大數(shù)據(jù)平臺在配電運行管理及維護中的運用

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(1.國網(wǎng)重慶市電力公司 江津分公司，重慶 402260；2.國網(wǎng)重慶市電力公司 經(jīng)濟技術研究院評審中心，重慶 401120)

用戶所有配電室/箱變的產(chǎn)權屬于用戶，由用戶運行維護管理。因為配電室/箱變是由業(yè)主自主建設的，而且配電系統(tǒng)/箱變配置標準作為一種隱性的指標不被物業(yè)所重視和了解，所以配電系統(tǒng)/箱變很容易成為開發(fā)商節(jié)省投資的“重點對象”，這會導致配套電力設施整體質(zhì)量不高。另外，物業(yè)管理公司往往也對配電室/箱變?nèi)狈χ匾暫屯度?，容易導致設備維護不足，線路設備老化，存在一定的安全隱患。

用戶配電大數(shù)據(jù)平臺利用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等相關技術，實時采集配電室/箱變內(nèi)一、二次設備電氣參數(shù)，運行環(huán)境信息，如溫度、濕度、煙霧濃度、水浸、實時視頻圖像等，經(jīng)有線或者移動無線通信網(wǎng)絡傳送到大數(shù)據(jù)平臺，在大數(shù)據(jù)平臺完成對配電室/箱變實時監(jiān)控，通過將體量更大、類型更多的配用電大數(shù)據(jù)作為分析樣本，實現(xiàn)有效的配電運行狀態(tài)水平評估及風險評估[1]；同時，大數(shù)據(jù)平臺對配電室/箱變一、二次設備進行全生命周期管理，并配套提供運行維護管理，如巡視管理、檢修管理等，可為用電單位大大減少運行維護人員，達到無人值班、遠程集中運維管理的目的。 用戶配電大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)定位于工業(yè)園區(qū)、廠礦企業(yè)、樓宇配電等用戶所有的10 kV配電室、箱變。

大數(shù)據(jù)平臺按層次劃分，一般分為3層：采集層、網(wǎng)絡層、中心平臺層，如圖1所示。用戶配電大數(shù)據(jù)平臺為了實現(xiàn)實時監(jiān)控配電室、箱變，需就地安裝各種儀表和設備，對配電設備的運行狀態(tài)以及運行環(huán)境進行實時監(jiān)控，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展，監(jiān)測方法和手段越來越多樣，采集設備越來越多元化，監(jiān)控也就越全面；同時用戶配電場所地理位置具有分散特性，網(wǎng)絡層采用互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡是最經(jīng)濟的選擇；中心平臺層為大數(shù)據(jù)平臺最上層，實時接收采集層上傳的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理、存儲、展示，結合歷史數(shù)據(jù)進行綜合分析判斷，完成數(shù)據(jù)的價值挖掘。

圖1 大數(shù)據(jù)平臺層次圖

1 大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)組成

1.1 采集層

完成配電室、箱變各種數(shù)據(jù)采集及初級變換處理。采集層采集數(shù)據(jù)類型包括電參量和非電參量， 電參量由保護測控設備、電力儀表等設備采集，非電參量由狀態(tài)感知設備及運行環(huán)境設備采集，如圖2所示。

圖2 采集層設備配置

采集層采集的電參量數(shù)據(jù)包括線(相)電壓、線(相)電流、有功功率、無功功率、功率因素、諧波含量、直流電源狀態(tài)、開關狀態(tài)、各種故障及告警信息等；采集的非電量數(shù)據(jù)包括變壓器溫度、觸頭溫度、環(huán)境溫(濕)度、水浸狀態(tài)、門禁狀態(tài)、煙感告警、視頻信息等。

采集層設備配置應依據(jù)無人值班標準設計，能對配電室、箱變達到全面監(jiān)控要求。同時，設備選擇應考慮新建和已建配電場地的安裝施工方便性。

1.2 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層處在采集層和中心層之間，起信息聯(lián)通橋梁作用。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，移動4G網(wǎng)絡已普及，極大滿足了電力系統(tǒng)對實時性的要求，同時也滿足了視頻信號對帶寬的需求，隨著5G網(wǎng)絡的發(fā)展，遠程視頻必將進一步滿足全方位監(jiān)視需求。

移動網(wǎng)絡的優(yōu)勢滿足了用戶配電地域的分散性接入平臺需求，同時安裝部署方便快捷，與有線寬帶網(wǎng)絡相比，移動互聯(lián)網(wǎng)更容易部署，可作為網(wǎng)絡層主要網(wǎng)絡接入方式。

因移動互聯(lián)網(wǎng)屬于公共網(wǎng)絡，網(wǎng)絡層必須采取縱向認證、傳輸加密等措施，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠性?/p>

1.3 中心層

中心層實時接收各配電室、箱變的采集數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行加工處理、存儲。中心層除了具備常規(guī)的電力系統(tǒng)五遙(遙測、遙信、遙調(diào)、遙控和遙視)功能外，還應具備運維管理功能，如設備管理、工單管理、各種報告管理等。

中心層采用B/S結構，提供遠程訪問服務，可在電腦端或者手機端進行系統(tǒng)訪問。

2 大數(shù)據(jù)平臺中心層

2.1 大數(shù)據(jù)平臺中心層硬件配置

采用服務器集群配置的網(wǎng)絡示意圖如圖3所示。對于自建中心大數(shù)據(jù)平臺，需要具備較強的維護能力，各種配置需要齊全，如網(wǎng)絡安全設備、不間斷供電設施等。

圖3 大數(shù)據(jù)平臺硬件配置網(wǎng)絡

而采用租用云空間服務的方式，則可以節(jié)省硬件采購和維護費用。這種方式只需要支持租用與接入規(guī)模相適應的計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡帶寬，并且具有很好的擴展性[2]。如圖4所示。

圖4 租用云計算硬件平臺

采集服務器、數(shù)據(jù)服務器、應用服務器采用集群模式部署，可根據(jù)接入規(guī)模靈活配置。功能分布如下。

采集服務器：接入配電室、箱變實時數(shù)據(jù)，并進行各種數(shù)據(jù)前期處理。

數(shù)據(jù)服務器：作為SCADA服務器。

高級應用服務器：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù)進行綜合分析預警。

WEB發(fā)布服務器：對外提供訪問服務，包括電腦端的WEB訪問和手機端的APP訪問。

工作站及大屏幕：值班人員監(jiān)視平臺。

2.2 大數(shù)據(jù)平臺主要功能

2.2.1 基礎平臺管理功能

基礎平臺管理功能主要包括權限管理、系統(tǒng)運行狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)存儲管理、報表管理等功能。

權限管理：對系統(tǒng)用戶進行角色分類，不同角色配置不同權限，保證不同用戶只能訪問權限內(nèi)的配電項目服務。

系統(tǒng)運行狀態(tài)管理：對平臺內(nèi)各服務器、工作站、應用軟件及網(wǎng)絡的運行狀態(tài)進行管理和控制。

數(shù)據(jù)存儲管理：包括實時數(shù)據(jù)存儲、歷史數(shù)據(jù)存儲。

報表管理：提供數(shù)據(jù)訪問接口，以及各種統(tǒng)計報表制作服務。

2.2.2 實時監(jiān)控功能

實時監(jiān)控功能主要包括SCADA功能、告警服務、數(shù)據(jù)發(fā)布。

血脂檢查的重點對象包括:1.有動脈粥樣硬化性心血管病病史者。2.有高血壓、糖尿病、肥胖、吸煙等多種心血管病危險因素者。3.有早發(fā)性心血管病家族史者（指男性一級直系親屬在55歲前或女性一級直系親屬在65歲前患缺血性心血管?。?，或有家族性高脂血癥患者。4.皮膚或肌腱黃色瘤及跟腱增厚者。

SCADA功能：數(shù)據(jù)處理、事故追憶、人機界面展示等。

告警服務：運行過程中的告警信息及時推送到客戶。

數(shù)據(jù)發(fā)布：采用B/S結構對外發(fā)布數(shù)據(jù)，WEB方式和APP方式同時支持。

2.2.3 設備管理功能

設備管理功能主要包括設備臺賬管理、設備缺陷管理、設備檢修管理。

設備臺賬管理：對配電主要設備的類型、編號、安裝地點、生成日期、投運日期、主要參數(shù)、配件清單進行登記管理，作為設備運行、維護、檢修的主要記錄和參考依據(jù)。

設備缺陷管理：對設備故障及異常、部件更換、設備變更等進行登記管理。

設備檢修具有提示功能，觸發(fā)條件可靈活設定，如指定時間提示、固定周期提示、累積運行時間提示、累積停運時間提示、一次連續(xù)運行時間提示、一次連續(xù)停機時間提示等，一個設備可設定多個提示內(nèi)容。

2.2.4 工單管理

工單管理，對代維過程中的現(xiàn)場服務進行登記管理。具備工單提醒、工單查詢以及工單過程管理功能，工單過程包含創(chuàng)建、審核、接單、執(zhí)行、評價五個階段。工單按照巡視工單、預試工單、安裝工單進行分類。不同工單均包含配電項目、日期、內(nèi)容、結果、執(zhí)行人等內(nèi)容，并提供資料文件作為附件進行詳細說明。

配套APP提供完整的工單流程管理功能，使用者可以在APP上快速處理工單各個流程，并可在工單流程內(nèi)啟動導航功能導航到具體配電場所。

2.2.5 高級應用

高級功能主要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)設備運行變化趨勢，集配電各類指標進行綜合統(tǒng)計分析，如提供變壓器運行效率分析、電能損耗分析、電能質(zhì)量分析、經(jīng)濟運行優(yōu)化分析等。

3 應用效果

大數(shù)據(jù)平臺自運行以來，在用戶配電系統(tǒng)運維過程中發(fā)揮了重要作用。以某工業(yè)園區(qū)箱變及配電室為列，系統(tǒng)對其中一個配電室的電容投切設備進行了告警，配合巡檢工作，發(fā)現(xiàn)了部分電容已損壞，圖5所示為功率因素曲線圖；另外，對其中1個315 kV·A的箱變變壓器多次短時間超負荷運行進行了預警，及時通知用戶進行處理，避免了高溫季節(jié)運行時設備長期超負荷運行的隱患，圖6所示歷史功率曲線。

圖5 功率因素曲線

圖6 負荷曲線

4 結語

大數(shù)據(jù)平臺在配電系統(tǒng)運行管理及維護中的應用，能解決用戶級配電系統(tǒng)的運行安全，切實達到無人值守的效果。為用戶搭建從被動應對到主動預防的安全、可靠、節(jié)能、高效的用電環(huán)境，能大大促進配電系統(tǒng)的建設和智能化發(fā)展，還能減員增效，提高配電服務管理水平和服務質(zhì)量，適應城市智能化發(fā)展。