電網(wǎng)管理數(shù)據(jù)融合的輸電全景駕駛艙技術(shù)

張志生，曹敏，高尚飛，孫繼鵬

(云南電網(wǎng)公司信息中心，昆明 650217)

電網(wǎng)管理數(shù)據(jù)融合的輸電全景駕駛艙技術(shù)

張志生，曹敏，高尚飛，孫繼鵬

(云南電網(wǎng)公司信息中心，昆明 650217)

研究開發(fā)一套輸電線路全景駕駛艙系統(tǒng)，制定詳盡的、個(gè)性化的指標(biāo)體系，實(shí)時(shí)反映輸電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)維狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，將各類監(jiān)視分析對象的信息形象化、直觀化、具體化。為輸電運(yùn)行、設(shè)備檢修、現(xiàn)場作業(yè)等專業(yè)人員提供監(jiān)視、分析、查詢、操作和仿真的 “一站式”操作平臺(tái)。

輸電；智能運(yùn)維；多源數(shù)據(jù)融合；全景拼接；全景展示；輔助決策；分層推送

0 前言

隨著云南電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，其運(yùn)行機(jī)制和特性日趨復(fù)雜，生產(chǎn)運(yùn)行管理難度加大。研究開發(fā)一套輸電線路全景駕駛艙系統(tǒng)，制定詳盡的、個(gè)性化的指標(biāo)體系，實(shí)時(shí)反映輸電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)維狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，將各類監(jiān)視分析對象的信息形象化、直觀化、具體化。為輸電運(yùn)行、設(shè)備檢修、現(xiàn)場作業(yè)等專業(yè)人員提供監(jiān)視、分析、查詢、操作和仿真的 “一站式”操作平臺(tái)。

1 研究內(nèi)容

研究針對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測、智能運(yùn)維、決策支撐三方面核心業(yè)務(wù)，結(jié)合目前已有的輸電線路運(yùn)維手段及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)流程，運(yùn)用多種新型技術(shù)手段對輸電線路的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行綜合分析、管理，形成輸電業(yè)務(wù)系統(tǒng)橫向集成、省局及應(yīng)用的縱向貫通。實(shí)現(xiàn)輸電線路運(yùn)維的全景可視化、數(shù)據(jù)集成化和互動(dòng)化。主要研究內(nèi)容內(nèi)容包括多源數(shù)據(jù)融合、多維全景展示、智能輔助決策、個(gè)性化指標(biāo)體系、分層分級(jí)推送。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

1.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合

輸電線路智能化管理的概念是建立在當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)提出的。目前，輸電相關(guān)的信息系統(tǒng)專業(yè)分散，形成信息孤島。要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)當(dāng)中輸電線路的智能化管理。不僅僅要針對輸電線路的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行即時(shí)性功能建設(shè)。同時(shí)也要考慮到數(shù)據(jù)的交換處理和信息庫的構(gòu)建。

采用規(guī)范化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息的輸電線路數(shù)據(jù)源，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的方式實(shí)現(xiàn)輸電線路信息交互和共享，輸電線路的運(yùn)行及維護(hù)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，提供能夠反映輸電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及輸電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、圖像等數(shù)據(jù)集合的平臺(tái)。

通過建設(shè)涵蓋輸電網(wǎng)多維度數(shù)據(jù)、多源信息融合，以設(shè)備為主要對象的綜合數(shù)據(jù)中心；研究與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、高壓工況系統(tǒng)等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口機(jī)制，建立指導(dǎo)輸電線路運(yùn)維檢修工作的流程體系，提升輸變電設(shè)備故障應(yīng)急處置水平；實(shí)現(xiàn)與在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)等其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，為輸電相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享開通了渠道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段上主要使用ETL工具，即抽取、轉(zhuǎn)換、加載。

1)數(shù)據(jù)抽?。簭妮旊姼鳘?dú)立的系統(tǒng)中抽取目的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)；具體又可分為全量抽取和增量抽取，全量抽取比較簡單，增量抽取只抽取自上次抽取以來數(shù)據(jù)庫中要抽取的表中新增或修改的數(shù)據(jù)。增量抽取需要兩點(diǎn)要求：準(zhǔn)確性，能夠?qū)I(yè)務(wù)系統(tǒng)中的變化數(shù)據(jù)按一定的頻率準(zhǔn)確地捕獲到；性能，不能對業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成太大的壓力，影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)。

2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：從數(shù)據(jù)源中抽取的數(shù)據(jù)不一定完全滿足目的庫的需求，例如數(shù)據(jù)格式的不一致、數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)不完整等等，因此有必要對抽取出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和加工。將從源數(shù)據(jù)源獲取的數(shù)據(jù)按照輸電業(yè)務(wù)需求和相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，轉(zhuǎn)換成目的數(shù)據(jù)源要求的形式，并對錯(cuò)誤、不一致的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和加工；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和加工可以在ETL引擎中進(jìn)行，也可以在數(shù)據(jù)抽取過程中利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特性同時(shí)進(jìn)行。

3)數(shù)據(jù)加載：將轉(zhuǎn)換和加工后的數(shù)據(jù)裝載到目的庫中是整個(gè)多源數(shù)據(jù)融合的最后步驟，既將加工轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)共享交互中心。裝載數(shù)據(jù)的技術(shù)手段取決于所執(zhí)行操作的類型以及需要裝入多少數(shù)據(jù)。一般來說有兩種裝載方式：直接使用SQL語句操作或者采用批量裝載方法。

圖2 數(shù)據(jù)融合過程

1.2 全景多維展現(xiàn)

依據(jù)全景統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，研究實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、工況運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)視。依據(jù)高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)輸電運(yùn)維管理、全景感知、實(shí)時(shí)分析任務(wù)。一圖掌握轄區(qū)輸電線路整體情況，包括轄區(qū)輸電線路情況、環(huán)境情況、監(jiān)測情況、運(yùn)維情況、重點(diǎn)特殊區(qū)段情況等。研究輸電網(wǎng)全局到局部、網(wǎng)架到周邊環(huán)境、報(bào)警到預(yù)警、預(yù)測到推演的監(jiān)測控制一體化的可視化管理機(jī)制，從可視化管理、人機(jī)交互優(yōu)化及管理有效性等多個(gè)方面進(jìn)行界面設(shè)計(jì)、操作流程設(shè)計(jì)、管理規(guī)整梳理到系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)。

具體研究內(nèi)容與方向如下：

＞輸電報(bào)表指標(biāo)可視化管理

＞輸電在線監(jiān)測可視化管理

＞輸電環(huán)境監(jiān)測可視化管理

＞輸電線路電壓等級(jí)可視化管理

＞輸電線路定位與可視化管理

＞輸電線路走勢與地形可視化管理

＞桿塔與輸電設(shè)備的可視化管理

＞輸電網(wǎng)特殊區(qū)段管理可視化

由此，實(shí)現(xiàn)對輸電設(shè)備信息資料做全方位展示，并在此基層上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總和分析，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)智能應(yīng)用的新高度。設(shè)備展示方式豐富，利用富媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從整體到局部展示，同時(shí)能三維仿真模擬出設(shè)備周邊環(huán)境，能直觀便捷的了解環(huán)境情況。

同時(shí)，線路相關(guān)資料的數(shù)據(jù)流貫穿于全景展示、輔助決策、現(xiàn)場聯(lián)動(dòng)三個(gè)展示窗、移動(dòng)終端或其他系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)模塊，最大程度上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動(dòng)，能從一個(gè)數(shù)據(jù)角落經(jīng)過查詢分析和預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)好的算法定位到遠(yuǎn)方的數(shù)據(jù)角落，充分體現(xiàn)了平臺(tái)的數(shù)據(jù)一體化。實(shí)現(xiàn)了不同層級(jí)的數(shù)據(jù)逐層挖掘、線路關(guān)聯(lián)信息查詢、缺陷、跳閘、故障關(guān)聯(lián)性分析等。

根據(jù)線路運(yùn)行、線路檢修、線路檢測、大修技改等各個(gè)流程。得出輸電線路可用系數(shù)、消缺及時(shí)率、執(zhí)行及時(shí)率。對于指標(biāo)評(píng)價(jià)不符合要求的線路、桿塔在全景視圖中提示。

1.3 智能運(yùn)維輔助決策

通過對監(jiān)測信息的自動(dòng)分析過濾、故障分析、計(jì)劃管理等，結(jié)合專家知識(shí)庫，為輸電運(yùn)維管理提供可視化的智能分析診斷、導(dǎo)航?jīng)Q策，依據(jù)關(guān)鍵指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)輸電運(yùn)行狀況。根據(jù)角色進(jìn)行定位推送，幫助運(yùn)行人員快速、準(zhǔn)確的處理輸電作業(yè)。主要分為以下幾個(gè)方面：

智能巡檢：智能化線路巡檢通過計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助線路巡檢工作人員快速有效實(shí)現(xiàn)線路巡檢工作的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。智能化線路巡檢系統(tǒng)擺脫了原有的人工記錄模式，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信方式加強(qiáng)巡檢系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸性。不僅加快了線路巡檢工作的運(yùn)行效率，同時(shí)也降低了人工記錄和核對的錯(cuò)誤率。

智能輔助維護(hù)策略：根據(jù)在線監(jiān)測、氣象、跳閘等歷史信息，依據(jù)運(yùn)維策略管控指導(dǎo)意見，輔助生成線路的運(yùn)維策略，提高了運(yùn)維策略制定效率，減少了由人工制定運(yùn)維策略帶來的遺漏和錯(cuò)誤。

智能跳閘關(guān)聯(lián)分析：系統(tǒng)在跳閘事件發(fā)生時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，主動(dòng)推送出雷電分析數(shù)據(jù)、環(huán)境分析數(shù)據(jù)、保護(hù)測距數(shù)據(jù)等，快速輔助進(jìn)行跳閘故障分析和定位分析，為跳閘后進(jìn)行巡視提供數(shù)據(jù)支撐和輔助決策。

智能運(yùn)維支撐：在巡視和檢修過程中，實(shí)時(shí)推送巡檢線路通道附近的氣象、監(jiān)測、運(yùn)行信息，為巡檢作業(yè)提供智能動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)支撐。

智能經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)輔助作業(yè)：在巡檢過程中，為作業(yè)人員提供巡視經(jīng)驗(yàn)軌跡，幫助巡檢人員在野外快速高效安全的進(jìn)行巡檢提供支撐。

智能計(jì)劃提醒：將年度、月度計(jì)劃，缺陷、隱患記錄、林木樹障生長周期等時(shí)間要素，以設(shè)備鬧鐘的方式，到時(shí)推送給相關(guān)人員，有效的對工作任務(wù)進(jìn)行提醒。

1.4 個(gè)性化指標(biāo)體系

通過建立輸電專業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，系統(tǒng)科學(xué)的指標(biāo)體系，滿足電網(wǎng)公司分級(jí)管理要求，指標(biāo)可層層向上匯總，層層向下分解，供電局指標(biāo)對省公司指標(biāo)有較好的支撐，省公司指標(biāo)可由供電局指標(biāo)匯總而來；同時(shí)指標(biāo)體系應(yīng)反映輸電主要的專業(yè)管理領(lǐng)域，同一板塊指標(biāo)覆蓋全面，減少冗余。

指標(biāo)體系有效、及時(shí)反映輸電運(yùn)行部門管理狀況、設(shè)備運(yùn)行情況，輸電運(yùn)行部門應(yīng)根據(jù)設(shè)備具體情況和上級(jí)的要求制定本部門的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)體系，積極進(jìn)行橫向、縱向比較，開展量化分析不斷提高運(yùn)行管理水平。

按生產(chǎn)要素可分生產(chǎn)過程指標(biāo)、安全指標(biāo)和運(yùn)行指標(biāo)等；按照上報(bào)時(shí)間的差異，可劃分為年度指標(biāo)、季度指標(biāo)、月度指標(biāo)等；也可按照業(yè)務(wù)性質(zhì)、重要程度和來源途經(jīng)劃分。

基于輸電駕駛艙技術(shù)的個(gè)性化指標(biāo)體系主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

指標(biāo)自動(dòng)生成：系統(tǒng)在基于多源數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)交互中心，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘、分析、統(tǒng)計(jì)完成不同層級(jí)、不同板塊的指標(biāo)計(jì)算。

指標(biāo)自動(dòng)展示：系統(tǒng)根據(jù)用戶在工作中的不同角色，自動(dòng)展現(xiàn)對應(yīng)層級(jí)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并且用戶可以根據(jù)上層指標(biāo)繼續(xù)鉆取，分解細(xì)化到下層指標(biāo)。

1.5 分層分級(jí)推送信息

系統(tǒng)預(yù)制多個(gè)數(shù)據(jù)展現(xiàn)模塊，根據(jù)系統(tǒng)用戶的不同角色，分省公司、供電局、供電局設(shè)備部、輸電所、運(yùn)維班組等分層分級(jí)推送數(shù)據(jù)。用戶也可以根據(jù)自身需求，配置自己所需的展示數(shù)據(jù)。由過去人進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)找人，不同用戶關(guān)心的主要數(shù)據(jù)一目了然。

2 結(jié)束語

系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施后，增強(qiáng)了輸電運(yùn)維的信息化和智能化水平，提高了原始數(shù)據(jù)的綜合利用效能。該系統(tǒng)為輸變電運(yùn)維工作提供了智能化、全方位的技術(shù)支持，減少人工干預(yù)，節(jié)省大量資金及人力資源。

[1] 楊振軍.三維輸電線路地理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā) [J].西安科技大學(xué)，2009.

[2] 唐隴軍，邱家駒.基于3維地理信息系統(tǒng)的輸電線路管理系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003.

[3] 黃志明.輸電線路建設(shè)和展望 [J].中國電力，1999.

[4] 劉琳，張健.高壓輸電網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng) [J].華北電力技術(shù)，1998.

[5] 白文禮，曹甫弘.輸電線路運(yùn)行維護(hù)問題探討 [J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2010.

[6] 曹敏，陳鵬，羅學(xué)禮，等.基于輸電線路工況在線監(jiān)測多源數(shù)據(jù)的多維度數(shù)據(jù)分析研究 [C].云南電力技術(shù)論壇論文集，2011.

[7] 高尚飛，張志生，劉剛.基于Google Earth的輸電線路三維建模與仿真 [C].云南電力技術(shù)論壇論文集，2009.

Research on Transmission Panoramic Cockpit Technology Based on Data Fusion of Grid Maintenance and Nanagement Data

ZHANG Zhisheng，CAO Ming，GAO Shangfei，SUN Jipeng
(Yunnan Power Grid Company Information Center，Kunming 650217)

As yunnan power grid scale expands gradually，its increasingly complex operation mechanism and features，production operation management.Panoramic cockpit system research and development a set of transmission line，and formulate detailed，personalized，index system，real-time reflect running state grid system，the equipment operational status，running environment，all kinds of monitoring analysis object of information visualization，visualization，shape.For the transmission operation，equipment maintenance，on-site professional personnel to provide monitoring，analysis，query，and the simulation of the"one-stop"operation platform.For condition monitoring of the transmission line，intelligent core business operations，decision support three aspects，combining the existing means of transmission line operations and related business data and related business processes，using a variety of new technical method for analyzing the operation of the transmission line maintenance，management，transmission business systems，ShengJu horizontal integration and application of vertical penetration.A panoramic view of the transmission line operations visualization，data integration and interaction.The main research contents include multi-source data fusion，multidimensional panoramic display，intelligent auxiliary decision-making，personalized index system，hierarchical classification to push.

transmission；intelligent operation maintenance；panoramic stitching；panoramic view；aid decision making；layered push

TM76

B

1006-7345(2014)05-0114-04

2014-08-23

張志生 (1981)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司信息中心，長期從事電力專業(yè)信息化、智能化相關(guān)建設(shè)與研究 (e-mail)zhangzhisheng51＠126.com。

曹敏 (1961)，男，高級(jí)工程師，云南電網(wǎng)公司首席技術(shù)科學(xué)家，享受云南省政府特殊津貼，全國電工儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)電能測量和負(fù)載控制設(shè)備分技術(shù)委員會(huì)副主任委員 (e-mail)cmword＠126.com。

高尚飛 (1984)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司電力研究院研發(fā)中心，長期從事電力信息化、輸電在線監(jiān)測相關(guān)建設(shè)與研究 (email)gaoshangfei＠enersun.com.cn。