作出現(xiàn)問題，則可以通過手動方式進(jìn)行控制[8]。

例如，因?yàn)樽儔浩鹘M件具有較高的集成度，所以為了保證變壓器負(fù)載檢測的效果，可以對檢測裝置進(jìn)行微型化處理，從穩(wěn)定性、抗變換性以及降噪性能等方面對二次設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行確定，為數(shù)據(jù)采集活動提供保障。對于數(shù)據(jù)傳輸來說，線纜通信可以促使某工作區(qū)內(nèi)檢測設(shè)備在相同信息交換節(jié)點(diǎn)中匯集，減少強(qiáng)電磁的干擾波動，促使數(shù)據(jù)的整合質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，為智慧決策的順利開展提供良好保障。對于數(shù)據(jù)處理來說，如果發(fā)現(xiàn)線路符合或是電流出現(xiàn)突增的現(xiàn)象，智能繼電器控制信號會切斷某段電能的分配節(jié)點(diǎn)，以提高線路工作安全性。通過建立人機(jī)交互界面的預(yù)警信號，工作人員在完成觀察工作后，可以結(jié)合反饋信息，調(diào)校遠(yuǎn)程閥值或是接入現(xiàn)場端口，通過手動排障的形式，可以保證全面處理數(shù)據(jù)、有效提高數(shù)據(jù)收集的效率以及提高配網(wǎng)智能運(yùn)維的質(zhì)量。

4 結(jié)語

對智能配網(wǎng)運(yùn)維的工作人員來說，應(yīng)該掌握實(shí)時的配電線路工作狀態(tài)，才可以實(shí)時檢測線路的負(fù)荷狀態(tài)，并及時、準(zhǔn)確地確定發(fā)生故障的位置，從而有效提高運(yùn)維的效率，降低改造的成本，不斷提高用戶的滿意度。“互聯(lián)網(wǎng)+”配網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)可以為電力系統(tǒng)穩(wěn)定的工作提供保障，同時提供終端技術(shù)效果，保證用戶用電需求得到有效滿足。