輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)研究及應(yīng)用

劉海峰 岳國(guó)良 何瑞東 趙建利 鐘劍財(cái)

摘 要：狀態(tài)良好、運(yùn)行穩(wěn)定的輸變電設(shè)備是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，以及全社會(huì)對(duì)供電可靠性要求的不斷提高，設(shè)備管理部門(mén)迫切需要通過(guò)一個(gè)全景、實(shí)時(shí)、多維、智能化的設(shè)備管控信息平臺(tái)，使數(shù)量龐大、新舊不一、狀態(tài)各異的設(shè)備始終處于嚴(yán)密監(jiān)控下，提前防范設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)速度。本文主要研究面向智能電網(wǎng)的輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)的整體架構(gòu)、功能，以及平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可觀測(cè)、生產(chǎn)過(guò)程可監(jiān)控、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)警，進(jìn)一步提升運(yùn)行管理水平、保障電網(wǎng)安全可靠供電提供有力支撐。平臺(tái)是在虛擬系統(tǒng)上全局、真實(shí)再現(xiàn)電網(wǎng)的區(qū)域分布和運(yùn)行環(huán)境。通過(guò)設(shè)備導(dǎo)航樹(shù)，可實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備的二維/三維定位查看、設(shè)備基本信息瀏覽、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息、桿塔圖片、特殊區(qū)域劃分情況、歷史故障情況、交叉跨越情況等內(nèi)容的查看。

關(guān)鍵詞：可視化管控平臺(tái) 輸變電設(shè)備 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

中圖分類(lèi)號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

引言

近年來(lái)，因質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，同時(shí)受全球氣候變化影響雷暴、飆線(xiàn)風(fēng)等極端天氣呈多發(fā)趨勢(shì)，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行影響日益突出。電網(wǎng)企業(yè)為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行面臨的復(fù)雜形勢(shì)，提高運(yùn)行管理水平，十一五以來(lái)，加大了生產(chǎn)管理、SCADA、雷電定位等信息系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，特別是輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和統(tǒng)一視頻監(jiān)控系統(tǒng)的上線(xiàn)使電網(wǎng)設(shè)備的管控水平邁上了一個(gè)新臺(tái)階。輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)只需直接調(diào)用上述系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而不必重新建設(shè)各應(yīng)用系統(tǒng)，也不需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行日常維護(hù)（數(shù)據(jù)維護(hù)工作由原系統(tǒng)完成），因此平臺(tái)的建設(shè)水到渠成。

本文的主要研究?jī)?nèi)容包括輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)的整體架構(gòu)、業(yè)務(wù)需求、平臺(tái)功能組成及特點(diǎn)，以及平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)研究成果的應(yīng)用，為平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施奠定理論依據(jù)和基礎(chǔ)前提條件。

整體架構(gòu)

通過(guò)一個(gè)全景、實(shí)時(shí)、多維、智能化的設(shè)備可視化管控平臺(tái)，使數(shù)量龐大、新舊不一、狀態(tài)各異的設(shè)備始終處于嚴(yán)密監(jiān)控下，提前防范設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)速度。落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司“生產(chǎn)管理精益化，設(shè)備管理狀態(tài)化”的要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)管控。

平臺(tái)通過(guò)現(xiàn)有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為客戶(hù)提供設(shè)備全壽命周期管理、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)連續(xù)掃描、設(shè)備故障診斷及決策建議，并以更為直觀的三維GIS、站內(nèi)實(shí)景、移動(dòng)互聯(lián)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等可視化方式展示。

功能設(shè)計(jì)

全網(wǎng)信息總覽：作為輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)的入口，以直觀的統(tǒng)計(jì)圖方式展示輸變電設(shè)備整體規(guī)模、設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并在GIS地圖和三維實(shí)景展示平臺(tái)上定位設(shè)備及風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行信息：實(shí)現(xiàn)設(shè)備所有實(shí)時(shí)信息的展示、分析和統(tǒng)計(jì)。接入變電站視頻監(jiān)控圖像，集中展示變電站視頻監(jiān)控信息。集成在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，集中展示已經(jīng)安裝了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)情況，對(duì)于超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)用戶(hù)給出警告。

設(shè)備全壽命跟蹤：通過(guò)移動(dòng)端掃碼識(shí)別等方式，跟蹤用戶(hù)關(guān)注的設(shè)備，以生命周期為時(shí)間軸對(duì)設(shè)備從投運(yùn)開(kāi)始，發(fā)生的故障、缺陷、預(yù)警、告警、評(píng)價(jià)、檢修等全部大事件的信息匯總。

風(fēng)險(xiǎn)掃描、預(yù)警：系統(tǒng)定期觸發(fā)自動(dòng)掃描功能，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部及外部存在的薄弱點(diǎn)進(jìn)行掃描，實(shí)時(shí)發(fā)布隱患內(nèi)容，并提醒生產(chǎn)管理人員密切注意并及時(shí)消除這些電網(wǎng)中的安全隱患，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。

分析與輔助決策：對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)信息及設(shè)備歷史故障、缺陷，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出綜合評(píng)估，并給出風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和電網(wǎng)薄弱點(diǎn)的輔助建議。

隱患及劣化設(shè)備：根據(jù)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)中的狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，實(shí)時(shí)掃描狀態(tài)由好到壞的設(shè)備，提醒管理人員注意該設(shè)備的狀態(tài)劣化趨勢(shì)，并給出引起設(shè)備狀態(tài)變化的主要狀態(tài)量。根據(jù)老化評(píng)估模塊的診斷結(jié)果，監(jiān)視老化狀況較為嚴(yán)重的變壓器，并給出診斷數(shù)據(jù)、老化程度及其發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)布預(yù)警信息。

專(zhuān)題圖層疊加：將雷電、污區(qū)、鳥(niǎo)害等專(zhuān)題圖層疊加到GIS底圖上，用于管理人員判斷變電站和線(xiàn)路所處地區(qū)的運(yùn)行環(huán)境。

缺陷分析統(tǒng)計(jì)：缺陷信息智能查詢(xún)功能，能夠通過(guò)各種條件綜合查詢(xún)?cè)O(shè)備缺陷。統(tǒng)計(jì)設(shè)備缺陷隨運(yùn)行時(shí)間的發(fā)生幾率，得出每類(lèi)缺陷的發(fā)展規(guī)律，作為其他同類(lèi)設(shè)備的參考。對(duì)各類(lèi)設(shè)備發(fā)生缺陷的概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)缺陷的危急程度進(jìn)行分級(jí)，并實(shí)時(shí)發(fā)布每類(lèi)設(shè)備缺陷率靠前和靠后的設(shè)備供應(yīng)商作為設(shè)備選型和維護(hù)的參考。

移動(dòng)端擴(kuò)展功能：集成主站系統(tǒng)的設(shè)備信息、運(yùn)行狀態(tài)、輔助決策功能，并與主站端實(shí)時(shí)交互，擴(kuò)展關(guān)注設(shè)備、缺陷日?qǐng)?bào)、運(yùn)行信息提醒，設(shè)備掃碼識(shí)別等移動(dòng)端特有功能，充分發(fā)揮移動(dòng)應(yīng)用便捷、實(shí)時(shí)、隨時(shí)隨地辦公的優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用場(chǎng)景

全局的電網(wǎng)信息總覽

以設(shè)備及運(yùn)行情況的整體統(tǒng)計(jì)圖作為設(shè)備狀態(tài)可視化應(yīng)用的入口，從設(shè)備整體規(guī)模數(shù)量、設(shè)備裝備水平、運(yùn)行狀態(tài)分析、當(dāng)前故障、缺陷、評(píng)價(jià)以及電網(wǎng)薄弱點(diǎn)、劣化設(shè)備等方面全方位匯總電網(wǎng)信息，并以圖表的形式按照單位、電壓、廠(chǎng)家、型號(hào)等多維度的分析對(duì)比。并全面適應(yīng)國(guó)網(wǎng)公司相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)各類(lèi)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行集中展示，應(yīng)用可視化技術(shù)，將數(shù)字和文字轉(zhuǎn)化為圖形，采用動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)、統(tǒng)計(jì)圖、列表等友好方式展示設(shè)備狀態(tài)的個(gè)體差異和發(fā)展趨勢(shì)。

實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控

以GIS的地理信息展示線(xiàn)路、變電站、設(shè)備的可視化效果，使管理人員隨時(shí)隨地的用手機(jī)等移動(dòng)終端瀏覽電網(wǎng)設(shè)備及運(yùn)行狀況，查看線(xiàn)路走廊、變電站布局等信息。同時(shí)，平臺(tái)將疊加各專(zhuān)業(yè)圖層，可疊加風(fēng)、雷、冰、鳥(niǎo)害等專(zhuān)業(yè)圖塊，多維度展現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息。真實(shí)再現(xiàn)電網(wǎng)的區(qū)域分布，以直觀的統(tǒng)計(jì)圖方式展示設(shè)備整體規(guī)模、設(shè)備信息、運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備圖片、設(shè)備告警情況、設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果等。

便捷的設(shè)備跟蹤定位

通過(guò)移動(dòng)端掃碼識(shí)別等方式，跟蹤用戶(hù)關(guān)注的設(shè)備，以生命周期為時(shí)間軸對(duì)設(shè)備從投運(yùn)開(kāi)始，發(fā)生的故障、缺陷、預(yù)警、告警、評(píng)價(jià)、檢修等全部大事件的信息匯總。

快速的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

定期觸發(fā)自動(dòng)掃描功能，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部及外部存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行掃描，分析得到家族缺陷設(shè)備、劣化狀態(tài)設(shè)備、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)異常設(shè)備、重載設(shè)備、老化設(shè)備，實(shí)時(shí)發(fā)布這些隱患內(nèi)容，并通過(guò)移動(dòng)端平臺(tái)，通過(guò)預(yù)警方式提醒生產(chǎn)管理人員密切注意并及時(shí)消除這些電網(wǎng)中的安全隱患，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。

及時(shí)的考核指標(biāo)提醒

根據(jù)系統(tǒng)配置的國(guó)網(wǎng)公司或省公司的生產(chǎn)考核指標(biāo)，實(shí)時(shí)掃描將要超時(shí)和超標(biāo)的指標(biāo)項(xiàng)，自動(dòng)生成簡(jiǎn)報(bào)并第一時(shí)間發(fā)送到指標(biāo)負(fù)責(zé)人的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行提醒，避免發(fā)生由于工作緊急而忽略的指標(biāo)項(xiàng)被考核的情況。并在每月形成考核指標(biāo)報(bào)告，對(duì)超標(biāo)、超時(shí)等情況進(jìn)行匯總分析。

智能的專(zhuān)業(yè)輔助管理

依據(jù)運(yùn)檢專(zhuān)業(yè)日常管理工作需求，平臺(tái)從各應(yīng)用系統(tǒng)中鉆取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)定制的模型進(jìn)行智能統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)分析，并調(diào)用固化在系統(tǒng)中的專(zhuān)用模板，快速生成完整詳實(shí)的運(yùn)行分析報(bào)告，將管理人員從繁鎖的數(shù)據(jù)分析工作中解放出來(lái)，提高工作效率。

取得成效

輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)適用于省級(jí)供電公司和地市級(jí)供電公司的運(yùn)檢部門(mén)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下級(jí)供電單位的輸變電設(shè)備信息總覽、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)掃描、設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控、輔助決策等功能，加強(qiáng)了運(yùn)檢部門(mén)設(shè)備的監(jiān)控力度，減輕了繁瑣的數(shù)據(jù)分析工作，給電網(wǎng)公司帶來(lái)了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論

綜上所述，輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺(tái)能夠全局總覽地有效反映所轄電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)輸變電設(shè)備的規(guī)模、裝備水平、運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)互動(dòng)管控，及早發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備存在的潛伏性故障。同時(shí)，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)提出處理措施，實(shí)行科學(xué)化設(shè)備管理，采取有力措施，確保電力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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