智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：本文主要介紹了在天津市人民醫(yī)院電力系統(tǒng)高低壓柜智能化提升改造項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2020003)中，我院為提高運(yùn)維工作效率并且能夠電力安全和電力節(jié)能而研發(fā)的一種基于大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等計(jì)算機(jī)技術(shù)的智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)。其為電力運(yùn)維管理提供全方位的解決方案，通過系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等輔助電力運(yùn)維管理人員決策，同時(shí)保障電力設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)上傳，避免突發(fā)事故時(shí)搶修人員調(diào)度沖突。本系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析，深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，科學(xué)指導(dǎo)決策，為電力運(yùn)維業(yè)務(wù)提供保障，使運(yùn)維業(yè)務(wù)智慧化，節(jié)約人力資源，實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效運(yùn)維。關(guān)鍵字：智能電力，運(yùn)維，電力安全，電力節(jié)能引言天津市人民醫(yī)院電力系統(tǒng)高低壓柜智能化提升改造項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2020003)中，針對(duì)解決“電力安全”與“電力節(jié)能”兩大核心問題，我院采用自研的智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等高新技術(shù)，對(duì)采集到的電力數(shù)據(jù)實(shí)施分析，以達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)故障，提早發(fā)現(xiàn)問題的目的。同時(shí)也將采集數(shù)據(jù)與以往數(shù)據(jù)相對(duì)比，以達(dá)到科學(xué)用電、節(jié)能減耗的目的。隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能可自動(dòng)化硬件在電力線路控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)自動(dòng)化變電站系統(tǒng)也隨之得到了飛速發(fā)展。在我國(guó)電力企業(yè)和國(guó)家電網(wǎng)公司的組織下，開展了對(duì)電力線路智能化控制的研究，同時(shí)也在對(duì)不同電壓等級(jí)的變電站進(jìn)行試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，盡可能地加快將變電站管理智能化的進(jìn)度。隨著變電站智能化管理的試點(diǎn)陸續(xù)投入運(yùn)行，為整個(gè)電網(wǎng)智能化建設(shè)取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我國(guó)智能化電網(wǎng)的建設(shè)有非常重要的意義。目前電力線路智能化控制是由數(shù)字化變電站和可視化平臺(tái)系統(tǒng)共同進(jìn)行發(fā)展而來的，電網(wǎng)智能化管理的研究與建設(shè)離不開數(shù)字化變電站在實(shí)際使用中長(zhǎng)期積累的信息數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)電力建設(shè)主要關(guān)注是傳輸過程的信息化，而如今電力建設(shè)關(guān)注的是數(shù)據(jù)信息的互換互用和運(yùn)維功能的智能化。準(zhǔn)確地說，智能化電力管理是以龐大的數(shù)據(jù)信息終端進(jìn)行交互，從而得到有利于電力管理的決策信息，因此需要建立能夠處理龐大數(shù)據(jù)量的智能電力運(yùn)維系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可得知各變電站終端信息情況和遠(yuǎn)程操控變電站，因此需要先進(jìn)、可靠的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，以數(shù)據(jù)信息化、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制和監(jiān)測(cè)等基本功能，并根據(jù)實(shí)際情況支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調(diào)節(jié)、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。與常規(guī)變電站運(yùn)維系統(tǒng)相比，智能電力運(yùn)維系統(tǒng)具有整合大量數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備節(jié)點(diǎn)、終端網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)預(yù)警報(bào)警等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了管理電力設(shè)備的智能化，運(yùn)行管理的自動(dòng)化以及運(yùn)維方案的全面化等技術(shù)特點(diǎn)。傳統(tǒng)電力運(yùn)維系統(tǒng)采用獨(dú)立的可視化運(yùn)維平臺(tái)方式來管理，這種管理方式存在已下幾個(gè)方面的局限性：1需要運(yùn)維人員到指定運(yùn)維平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行管理，，且各運(yùn)維系統(tǒng)之間接口各異，功能不統(tǒng)一，導(dǎo)致系統(tǒng)之間無法進(jìn)行交互，使得記錄數(shù)據(jù)成為信息孤島，導(dǎo)致運(yùn)維成本較高且本地運(yùn)維系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)不夠重視，無法充分利用數(shù)據(jù)價(jià)值2系統(tǒng)查詢信息不完善、數(shù)據(jù)記錄容易丟失；3電力設(shè)備故障經(jīng)常無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如電力設(shè)備是否處于超負(fù)荷運(yùn)行，變電站設(shè)施是否長(zhǎng)期處于半失靈狀態(tài)；導(dǎo)致故障影響過大；4傳統(tǒng)電力運(yùn)維系統(tǒng)因設(shè)備節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)力度不夠，不支持實(shí)時(shí)采集，而人工采集又增加了運(yùn)維成本，同時(shí)運(yùn)維人員技術(shù)水平不等，影響電力業(yè)務(wù)發(fā)展空間。5本地運(yùn)維系統(tǒng)功能有限，如果對(duì)各運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，其升級(jí)成本遠(yuǎn)高于其自身價(jià)值。在本文中，對(duì)于基于電力安全和電力節(jié)能的智慧電力運(yùn)維管理系統(tǒng)研究，有利于電力運(yùn)維人員充分發(fā)揮運(yùn)維水平，有利于提高電力運(yùn)維的安全性，使電力運(yùn)維過程能夠避免事故的發(fā)生，促進(jìn)電力線路的運(yùn)維，進(jìn)而提高運(yùn)維效率。同時(shí)對(duì)智慧電力運(yùn)維管理體系的建立及完善，具有一定的借鑒意義。電力運(yùn)維發(fā)展趨勢(shì)隨著社會(huì)發(fā)展，電力運(yùn)維當(dāng)前行業(yè)情況可以分為:專業(yè)人員運(yùn)維情況：運(yùn)維設(shè)施需要專門的服務(wù)器和軟件，值班人員需要有專業(yè)的技術(shù)素質(zhì)，并且需24小時(shí)輪班值守，值守管理需要嚴(yán)格的管理制度。運(yùn)維過程托管情況：運(yùn)維設(shè)施要求相對(duì)較低，值班人員無需專業(yè)的技術(shù)素質(zhì)，但仍需要大量人員進(jìn)行監(jiān)控。運(yùn)維過程全程由專業(yè)的運(yùn)維企業(yè)進(jìn)行維護(hù)，運(yùn)維效率和質(zhì)量得到提升。信息化運(yùn)維情況：通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將變電站全程狀態(tài)由網(wǎng)絡(luò)傳輸給值班人員終端上，無需大量值班人員，值班人員可遠(yuǎn)程指揮運(yùn)維人員進(jìn)行緊急搶修，從而降低了運(yùn)維成本。因此電力運(yùn)維過程將由人力維護(hù)管理逐漸改變?yōu)樾畔⒒脚_(tái)管理。通過智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)，管理人員能夠全面掌控各變電站設(shè)備節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，使得運(yùn)維資源能夠得到充分合理的分配；通過歷史數(shù)據(jù)也能得知各設(shè)備節(jié)點(diǎn)的用電特征，可協(xié)助管理人員合理的節(jié)能降耗；同時(shí)通過大數(shù)據(jù)分析獲取歷史數(shù)據(jù)更深層次的價(jià)值，提供科學(xué)高效運(yùn)維方案，創(chuàng)造更大的電力價(jià)值。因此將變電站設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集中進(jìn)行監(jiān)控和運(yùn)行管理，能夠提供對(duì)設(shè)備節(jié)點(diǎn)有序的科學(xué)的運(yùn)維方案，以便于遠(yuǎn)程指揮各搶修團(tuán)隊(duì)合理的分配搶修任務(wù)，從而避免嚴(yán)重的電力危機(jī)。故智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的挖掘價(jià)值，可為電力運(yùn)維提供更多的戰(zhàn)略運(yùn)維方案，從而保障整體電網(wǎng)運(yùn)行安全和穩(wěn)定。智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)的功能架構(gòu)變電站設(shè)備作為電力運(yùn)維系統(tǒng)中的底層節(jié)點(diǎn)，在整個(gè)系統(tǒng)中主要是為了將設(shè)備數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)運(yùn)行情況發(fā)送給運(yùn)維系統(tǒng)，使發(fā)生異常狀況時(shí)工作人員能夠通過運(yùn)維系統(tǒng)立刻發(fā)現(xiàn)并處理該異常狀況。智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)是由各變電站節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)組成的系統(tǒng)軟件，目的是為了工作人員能夠更直觀的觀測(cè)各變電站設(shè)備節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)，即使出現(xiàn)異常狀況也方便工作人員選擇更適合的解決方案。運(yùn)維系統(tǒng)從系統(tǒng)上分為預(yù)警系統(tǒng)和分析系統(tǒng)。預(yù)警系統(tǒng)是作為運(yùn)維系統(tǒng)中主要起到電力安全的作用，通過對(duì)各變電站節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值監(jiān)測(cè)，使得發(fā)生異常狀況前能夠提前做好檢修方案或規(guī)避危險(xiǎn)狀況。分析系統(tǒng)是作為運(yùn)維系統(tǒng)中主要起到電力節(jié)能的作用，通過對(duì)各變電站節(jié)點(diǎn)信息數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，為運(yùn)維人員提供節(jié)能減排的方面幫助。從功能上分為多維數(shù)據(jù)監(jiān)控、智能輔助降耗和智能分析報(bào)告。功能架構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1功能架構(gòu)框圖多維數(shù)據(jù)監(jiān)控多維數(shù)據(jù)監(jiān)控是將電力數(shù)據(jù)通過多種電力維度進(jìn)行觀測(cè)后，從而得到數(shù)據(jù)分析方案的過程。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控中最重要的一個(gè)概念就是維度，即觀察數(shù)據(jù)的角度。同樣的數(shù)據(jù)從不同角度觀察，可能會(huì)得到不同的數(shù)據(jù)結(jié)論，同時(shí)也有助于管理人員更加全面的制定電力運(yùn)維方案。例如設(shè)備節(jié)點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，從物理層次來看，可得知各設(shè)備節(jié)點(diǎn)的功能類型和設(shè)備型號(hào)；從使用過程的角度來看，可得知各設(shè)備節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過程中的電流電壓波動(dòng)。從使用時(shí)間來看，可按照年度、季度以及月度來觀察設(shè)備節(jié)點(diǎn)的使用情況。因此從不同方面觀察數(shù)據(jù)，可以得到更多有利于決策的有益因素。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控中另一個(gè)重要的概念就是指標(biāo)，即數(shù)據(jù)本身的屬性，例如電力數(shù)據(jù)中的三項(xiàng)電壓、電流等。常見的多維度操作有鉆取、切片、切塊和旋轉(zhuǎn)。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控圖如圖3-2所示。圖3-2多維數(shù)據(jù)監(jiān)控圖智能輔助降耗由于我國(guó)智能變電站發(fā)展起步晚，建設(shè)和運(yùn)營(yíng)不夠完善。在節(jié)能降耗的發(fā)展環(huán)境下，降耗也成為電力行業(yè)發(fā)展和運(yùn)營(yíng)的重要目標(biāo)。智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)可通過各設(shè)備節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以便進(jìn)行節(jié)能分析。對(duì)數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)備權(quán)重、設(shè)備使用時(shí)間、設(shè)備使用功能等因素進(jìn)行節(jié)能分析，并根據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)中使用過的電力設(shè)備向電力人員提供可替換的節(jié)能設(shè)備。因此，可從以上環(huán)節(jié)和技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的智能化節(jié)能技術(shù)研究，促進(jìn)降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。智能分析報(bào)告數(shù)據(jù)通過采集器采集用戶數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理以便流計(jì)算進(jìn)行分析。對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。同時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)依照用能分析模型和竊電模型對(duì)異常數(shù)據(jù)判定進(jìn)行學(xué)習(xí)，依照檢測(cè)規(guī)則輸出檢測(cè)結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化展示。智能分析報(bào)告如圖3-3所示。圖3-3智能分析報(bào)告總結(jié)智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地在線查看各設(shè)備節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)電力數(shù)值，并根據(jù)一段時(shí)間的電力數(shù)據(jù)分析各設(shè)備能耗提出合理的節(jié)能方案和能耗圖表。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備電力數(shù)值并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常發(fā)送警報(bào)給運(yùn)維人員；在檢修時(shí)運(yùn)維人員能夠通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看檢修過程中節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)，可以防止因錯(cuò)誤操作導(dǎo)致出現(xiàn)安全問題。模式創(chuàng)新帶來更高效的用能服務(wù)，通過“線上監(jiān)控+線下巡檢”的方式使智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)能夠全天24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各設(shè)備節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過異常報(bào)警可迅速搶修和巡檢。同時(shí)智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)采用的微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)，使得系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，功能模塊化，未來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能添加和配置擴(kuò)展更加方便，能夠滿足用戶需求。用戶通過智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)能隨時(shí)查看設(shè)備節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，可以避免出現(xiàn)嚴(yán)重故障，日常巡檢中也可以輕易發(fā)現(xiàn)問題并排除隱患，在查看設(shè)備節(jié)點(diǎn)的同時(shí)可以根據(jù)設(shè)備情況制定節(jié)能方案，使得能效和節(jié)能方面變得寂靜和環(huán)保，降低運(yùn)維成本。智慧電力運(yùn)維系統(tǒng)協(xié)助電力用戶完成對(duì)電力設(shè)備的管理和維護(hù)，通過電力設(shè)備數(shù)據(jù)上降低了巡檢的人力資源成本，提高了電力設(shè)備的使用效率，提升了整體電網(wǎng)的服務(wù)能力。參考文獻(xiàn)[1]陳俊杰,張平靜.多維數(shù)據(jù)分析方法在全面預(yù)算中的應(yīng)用[J].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào),2016,39(02):81