淺談基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電網(wǎng)設(shè)備全生命監(jiān)測(cè)分析

鄒帥

摘要：通過(guò)針對(duì)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電網(wǎng)設(shè)備全生命監(jiān)測(cè)分析技術(shù)應(yīng)用，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與電力領(lǐng)域電網(wǎng)資產(chǎn)設(shè)備全生命周期監(jiān)測(cè)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備管理、全息畫(huà)像及預(yù)警分析，有效實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)的追溯、動(dòng)態(tài)狀態(tài)評(píng)估。該文從研究背景、意義、技術(shù)狀況、研究難點(diǎn)及解決方案方面分別進(jìn)行了綜述，并對(duì)電力物資業(yè)務(wù)的信息化建設(shè)實(shí)施效果進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電力；物資；信息化；預(yù)采購(gòu)

中圖分類號(hào)：N945.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2018）33-0203-02

1研究背景

目前，國(guó)內(nèi)一些技術(shù)較為領(lǐng)先的風(fēng)力發(fā)電制造廠商針對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息分析技術(shù)投入了較大的研發(fā)力量，主要是通過(guò)對(duì)發(fā)電設(shè)備各關(guān)鍵單元模塊加裝傳感器，進(jìn)行針對(duì)溫濕度、電機(jī)負(fù)荷、覆冰信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行展示，但利用大數(shù)據(jù)挖掘分析方法進(jìn)行設(shè)備全生命周期的研究正處于發(fā)展探索階段。該文通過(guò)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路，基于發(fā)電設(shè)備各單元模塊的運(yùn)行狀態(tài)、模塊故障、使用時(shí)長(zhǎng)等全生命周期信息進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，通過(guò)高速的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本采集，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)資源池，通過(guò)多維度的研究方法進(jìn)行設(shè)備狀況監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的數(shù)據(jù)追溯、動(dòng)態(tài)狀態(tài)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)預(yù)警。

2研究意義

該文基于大數(shù)據(jù)挖掘、分析技術(shù)應(yīng)用，研究并分析電力設(shè)備從可研論證到報(bào)廢退役整個(gè)壽命周期的數(shù)據(jù)及管理模式，通過(guò)設(shè)備信息管理系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、微氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和相關(guān)事件信息的接入，拓展設(shè)備缺陷的狀態(tài)診斷維度、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估與預(yù)警功能，提高運(yùn)維決策的針對(duì)性和設(shè)備全壽命過(guò)程的管控能力，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性和使用效率。

3技術(shù)狀況

電網(wǎng)設(shè)備全生命周期監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，基于空間聚類算法，從電力PMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等信息系統(tǒng)中獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)資源池，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，計(jì)算出多種場(chǎng)景下的正常標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警閾值計(jì)算和預(yù)測(cè)，用于支撐電網(wǎng)運(yùn)行各類設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備故障的實(shí)時(shí)預(yù)警。同時(shí)，以平臺(tái)分析結(jié)果為設(shè)備使用壽命、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用投入、人員投入等提供參考依據(jù)。

4技術(shù)路線

如上圖所示，系統(tǒng)采用“七橫三縱”的松耦合架構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)架構(gòu)由數(shù)據(jù)源層（原始數(shù)據(jù)層）、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)支撐層，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用層、平臺(tái)層的七層結(jié)構(gòu)及三個(gè)規(guī)范體系共同組成。

5系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1區(qū)域設(shè)備管理

該模塊是整個(gè)平臺(tái)的綜合可視化界面，利用多種可視化技術(shù)手段（GIS、可視化圖表等），展示監(jiān)控設(shè)備的區(qū)域性風(fēng)險(xiǎn)分布，風(fēng)險(xiǎn)所占比例按照電網(wǎng)設(shè)備的種類進(jìn)行分配，根據(jù)3個(gè)設(shè)備狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（狀態(tài)正常、狀態(tài)預(yù)警、狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）對(duì)不同的電網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行綜合展示。

5.2設(shè)備全息畫(huà)像

設(shè)備全息畫(huà)像實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)就行查詢，涵蓋了設(shè)備管理的全過(guò)程數(shù)據(jù)，從物資采購(gòu)、基建安裝、運(yùn)行維護(hù)、退役等一系列的設(shè)備過(guò)程信息統(tǒng)計(jì)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)建立設(shè)備基本信息庫(kù)（物資采購(gòu)信息、設(shè)備基本信息等）、設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（臺(tái)帳參數(shù)和設(shè)備投運(yùn)前的試驗(yàn)參數(shù)等）、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（線路及設(shè)備運(yùn)行信息、檢修作業(yè)參數(shù)等）、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（檢修試驗(yàn)參數(shù)、缺陷/故障參數(shù)）等，實(shí)現(xiàn)對(duì)多維度的數(shù)據(jù)就行分析，基于設(shè)備的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，形成對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)的動(dòng)態(tài)描述。

5.3設(shè)備預(yù)警分析

設(shè)備預(yù)警模塊主要是基于設(shè)備的多維度數(shù)據(jù)，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析算法，對(duì)高維信息進(jìn)行處理，挖掘設(shè)備狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行定量指標(biāo)分析，如設(shè)備故障、缺陷中的要害點(diǎn)的識(shí)別，依據(jù)特殊設(shè)備狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型的構(gòu)建方式，利用歷史數(shù)據(jù)及新進(jìn)樣本，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析預(yù)測(cè)。通過(guò)協(xié)同過(guò)濾算法，對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)更新補(bǔ)正，及時(shí)、準(zhǔn)確地排除設(shè)備異常狀態(tài)參數(shù)并進(jìn)行分析，通過(guò)可視化技術(shù)實(shí)時(shí)展示地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)圖譜、靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)時(shí)序差異對(duì)比等信息。同時(shí)，對(duì)于具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，并將結(jié)果生成報(bào)告。

6關(guān)鍵技術(shù)

6.1建立電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)模型

通過(guò)建立設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，將大數(shù)據(jù)挖掘方法引入到電力設(shè)備狀態(tài)評(píng)估中，對(duì)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)打分并對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，以設(shè)備故障診斷分析結(jié)果，基于電網(wǎng)設(shè)備海量數(shù)據(jù)，通過(guò)邏輯關(guān)系的建立，運(yùn)用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)指標(biāo)的深度融合，將電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)量化，形成了直觀的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。

6.2建立電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)模型

通過(guò)聯(lián)動(dòng)模型的建立，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的異常狀態(tài)信息與設(shè)備進(jìn)行全景展示，自動(dòng)分析出設(shè)備故障及缺陷狀態(tài)，并對(duì)異常參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，通過(guò)多維度采集數(shù)據(jù)的迭代，形成有效的數(shù)據(jù)交互和同步，并將采集數(shù)據(jù)與電網(wǎng)設(shè)備資源進(jìn)行高度整合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

6.3建立電網(wǎng)設(shè)備全息畫(huà)像

建立電網(wǎng)設(shè)備全息畫(huà)像，記錄設(shè)備的全生命周期數(shù)據(jù)，從全壽命資產(chǎn)和質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合各階段的管控措施將設(shè)備管理形成可“溯源”，節(jié)省60%—80%的調(diào)查工作時(shí)間，提高設(shè)備管理水平。

7結(jié)束語(yǔ)

該文通過(guò)將大數(shù)據(jù)挖掘分析應(yīng)用于電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期管理進(jìn)行分析，有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用率、使用壽命的全過(guò)程監(jiān)控，建設(shè)設(shè)備維護(hù)及維修成本，同時(shí)建設(shè)人力資源的投入，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢查、消缺全過(guò)程管理的關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)控，通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)重復(fù)發(fā)生缺陷的設(shè)備類型進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，提升缺陷流程的閉環(huán)管理水平，支撐電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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