基于時(shí)空決策模型的電力走廊精準(zhǔn)管控

蘇立， 李賓， 胡長華

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 中山供電局, 中山 528400)

0 引言

隨著現(xiàn)代電力改革的不斷深入，電力企業(yè)要提高自身的服務(wù)水平，發(fā)揮支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)的作用，必須要不斷改進(jìn)現(xiàn)有的管理方式，并借助現(xiàn)代化的管理理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)自身服務(wù)的飛速提升。對(duì)此，結(jié)合電力企業(yè)在管理改進(jìn)方面的需要，人們提出了不同的改進(jìn)方法，如劉向新結(jié)合電力企業(yè)的需要，提出在電力營銷線損中引入精益化的管理理念，并針對(duì)人為等不同的原因，制定了不同的策略和方法[1]；譚波等結(jié)合電力企業(yè)服務(wù)的需求，提出一種基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的差異化運(yùn)維策略，通過對(duì)輸電設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，進(jìn)而制定不同的運(yùn)行維修策略，以此更好地促進(jìn)自身內(nèi)部的管理，提高服務(wù)的質(zhì)量[2]；陳青松運(yùn)用設(shè)備定級(jí)的方式，制定差異化的設(shè)備運(yùn)維方式[3]，從而通過上述的分析，可以在不同的風(fēng)險(xiǎn)情況下采取不同的針對(duì)設(shè)備的維修策略。通過上述的研究看出，針對(duì)電力設(shè)備的管理中，人們采用了不同方法，從而促進(jìn)了電力部門的管理。但是，在傳統(tǒng)的精益管控中，特別是通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方式進(jìn)行管理中，只考慮設(shè)備本身的故障參數(shù)，而沒有考慮到天氣參數(shù)等給電力設(shè)備維修帶來的影響。對(duì)此，本文則在傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，借鑒層次分析法模型，以電力走廊作為研究對(duì)象，構(gòu)建運(yùn)維策略時(shí)空決策模型，并通過GIS空間平臺(tái)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行展示，進(jìn)而得到不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下運(yùn)維策略。

1 設(shè)計(jì)思路

在對(duì)電力走廊進(jìn)行精益化管控中，需要查看不同參數(shù)對(duì)電力走廊運(yùn)維策略制定的影響，然后根據(jù)影響程度制定不同的差異化的運(yùn)維措施。而影響程度的確定，是通過在該區(qū)域中發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)概率來決定。因此針對(duì)本文提出的精益化管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思路，可以用圖1表示。

2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

2.1 層次分析法

圖1 基于時(shí)空決策模型的精益化管理平臺(tái)

要獲得不同因素下發(fā)生故障的概率，首先需要?jiǎng)澐植煌娘L(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在本文中引入層次分析法，通過計(jì)算得到不同指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)而劃分其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是薩蒂等人于 20 世紀(jì) 70 年代提出的一種新型決策方法。它將多種因素層次化，并逐層比較其關(guān)聯(lián)因素，為分析和預(yù)測(cè)事物的發(fā)展提供依據(jù)。具體流程如圖 2 所示。

圖2 層次分析法具體步驟

層次分析法需要首先對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)所包含的各類因素進(jìn)行分析，并將這些因素按邏輯順序進(jìn)行分組，以形成有序的逐級(jí)層次結(jié)構(gòu)。然后針對(duì)每一層中各因素的相對(duì)重要性進(jìn)行比較，建立判斷矩陣。然后通過計(jì)算該矩陣的最大特征值及其相應(yīng)的特征向量，得到下一層次各要素對(duì)上一層次某要素的重要性次序，以建立相應(yīng)的權(quán)重向量。同時(shí)，為降低主觀影響和干擾，本文采用三標(biāo)度法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)估體系構(gòu)建

參考相關(guān)的文獻(xiàn)資料和電力走廊影響實(shí)際情況，本文選擇本體設(shè)備基建參數(shù)、歷史運(yùn)行參數(shù)、巡視缺陷、外力破壞、家族缺陷、雷電定位、氣象預(yù)報(bào)等作為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見圖3所示。

圖3 電力走廊線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

通過上述指標(biāo)體系看出，在制定不同的運(yùn)維策略時(shí)，本文除傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)以外，還引入了雷電定位和氣象預(yù)報(bào)參數(shù)，以此探討這兩個(gè)參數(shù)給線路故障的影響。

2.3 構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)上述的指標(biāo)，利用三標(biāo)度法求出對(duì)應(yīng)的比較矩陣，然后對(duì)各個(gè)因子的重要性次序，得到對(duì)應(yīng)的比較矩陣A。

3 基于GIS的時(shí)空信息管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)搭建

要實(shí)現(xiàn)對(duì)上述指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，必須要搭建信息化的平臺(tái)。該平臺(tái)的搭建采用基于GIS平臺(tái)的電力走廊空間信息圖形化應(yīng)用系統(tǒng)，結(jié)合移動(dòng)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)，遵循 SOA 架構(gòu)，確保技術(shù)先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)開放、架構(gòu)安全、運(yùn)行可靠、靈活擴(kuò)展，對(duì)外提供以Web Service 封裝為主的服務(wù)，以符合服務(wù)總線直接接入的要求；同時(shí)，集成交互的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)符合服務(wù)集成語義模型規(guī)范，以保證新建系統(tǒng)在數(shù)據(jù)架構(gòu)上符合企業(yè)集成、共享和協(xié)同的要求。

在具體的技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方面，采用J2EE技術(shù)架構(gòu)以Spring作為業(yè)務(wù)方法層組件、以Hibernate作為持久層組件輕量級(jí)的技術(shù)框架，數(shù)據(jù)集成采用SOA架構(gòu)模式，整體上是多層架構(gòu)的B/S系統(tǒng)，技術(shù)架構(gòu)圖4如下所示。

從技術(shù)邏輯上，系統(tǒng)共為三層。

1. 數(shù)據(jù)集成層：數(shù)據(jù)層包括與輸電線路相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，輸電線路數(shù)據(jù)重點(diǎn)包括地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、輸電線路通道數(shù)據(jù)、輸電線路設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)、桿塔圖紙數(shù)據(jù)、無人機(jī)圖像數(shù)據(jù)、工器具數(shù)據(jù)、備品備件數(shù)據(jù)、設(shè)備連接關(guān)系數(shù)據(jù)等。

2. 業(yè)務(wù)處理層：系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理采用J2EE技術(shù)的各種組件技術(shù)，并采用輕量級(jí)的J2EE技術(shù)框架，包括IOC框架Spring，MVC框架Webwork和OR-Mapping框架Hibernate，一方面保證系統(tǒng)的架構(gòu)穩(wěn)定性和效率，另一方面減少了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)開發(fā)效率，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本；同時(shí)這些技術(shù)是開源的，開放性可以滿足底層維護(hù)的需要。

3. 應(yīng)用展現(xiàn)層：輸電線路全維度監(jiān)控平臺(tái)基于GIS進(jìn)行展示，功能通過Ajax技術(shù)與JSP技術(shù)相結(jié)合的方式，采用瀏覽器操作滿足客戶操作和觀感的需求，并能滿足各種接入終端的個(gè)性化訪問需求。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

結(jié)合上述的整體架構(gòu)，將其功能設(shè)計(jì)分為Web端和移動(dòng)端，具體的功能模塊見圖5所示。

通過上述功能模塊設(shè)計(jì)看出，本文的設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用性，分別設(shè)計(jì)了Web端和APP智能端，由此通過該部分功能的設(shè)計(jì)，可以讓維修管理人員通手機(jī)即可完成對(duì)電力走廊全景的查看，實(shí)時(shí)分析不同路段下故障出現(xiàn)的概率。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

結(jié)合上述的開發(fā)技術(shù)，可以得到圖6 所示的VR電力走廊全景圖。

同時(shí)，根據(jù)上述的層次分析法，以外力破壞指標(biāo)為例，通過對(duì)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分，然后結(jié)合某區(qū)段電力電纜線路發(fā)生的故障次數(shù)，可以得到的不同區(qū)域外力破壞熱力圖，如圖7所示。

5 總結(jié)

根據(jù)上述的圖7結(jié)果看出，在不同的區(qū)域地段，電力走廊受到外力破壞的可能程度不同。如在顏色較深的地方，其受到外力破壞的可能性越大，對(duì)此在對(duì)該部分區(qū)域的運(yùn)維策略的制定中，需要結(jié)合外力破壞的原因制定相關(guān)的措施，從而開展有針對(duì)性的個(gè)性化電力設(shè)施維修服務(wù)。而通過上述的研究看出，運(yùn)維策略時(shí)空決策模型的本質(zhì)就是通過計(jì)算不同因子產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的概率，然后根據(jù)該概率標(biāo)記不同的警戒顏色，進(jìn)而為當(dāng)前不同因素下的運(yùn)維策略制定提供參考，以此更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域段的精細(xì)化管理。

圖4 技術(shù)架構(gòu)圖

圖6 VR全景電力走廊

圖7 電力走廊外力破壞熱力圖