基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法研究

張霄霄，陸生兵，唐克義，陳 鑫，王云鵬

（1.國網(wǎng)浙江長興縣供電有限公司，浙江湖州 313100；2.湖州電力設計院有限公司長興分公司，浙江 湖州 313100；3.山東容弗新信息科技有限公司，山東濟南 250100）

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展與普及，變電站內(nèi)二次設備的運維管理要求不斷提高，尤其是繼電保護作為保障電網(wǎng)安全的第一道防線，其可靠運維管理是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要支撐[1]。由于二次設備數(shù)量繁多、類型龐雜，且海量信息的邏輯關系嚴密，對其進行精細化管理十分必要[2]。同時，二次設備運行維護和檢修工作面臨監(jiān)督和反事故措施信息化支撐手段有限等問題，因此研究動態(tài)管控二次設備運維檢修工作的方式具有重大意義[3-4]。

為持續(xù)提升國家電網(wǎng)公司二次運維工作精益化管理水平，深化落實技術監(jiān)督工作和反事故措施，提出一種基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法。將圖檔管理系統(tǒng)與二次專業(yè)管理、運檢作業(yè)相結合，發(fā)揮信息化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)優(yōu)勢，支撐運維檢修作業(yè)，深化二次專業(yè)管理能力，增強作業(yè)管控能力，提升現(xiàn)場作業(yè)效率，為繼電保護設備的監(jiān)督評價、反措落實跟蹤分析、設備檢修試驗分析管理提供支撐，強化多層次“穿透式”運檢管理，全面提升二次專業(yè)管理效率和效益。

1 系統(tǒng)架構

基于圖檔管理系統(tǒng)的二次設備運維管理系統(tǒng)，以二次設備臺賬為基礎數(shù)據(jù)，通過對其分析挖掘，構建監(jiān)督評價、反措管理、檢修管理的數(shù)據(jù)分析處理模型。系統(tǒng)的整體架構如圖1 所示。

圖1 運維管理系統(tǒng)架構

圖檔管理系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)共同組成，主要包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、信息分析子系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、前置通信系統(tǒng)以及二次檢修數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等[5]。其中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包含模型解析、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)安全分析防控等單元；二次檢修數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含可視化單元、智能擬票單元、反措防誤規(guī)則庫[6]、防誤校驗單元、模擬預演單元、遠動操作、操作票及日志管理單元等。

2 圖檔管理系統(tǒng)

首先，在設備臺賬的基礎上，構建反措模型。然后，智能識別出裝置型號，再自動篩選出該型號裝置設備，最終形成反措任務。圖檔管理系統(tǒng)功能設計分成文件資料管理、查詢定位管理、層次化管理、數(shù)據(jù)分析管理、預警管理以及系統(tǒng)分析管理等模塊，如圖2 所示。

圖2 圖檔管理系統(tǒng)整體架構

1）圖形化管理模塊：將變電站內(nèi)所涉及到的所有設備進行圖像收集管理和運維數(shù)據(jù)分析，以最直觀的圖形方式來反映所有設備之間的聯(lián)系以及各設備所處狀態(tài)。

2）層次化管理模塊：包含圖紙數(shù)據(jù)管理、對象權限管理、圖紙故障定位、信息分層管理以及后臺數(shù)據(jù)管理模塊，通過對管理對象的分層分類管理，可以有效保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的層次結構，并便于后期查詢分析。

3）預警管理模塊：基于設備臺賬中的保護裝置校驗的最新校驗時間和周期，下一個校驗時間到了會提前3 天進行預警，超過校驗時間的進行告警。

4）系統(tǒng)管理模塊：包括圖檔數(shù)據(jù)管理、權限管理、用戶管理、角色管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)日志管理以及數(shù)據(jù)庫管理等。

圖檔管理系統(tǒng)最終目的是保證設備數(shù)據(jù)的準確性和實時性，并在各個過程階段均可實現(xiàn)準確流轉共享。其歸檔流程如圖3 所示。

圖3 網(wǎng)絡圖檔信息資料管理流程圖

如圖3 所示，網(wǎng)絡圖檔信息資料管理的起點為信息采集時刻，以資料提交歸檔為終點。在流程啟動后，系統(tǒng)會在歸檔圖紙的同時歸檔資料，在保留原版資料的情況下方便在流程各個環(huán)節(jié)查看前一流程資料，且所有過程均為雙向傳遞，有利于批注修改。

3 二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理

針對變電站二次運維數(shù)據(jù)的全過程分析，目前主要涵蓋設備出廠、到貨安裝、運行維護、故障處理以及退役報廢等各階段關鍵節(jié)點的數(shù)據(jù)收集、管理與分析，其目的在于及時發(fā)現(xiàn)并處理變電站設備在運維過程中的問題與缺陷，減少對外停電事故的發(fā)生。而其中較為重要的二次設備反措工作則主要包含日常設備巡視、缺陷的發(fā)現(xiàn)上報、計劃批準和審核、檢修實施等多個環(huán)節(jié)；由運檢部批準，變電檢修工區(qū)組織，檢修班組具體實施[7-8]。具體跨職能反措工作流程如圖4 所示。

由圖4 可以看出，反措工作的核心為省、市級電力公司運檢部，檢修工區(qū)負責具體組織，由工作班組進行實施[9]，形成了設備運行狀態(tài)運檢部、工區(qū)以及班組三級審核實施機制。整個過程可以分為變電檢修反措準備、缺陷評估和反措策略制定、檢修記錄以及反措臺賬錄入4 個階段。

圖4 變電設備反措跨職能工作流程圖

3.1 系統(tǒng)功能

反措工作流程中的三級部門均有各自的權限與職責，協(xié)同工作中需要保證信息的實時共享。因此，數(shù)據(jù)分析管理模塊需要在滿足三級審核機制的條件下實時更新并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。反措過程中的缺陷消除過程需要嚴格滿足要求，以保證上下級審核實施的高效可行[10]。

3.2 二次運維數(shù)據(jù)全過程分析

1）設備基本信息處理

在設備的初始安裝階段，便將設備包含設備型號、電壓等級、容量、制造廠家、安裝地點和巡視維護責任人等基本信息，以變電設備雙重名稱為主索引存入圖檔管理系統(tǒng)中，為后期檢修管理中的上報審核等流程提供數(shù)據(jù)支撐[11]。且此類信息可以通過射頻電子標簽或者掃描等方式方便、快捷地獲得，同時還可根據(jù)設備類型自動生成相應數(shù)據(jù)模板。

2）構建反措條目數(shù)據(jù)庫

將國家電網(wǎng)制定的關于變壓器、斷路器、隔離開關、組合電器、輸電線路、開關柜、無功設備等設備在內(nèi)的18 項反措條款導入數(shù)據(jù)庫中，并建立與設備狀態(tài)信息庫相同的索引機制。同時結合解釋和實施細則，為設備上報與審核驗收提供可靠信息[12-13]。

3）設備缺陷分析處理

巡視過程中發(fā)現(xiàn)二次設備缺陷時，可首先利用射頻傳感器或圖片掃描儀結合平板電腦上傳缺陷設備信息和現(xiàn)場照片，在系統(tǒng)中添加不符合反措要求的設備條目并報送工區(qū)審核。當審核通過后流轉到下一步處理流程，每個處理過程均進行相應的時間標記[14]。

4）檢修審核處理

在下一步處理過程中，根據(jù)缺陷類型及嚴重程度，結合反措要求生成細化檢修方案，并經(jīng)班組、工區(qū)及檢修專責逐級分工實施，利用數(shù)據(jù)共享交流平臺完成督辦事項[15-16]。督辦工作流程主要包括檢修信息下達、設備消缺及復查、上報審核等，督辦狀態(tài)以待處理、正在處理和處理完畢為標志。

5）反措閉環(huán)處理

結合設備運行狀態(tài)信息、缺陷信息、檢修信息、上報信息和驗收信息等內(nèi)容，生成具有時間標簽的設備運維臺賬，形成完整的反措檢修記錄，并能夠提供查詢統(tǒng)計、修改完善等功能。待全部信息審核后錄入圖檔管理系統(tǒng)并進行動態(tài)更新，提高運維效率[17]。

4 實驗結果與分析

實驗采用瀏覽器/服務器(B/S)模式，考慮數(shù)據(jù)的安全性，Web 服務器通過HTTP 協(xié)議采用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與后臺數(shù)據(jù)庫鏈接，并實現(xiàn)與其他終端的數(shù)據(jù)共享交互與存儲，最終實現(xiàn)設備二次運維數(shù)據(jù)的可靠存儲與安全交互。系統(tǒng)應用架構如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)應用架構

基于Web 服務器平臺，結合設備狀態(tài)及反措信息數(shù)據(jù)庫，開發(fā)變電站二次運維數(shù)據(jù)全過程分析應用程序，實現(xiàn)對變電站二次設備的基礎信息、狀態(tài)管理、缺陷消除和系統(tǒng)管理等功能，并保證動態(tài)數(shù)據(jù)在共享和存儲過程中的可靠性和安全性。針對不同類型的二次變電站設備，可在用戶端聯(lián)系現(xiàn)場巡視、維護以及檢修工作，錄入現(xiàn)場缺陷信息，并通過瀏覽器生成反措模板、查詢檢修計劃、審核并管理運維信息，打印報表并進行內(nèi)部數(shù)據(jù)維護。該文針對所提變電站二次運維數(shù)據(jù)分析處理方法的時效性和準確性，分別與文獻[3]和文獻[4]所提方法進行了對比分析。

4.1 運維數(shù)據(jù)實時性分析

對于二次運維信息的實時性，輸變電設備也有嚴格的要求，因此在分析二次運維數(shù)據(jù)的過程中，需要考慮數(shù)據(jù)采集及處理過程的時間延遲等性能指標，通過測試結果的統(tǒng)計對比，分析了其數(shù)據(jù)運維信息的實時性，結果如圖6 所示。

圖6 輸變電設備運維信息實時性對比

由圖6 可知，所提方法對于輸變電設備的二次運維信息實時性具有較對比文獻結果更優(yōu)的效果。

4.2 二次運維數(shù)據(jù)準確性

就變電站而言，運維信息的準確性是涉及電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的重要因素，包括變電站各設備狀態(tài)信息、操作程序、檢修過程以及安全措施等信息。而二次信息則占其中的大部分比例，因此確保變電站二次運維及反措信息的準確性至關重要。

根據(jù)平臺所獲得的大量輸變電設備數(shù)據(jù)，與實際數(shù)據(jù)進行了對比，以計算其準確性，對比結果如圖7 所示。

圖7 輸變電設備狀態(tài)信息準確性對比

從圖7 中可以看出，幾種實驗方案的設備狀態(tài)信息監(jiān)控結果都具有較高的準確性，運維信息的準確率均在99.95%以上。尤其當設備數(shù)量較少時，3種方案所得準確率均在99.9%左右；但當設備數(shù)量或程序信息增加時，文獻[3]與文獻[4]所提方法的準確性則較該文方法下降了很多，這說明使用該文方法對輸變電設備的二次狀態(tài)信息進行監(jiān)控和分析的穩(wěn)定性更高。

5 結束語

隨著二次設備運維管理要求的提高，相應的排查評價、反措執(zhí)行等重點工作逐步增多，但目前仍缺少專業(yè)系統(tǒng)對其進行閉環(huán)管控。為此，該文提出了一種基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法。在詳細介紹圖檔管理系統(tǒng)構成的基礎上，結合工作流模式，構建了電網(wǎng)二次設備運維的三級審核機制。并基于此審核制度，針對二次反措的全過程設計相應的分析處理方式?；诖罱ǖ膶嶒炂脚_對所提方法進行實驗論證，結果表明，其運維數(shù)據(jù)實時性較好，能夠實時動態(tài)更新系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)分析處理的準確性較高，能夠為設備檢修提高可靠的信息支撐。該研究僅針對電網(wǎng)的二次設備，接下來的工作中將進行應用拓展，使其能夠較好地應用于整個電網(wǎng)體系。