基于云計算智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)可視化管理平臺設(shè)計

屠智輝

（廣東圣輝電力工程有限公司 廣東省佛山市 528300）

1 智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)管理主平臺

建設(shè)智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)管理主平臺，接入核心區(qū)設(shè)備狀監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、生產(chǎn)資源調(diào)配數(shù)據(jù)、綜合能源數(shù)據(jù)、 電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)、智能電表數(shù)據(jù)、客戶用電信息數(shù)據(jù)，整合現(xiàn)有計量自動化、配網(wǎng)自動化、地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，按照業(yè)務(wù)需求，對接入數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、梳理，并與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的智能化、精益化、自動化管理。

針對專業(yè)受眾——圍繞“智能可靠、友好互動、綠色高效” 主題，基于各類實時/準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)，應(yīng)用新一代智能電網(wǎng)技術(shù)， 構(gòu)建國際一流的配電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，實現(xiàn)對“中德智能制造國際合作示范區(qū)”核心區(qū)電網(wǎng)態(tài)勢感知的可視化管理。

針對非專業(yè)化受眾——通過實物布置、交互互動等方式， 直觀展示“中德智能制造國際合作示范區(qū)”核心區(qū)可靠供電、智能運(yùn)維、能源效率、節(jié)能減排、多元化用電服務(wù)水平，構(gòu)建國際一流配電網(wǎng)的面向客戶的“可理解、可感知、可參與”的智能電網(wǎng)展示中心。

平臺技術(shù)路線如圖1 所示。

平臺技術(shù)方案如下：

電網(wǎng)資源全面數(shù)字化。結(jié)合現(xiàn)狀構(gòu)建電網(wǎng)資源、環(huán)境、資產(chǎn)等數(shù)字化描述體系，完善相關(guān)信息系統(tǒng)，推進(jìn)電網(wǎng)資 源的全面數(shù)字化。

建立數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成數(shù)據(jù)共享發(fā)布體系。結(jié)合數(shù)據(jù)共享需求，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，建立數(shù)據(jù)共享規(guī)范。

開展數(shù)據(jù)接口建設(shè)，涵蓋電網(wǎng)主要數(shù)據(jù)。基于現(xiàn)有信息系統(tǒng)或新建系統(tǒng)，通過公共數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)接口等方式，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)共享。

電網(wǎng)全景業(yè)務(wù)可視化。貫穿“規(guī)劃、基建、運(yùn)維” 等電網(wǎng)全過程，關(guān)聯(lián)圖片、文檔、音視頻、電網(wǎng)三維模型等非 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過二/三維可視化技術(shù)實現(xiàn)智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的可視化展示。

2 智能電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)管理子平臺

2.1 配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能調(diào)配

配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能技術(shù)以實現(xiàn)人員、車輛、工器具的高效調(diào)配為目標(biāo)，運(yùn)用環(huán)境智能感知技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、安全 信息傳輸技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)分析的輔助決策和主動預(yù)警等技 術(shù)，實現(xiàn)人員、車輛、工器具的智能調(diào)配管理。

配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能調(diào)配是以“智能感知、數(shù)據(jù)融合和智能決策”為導(dǎo)向，利用射頻自動識別RFID 技術(shù)、智能設(shè)備感知技術(shù)，通過計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能平臺架構(gòu)采用主站與移動端一體化建設(shè)模式，可實現(xiàn)靈活高效的系統(tǒng)部署。依托RFID 標(biāo)簽智能識別手段，結(jié)合綜合狀態(tài)傳感器、智能可佩戴設(shè)備、可移動終端等感知技術(shù)設(shè)備，構(gòu)建智能電網(wǎng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息的全方位監(jiān)控及互聯(lián)互通。信息通過安全防護(hù)系統(tǒng)傳至應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器對信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。用戶通過移動終端 APP 或桌面客戶端實時獲取設(shè)備信息，極大提高了工作效率。

2.1.1 配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能調(diào)配平臺架構(gòu)

配網(wǎng)生產(chǎn)資源智能調(diào)配平臺架構(gòu)包括：感知層、接入層、應(yīng)用層。

圖1：總體技術(shù)路線圖

感知層：RFID 標(biāo)簽、閱讀器、手持終端（讀寫裝置） 接入層：RFID 標(biāo)簽的感知數(shù)據(jù)通過無線、有線網(wǎng)絡(luò)接入平臺；

應(yīng)用層：利用物聯(lián)網(wǎng) RFID、智能傳感、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合有效的監(jiān)管手段和過程管控機(jī)制，從優(yōu)化安全生 產(chǎn)全過程管控角度，實現(xiàn)運(yùn)維作業(yè)人員的人、設(shè)備、流程的一體化智能管理，提升運(yùn)維作業(yè)的精益化管理水平。

2.1.2 功能描述

（1）人員管理：對運(yùn)維人員進(jìn)行智能化身份識別、身份信息采集、人員定位，對將進(jìn)入工作場所人員根據(jù)工作票信息數(shù) 據(jù)進(jìn)行進(jìn)入權(quán)限、資質(zhì)、數(shù)量、位置信息的智能化判別，實現(xiàn) 運(yùn)維作業(yè)人員管理，提高管控精度。

（2）車輛管理：對運(yùn)維車輛包括外協(xié)隊伍車輛進(jìn)行智能化身份識別、運(yùn)用統(tǒng)一的掌上調(diào)度 APP，結(jié)合電力設(shè)施地理位置信息，通過車輛定位可以進(jìn)行施工、搶修路線軌跡實時查看，全局調(diào)度車輛使用，提高車輛的應(yīng)用效率。

（3）工器具管理：

1.智能判別：對工器具、儀器儀表、備品備件等進(jìn)行智能化身份識別，對出庫的物品根據(jù)工作票信息數(shù)據(jù)進(jìn)行物品類 型、數(shù)量要求的智能化判別。

2.有效管理：實現(xiàn)倉儲技術(shù)制定、入庫管理、庫存管理、 出庫管理，做到倉庫物品不丟失、不損耗、不生銹。

（4）智能門禁：

1.實現(xiàn) RFID 讀寫器的門禁開鎖作用，將每條運(yùn)維、巡視計劃通過后臺同步到RFID 讀寫器之上，授予 RFID 讀寫器相應(yīng)時間段內(nèi)的門禁開鎖功能，超過對應(yīng)的工作時間，RFID 讀寫器將失去門禁解鎖功能；

2.實現(xiàn)當(dāng)日工作計劃門禁和 RFID 讀寫器的唯一關(guān)聯(lián)，防止工作地點的錯誤，確保工作任務(wù)地點的準(zhǔn)確性，確保門徑管 理的安全、可靠，全面提升精益化管理水平。

作業(yè)管理：對變電站、配電房等的所有間隔進(jìn)行標(biāo)識定位，當(dāng)工作間隔和工單信息匹配不上時，后臺發(fā)出告警提示 功能，確保工作間隔和實際間隔的一致性，確保任務(wù)的準(zhǔn)確性 及完整性。對作業(yè)人員未正確佩戴安全帽和穿著工作服等情況 進(jìn)行告警。

狀態(tài)感知：在開閉所、配電房、環(huán)網(wǎng)柜等重要配網(wǎng)場所和關(guān)鍵配網(wǎng)設(shè)備部署傳感標(biāo)簽，進(jìn)行溫度、濕度、水位等環(huán)境信息的采集。信息實時上傳查看，實現(xiàn)環(huán)境信息的越限告警、危險預(yù)警等功能。

2.2 智能電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測平臺

接入智能電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，集成巡視、試驗、檢修等獲得的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，再結(jié)合調(diào)度SCADA、氣象等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用邊緣計算、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)自感知、自告警、自診斷、自評價，并自動發(fā)起設(shè)備缺陷處理，輔助開展設(shè)備故障搶修。更進(jìn)一步指導(dǎo)設(shè)備年度運(yùn)維、試驗、特巡特維、機(jī)巡策略制定，輔助設(shè)備物資品控及全生命周期管理。

（1）通過對調(diào)度保護(hù)、站端行波測距、氣象環(huán)境監(jiān)測以及雷電定位等數(shù)據(jù)信息的匯總分析，實現(xiàn)對輸電線路跳閘故障的及時診斷和快速定位。并且對輸電線路跳閘進(jìn)行故障査線，同時指導(dǎo)調(diào)度決策。結(jié)合氣象、環(huán)境等，開展跳閘統(tǒng)計分析，指導(dǎo)開展線路運(yùn)維及立項改造。

（2）監(jiān)測平臺綜合利用主變壓器油色譜異常分析、GIS 局部放電檢測等在線監(jiān)測信息；缺陷趨勢以及預(yù)試趨勢等生產(chǎn)信息；CVT 二次電壓異常分析、主變壓器負(fù)荷油溫等運(yùn)行信息，開展智能電網(wǎng)設(shè)備綜合監(jiān)測和多種狀態(tài)信息綜合處理分析，為掌握設(shè)備健康狀態(tài)、優(yōu)化設(shè)備管控策略，提供設(shè)備狀態(tài)綜合預(yù)警信息。

（3）通過對設(shè)備檢修、預(yù)試等各類生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)的收集和分析，同時綜合多種評價信息構(gòu)建科學(xué)的評價模型，對智能電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行基準(zhǔn)狀態(tài)評價和智能綜合評價。為制定智能電網(wǎng)設(shè)備基準(zhǔn)運(yùn)營維護(hù)策略、系統(tǒng)整體風(fēng)險管控策略，得出智能電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)綜合評價結(jié)果。

（4）變電站作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。智能巡檢機(jī)器人，采用自動巡檢、數(shù)字自動識別記錄、人像自動抓拍等多種智能技術(shù)，為變電站提供了完整的監(jiān)控架構(gòu)，可以實現(xiàn)的自動采集、自動分析和自動報警，在極大地提高了智能運(yùn)維水平的同時，大大減少了運(yùn)維工作量，為日益提高的電網(wǎng)設(shè)備保障要求和人工成本越來越高之間的矛盾，提供了可持續(xù)的解決方案。

（5）智能電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)合電網(wǎng)設(shè)備綜合臺賬；設(shè)備試驗、缺陷信息等全生命周期數(shù)據(jù)，開展設(shè)備數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)對比、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分布規(guī)律等多維度分析。在此基礎(chǔ)上，制定一系列設(shè)備管理輔助決策，以公司主要設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險評估結(jié)果為基礎(chǔ)，綜合考慮影響設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)策略的各種約束，采用數(shù)據(jù)分析方法對設(shè)備壽命進(jìn)行評價。最后給出了運(yùn)行維護(hù)策略的優(yōu)化方案。

（6）變電站綜合監(jiān)控進(jìn)行了整合優(yōu)化并智能聯(lián)動，滿足了智能電網(wǎng)系統(tǒng)“減員增效”的需求。高清監(jiān)控使圖像細(xì)節(jié)更清晰、監(jiān)控范圍更廣、單位面積監(jiān)控點更少，可以有效提高監(jiān)控效能，減少設(shè)備投資。智能分析變“被動監(jiān)控”為“主動監(jiān)控”，防患于未然，在事件發(fā)生初期就能及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行控制。無線監(jiān)控采用3G 技術(shù)，支持單兵系統(tǒng)的同時，還支持車載應(yīng)急指揮，能滿足惡劣環(huán)境下的監(jiān)控需求。

（7）集成智能配電房、電纜溝機(jī)器人等智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析與告警，輔助發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和提供運(yùn)維策略。

2.3 智能電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測平臺

環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域主要目的是在災(zāi)害情況下，實時監(jiān)測及預(yù)測災(zāi)害信息，為電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整、應(yīng)急搶修提供決策支持。監(jiān)測的環(huán)境包括山火、雷雨信息以及環(huán)境施工視頻。

2.3.1 電網(wǎng)山火風(fēng)險防控輔助決策

集成電網(wǎng)地理信息、設(shè)備生產(chǎn)信息、衛(wèi)星紅外遙感、氣象環(huán)境監(jiān)測、地形植被信息、風(fēng)云四號衛(wèi)星等，開展山火監(jiān)測及 預(yù)警，評估線路山火跳閘風(fēng)險，指導(dǎo)供電局故障巡線，為線路 故障跳閘強(qiáng)送提供輔助決策。

2.3.2 雷暴監(jiān)測預(yù)警及線路防雷運(yùn)維技術(shù)支持

集成電網(wǎng)地理信息、設(shè)備生產(chǎn)信息、氣象環(huán)境監(jiān)測、雷電定位信息、防雷改造信息等，開展雷雨監(jiān)測及趨勢預(yù)測，評估 雷雨對電網(wǎng)影響，指導(dǎo)線路雷雨天氣現(xiàn)場防范及改造策略。

2.3.3 電網(wǎng)外力破壞智能監(jiān)視及風(fēng)險預(yù)警

集成電網(wǎng)地理信息、設(shè)備生產(chǎn)信息、氣象環(huán)境監(jiān)測、線路隱患信息、施工黑點信息、圖像視頻監(jiān)測等，開展圖像視頻監(jiān) 測、外力破壞預(yù)警，評估線路通道違章施工、樹障、漂浮物等風(fēng)險，實時指導(dǎo)防范外力破壞。

2.3.4 電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境微氣象監(jiān)測及風(fēng)險預(yù)警

集成電網(wǎng)地理信息、設(shè)備技術(shù)參數(shù)信息、智能配電房環(huán)境監(jiān)測信息、中壓電纜溝環(huán)境監(jiān)測信息等，評估溫度、濕度、雨水對設(shè)備的影響，指導(dǎo)現(xiàn)場防范及改造策略。

2.4 綜合能源系統(tǒng)管理平臺

在當(dāng)前國家電力改革的大環(huán)境下，能源互聯(lián)網(wǎng)以“創(chuàng)新”為核心，技術(shù)、服務(wù)、商務(wù)三者為出發(fā)點，針對增量的能源網(wǎng)絡(luò)與客戶的能源設(shè)施，構(gòu)建區(qū)域性綜合能源服務(wù)平臺，開放式融合多種清潔能源和多元新型負(fù)荷，以適應(yīng)城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求。積極開展區(qū)域性配售電服務(wù)、客戶能源資產(chǎn)代管代維服務(wù)、客戶能效審計服務(wù)等新型業(yè)務(wù)。

綜合能源系統(tǒng)管理平臺包含三層結(jié)構(gòu)：設(shè)備層、通信層、系統(tǒng)層。綜合能源管理系統(tǒng),依托新聯(lián)能源綜合服務(wù)云平臺,采用部署在用戶現(xiàn)場的各類傳感器,通過自主知識產(chǎn)權(quán)的綜合組網(wǎng)技術(shù),對電水、氣(汽)、熱等能源數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集,徹底扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的粗放式能源數(shù)據(jù)采集方式；系統(tǒng)通過對各項能源數(shù)據(jù)在線監(jiān)測和分析，準(zhǔn)確、直觀地把握企業(yè)的能源消耗;通過系統(tǒng)提供的各種用能分析模型,發(fā)現(xiàn)用能中的漏綜合能源管理系統(tǒng),依托新聯(lián)能源綜合服務(wù)云平臺,采用部署在用點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接。

2.5 客戶計量大數(shù)據(jù)分析診斷平臺

全面接入配電終端、負(fù)控終端、智能電表、電壓監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析深入挖掘數(shù)據(jù)背后的價值，實現(xiàn)以下功能：

2.5.1 客戶平均停電時間準(zhǔn)實時統(tǒng)計分析

通過對配電終端、負(fù)控終端、智能電表停復(fù)電數(shù)據(jù)挖掘分析，并與業(yè)務(wù)系統(tǒng)計劃停電數(shù)據(jù)、緊急消缺停電數(shù)據(jù)、調(diào)度系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)勾稽分析，實現(xiàn)客戶停電事件的監(jiān)測、分析與故障 搶修派工與閉環(huán)管理，實現(xiàn)客戶平均停電時間的自動校核與統(tǒng)計。

2.5.2 客戶電能質(zhì)量診斷及分析

通過對配電終端、負(fù)控終端、智能電表、電壓監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘分析，實現(xiàn)客戶電壓質(zhì)量監(jiān)測，并可以實現(xiàn)客戶電能質(zhì)量從狀態(tài)預(yù)警、實時監(jiān)測到施工整改的閉環(huán)管式管理模式。還可以對變電站、線路、臺區(qū)電壓問題原因進(jìn)行多角度綜合數(shù)據(jù)輔助分析，進(jìn)一步提高低電壓臺區(qū)模塊關(guān)聯(lián)式管控，對臺區(qū)改造效果進(jìn)行評估。

2.5.3 客戶用電信息診斷及分析

基于非侵入式客戶用電信息采集設(shè)備采集的客戶設(shè)備用 電數(shù)據(jù)的精細(xì)化分析，實現(xiàn)對客戶能源能耗和用能行為的監(jiān) 測，包括：日、月、年的能源消耗統(tǒng)計，峰、平、谷用能動態(tài) 變化跟蹤，用能設(shè)備異常告警，能源消耗預(yù)測，能源消費行為特征描繪等。對能源計量數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗分析，制定節(jié)能與需求側(cè)管理策略，并與客戶互動，實現(xiàn)能源優(yōu)化利用。

基于配變/負(fù)控終端、關(guān)口計量數(shù)據(jù)、用戶內(nèi)部安裝的分項計量采集設(shè)備，實現(xiàn)對計量數(shù)據(jù)的實時多維度統(tǒng)計分析，實現(xiàn)能源消耗的準(zhǔn)確計量和臺區(qū)同步線損的實時準(zhǔn)確統(tǒng)計，及時發(fā)出線損異常告。