配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

楊鑫宇 楊 洋 董元球 徐 濤

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司象山縣供電公司）

0 引言

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，電力工程的技術(shù)應(yīng)用水平不斷提高，充分結(jié)合了信息化技術(shù)和設(shè)備。其中配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)作為結(jié)合地理空間與電力生產(chǎn)信息狀態(tài)的綜合性系統(tǒng)，可以更好地將配電線路的屬性信息、電網(wǎng)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)控信息收集整合，能夠有效提高電網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平。

1 配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)開發(fā)的必要性

配電網(wǎng)絡(luò)有著十分復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且隨著供電的運(yùn)行會(huì)有更頻繁的變化，必須要保證實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)了解運(yùn)行的狀態(tài)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的故障問題，并加以解決，給予電力系統(tǒng)更安全、可靠的保障。

當(dāng)前，我國許多電力公司在配電網(wǎng)絡(luò)安全管理中將主要精力放在了自動(dòng)化采集和控制上，而對配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源可視化處理不足，未能進(jìn)一步完善規(guī)范化管理，在現(xiàn)代化配電網(wǎng)建設(shè)上還有很大發(fā)展空間。因此，為了更好地滿足廣大用戶對電力供應(yīng)可靠性、安全性、穩(wěn)定性的要求，全面提高電力企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，必須加大在配電自動(dòng)化系統(tǒng)可視化管理的開發(fā)，依靠信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，全方位優(yōu)化服務(wù)體系［1］。

2 配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)

2.1 基本開發(fā)理念和流程處理

配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)是建立在Microsoft office VISIO軟件及相關(guān)數(shù)據(jù)系統(tǒng)上的配電管理平臺(tái)，通過對電力企業(yè)配電資產(chǎn)進(jìn)行管理，進(jìn)一步分析電網(wǎng)供電運(yùn)行過程中的停電原因，并由PC Browse客戶端借助Web services形成專屬的MSDE數(shù)據(jù)庫。在開發(fā)過程中主要采用的服務(wù)器可以對客戶端進(jìn)行自動(dòng)的配置升級，結(jié)合后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫與負(fù)荷、調(diào)度、自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，與選件系統(tǒng)相聯(lián)系，可以互相調(diào)用數(shù)據(jù)。

2.2 可視化功能體系結(jié)構(gòu)

在傳統(tǒng)的可視化系統(tǒng)建設(shè)中，大多數(shù)供電部門會(huì)使用圖形軟件繪制饋線圖，雖然可以對配電系統(tǒng)的缺陷和消缺問題進(jìn)行記錄，但無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理，在信息收集過程中容易出現(xiàn)過于分散和時(shí)差問題，也會(huì)有著較高的出錯(cuò)率。因此，在開發(fā)可視化管理系統(tǒng)的過程中，必須具備規(guī)范的饋線圖，以此來加強(qiáng)設(shè)備信息管理，更好地拓展可視化功能。相應(yīng)地，還要借助電網(wǎng)圖標(biāo)所代表的線路和設(shè)備，將系統(tǒng)中的各類可視化屬性進(jìn)行分類整理，加強(qiáng)對不同電壓等級設(shè)備的臺(tái)賬統(tǒng)計(jì)與分析，通過整理分析及時(shí)形成規(guī)范的資產(chǎn)管理范圍，以確?？梢暬芾矸秶暮侠硇?，保證各類數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控的完整性、及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

在開發(fā)可視化系統(tǒng)管理平臺(tái)的過程中，還要全面統(tǒng)一地協(xié)調(diào)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，借助相關(guān)的專業(yè)應(yīng)用形成配電系統(tǒng)的專業(yè)管理系統(tǒng)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析效率，提高配電資產(chǎn)管理水平，強(qiáng)化調(diào)度監(jiān)管。確保配電管理系統(tǒng)能夠全面把握用戶信息、設(shè)備信息和線路信息，在可視化管理開發(fā)運(yùn)行過程中，可以科學(xué)地開展設(shè)備停電計(jì)劃，避免出現(xiàn)錯(cuò)峰拉閘的現(xiàn)象，防止電路受到不利影響，提高電力通信管理水平。

2.3 可視化系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)要點(diǎn)

首先，要堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、順序分步實(shí)施的開發(fā)建設(shè)原則，還要遵循可視化管理系統(tǒng)的軟件工程應(yīng)用原理，通過加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一開發(fā)。當(dāng)前，信息技術(shù)水平不斷提高，供電企業(yè)必須全面認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對供配電系統(tǒng)的重要性，結(jié)合用戶的實(shí)際需要全面改進(jìn)可視化監(jiān)控體系和業(yè)務(wù)流程，全面提高相關(guān)操作人員的規(guī)范性與靈活性，確保各電位人員能夠更加有效地收集和傳遞供電監(jiān)管信息。

其次，為了更好地開發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還要充分調(diào)動(dòng)相關(guān)工作人員的主觀能動(dòng)意識(shí)和崗位責(zé)任意識(shí)，使其積極參與到可視化系統(tǒng)的智能優(yōu)化作業(yè)中，合理采納供電客戶端用戶的訴求，全面提高可視化系統(tǒng)的實(shí)用性和適用性，以此來減輕工作人員的作業(yè)強(qiáng)度，在提高工作效率的同時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析能力、實(shí)時(shí)監(jiān)控水平以及自動(dòng)化智能分析效果。

最后，在建設(shè)中還要以完整且準(zhǔn)確的配電數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，通過提高數(shù)據(jù)分析建設(shè)水平，有效優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可視化功能。考慮到傳統(tǒng)的Auto CAD軟件在分析和統(tǒng)計(jì)配電網(wǎng)絡(luò)中局限，為了確保饋線數(shù)據(jù)的靈活性，還要不斷完善配電可視化網(wǎng)的饋線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過BIM系統(tǒng)軟件將其轉(zhuǎn)制，更好地解決數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析問題，加強(qiáng)對基礎(chǔ)功能的延伸，確保能實(shí)時(shí)更新并上傳用戶數(shù)據(jù)［2］。

2.4 可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

第一，系統(tǒng)取能電源的設(shè)計(jì)。為了確?？梢暬到y(tǒng)的長久穩(wěn)定運(yùn)行，要在配電線路電壓正常時(shí)，通過互感設(shè)備為可視化在線監(jiān)測提供充足功率，以避免突然的故障斷電問題，還要設(shè)計(jì)一個(gè)適合的負(fù)載電源，同時(shí)，搭載感應(yīng)取電型可視化智能監(jiān)拍裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，防止出現(xiàn)線路故障問題，確保可視化系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的完整性、準(zhǔn)確性。

圖1 感應(yīng)取電型可視化減排裝置結(jié)構(gòu)示意圖

第二，電路保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。考慮配電線路容易受到外部環(huán)境的干擾變化，為了避免雷擊、靜電等情況對電壓和大電流的沖擊，保護(hù)取能電路的正常運(yùn)行狀態(tài)，確保長期穩(wěn)定的運(yùn)行，還要加強(qiáng)對可視化系統(tǒng)的電路保護(hù)設(shè)計(jì)，并構(gòu)建基于電流變化的智能充電電路，如圖2所示。

圖2 可視化系統(tǒng)智能充電電路結(jié)構(gòu)圖

第三，智能化分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在可視化圖像系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)中，配電系統(tǒng)自動(dòng)化的前景和背景檢測一般都基于幀間差分法、光流法和背景模型法。其中幀間差分法是通過可視化圖像捕捉設(shè)備所獲取的視頻序列，將其與相鄰圖像之間做出差分的操作，可以將正常的配電圖像與故障差異目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分檢測，有著運(yùn)行速度更快的優(yōu)勢，但整體檢測的計(jì)算量小，難以完整提取線路特征，容易出現(xiàn)空洞情況。光流法是利用

運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的光流特性，借助位移向量光流場對物體進(jìn)行跟蹤計(jì)算，有效地提取和跟蹤目標(biāo)的分析方法。背景模型法通過視頻流建模進(jìn)行差分操作，從而獲得完整電網(wǎng)數(shù)據(jù)特征。相關(guān)工作人員在開發(fā)和設(shè)計(jì)可視化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)綜合取能電源、電路保護(hù)以及智能分析的特點(diǎn)，以及配電裝置系統(tǒng)的實(shí)際需要，進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2.5 溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警與其他項(xiàng)目

配電系統(tǒng)的可視化溫度檢測預(yù)警系統(tǒng)可以通過傳感器獲取線路和金具的溫度信息，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、展示、對比、統(tǒng)計(jì)分析及警報(bào)提醒等功能。在可視化平臺(tái)服務(wù)器的智能處理下，進(jìn)一步采集客戶服務(wù)終端的信息，并形成以日、月、季、年的溫度監(jiān)控報(bào)表。為了更好地開發(fā)和利用可視化系統(tǒng)的溫度監(jiān)控預(yù)警功能，相關(guān)電力公司的配電部門，還要積極探索創(chuàng)新，盡快為可視化系統(tǒng)配備兼容性更強(qiáng)、數(shù)據(jù)分析效率更高、運(yùn)行更穩(wěn)定的預(yù)警數(shù)據(jù)庫，以確保及時(shí)的故障分析警報(bào)，提高輸電線路的安全性。除了開發(fā)溫度預(yù)警監(jiān)控的可視化項(xiàng)目，還應(yīng)進(jìn)一步探索電位設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以參考配電線路的故障指示器，將可視化帶電工具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面優(yōu)化，確保電位設(shè)備結(jié)構(gòu)便于安裝，提高安裝作業(yè)的可靠性與安全性。另外，還有可視化系統(tǒng)的后臺(tái)軟件功能的開發(fā)，包括終端設(shè)備管理、圖像展示、設(shè)備狀態(tài)展示、歷史數(shù)據(jù)記錄、用戶端小程序的設(shè)計(jì)，通過后臺(tái)設(shè)計(jì)提高對異常警報(bào)信息的靈敏度。

3 配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 配電網(wǎng)規(guī)劃

隨著地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，配電線路的電能消耗關(guān)系著長期穩(wěn)定的電力供應(yīng)，為了更好地應(yīng)用可視化管理系統(tǒng)，必須加強(qiáng)對配電網(wǎng)的線路規(guī)劃。第一，要合理設(shè)置變電站的位置，避免將變電設(shè)施架設(shè)在人員活動(dòng)頻繁密集的地區(qū)。第二，要適當(dāng)減少電力塔桿的建設(shè)，在確?？梢暬O(jiān)測覆蓋規(guī)模的同時(shí)，保證配電系統(tǒng)的安全性。第三，為了確?？梢暬芾硐到y(tǒng)的精準(zhǔn)度，避免其他專業(yè)工程線路的干擾，還要避免高空輸電，且以地下管道輸電為主［3］。

3.2 優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用水平

首先，應(yīng)合理應(yīng)用新能源感應(yīng)取電技術(shù)，并采用感應(yīng)取電監(jiān)測設(shè)備，不斷提高對短路電流的沖擊保護(hù)能力和電力線路的負(fù)荷承載水平。其次，在相關(guān)可視化軟件的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合地電位金具安裝方法，以此來提高在線設(shè)備的可靠性和操作安裝的便捷性。最后，為了更好地解決輸電線路的自動(dòng)化無線測溫問題和能量需求問題，還要進(jìn)一步應(yīng)用集合了微電子、低功耗以及能量管理的EH技術(shù)，以此來更好地?cái)[脫傳統(tǒng)供配電設(shè)備的束縛，提高設(shè)備使用壽命。

4 結(jié)束語

綜上所述，面對越來越多元的用電需求和復(fù)雜程度不斷提高的配電設(shè)備線路，相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步探索配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。一方面，要充分認(rèn)識(shí)到配電自動(dòng)化可視化管理系統(tǒng)開發(fā)的必要性；另一方面，還要把握設(shè)計(jì)與建設(shè)要點(diǎn)，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用，不斷提高對配電網(wǎng)的監(jiān)控、保護(hù)和綜合管理水平。