自動化運維智能巡檢與綜合告警系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

趙憲中 侯梓浪 顏恒生 羅康寧 陳炫安

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司云浮供電局 廣東省云浮市 527300 2.廣州普瑞特電子技術(shù)有限公司 廣東省廣州市 510630）

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展推動下，各類電力企業(yè)蓬勃發(fā)展。但是許多企業(yè)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)以大規(guī)模方式快速增長的同時，運維安全已經(jīng)成長為限制企業(yè)發(fā)展嚴重問題。只有信息化技術(shù)應(yīng)用設(shè)備資源，從源頭上提高企業(yè)綜合運維能力，才能有效推動電力企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，達到安全生產(chǎn)目的。

1 案例分析

在我國變電站開始落實無人值守技術(shù)改造后，技術(shù)革新迅速傳播至全國各個電力企業(yè)，推動變電站展開深度建設(shè)。某地區(qū)擁有220kV、66kV 等不同規(guī)模變電站若干座，各類電廠也超過30 座，這讓自動化變電站迎來新一輪建設(shè)，各類電力企業(yè)也開始關(guān)注維護系統(tǒng)開發(fā)工作。內(nèi)容主要包含以下方面：減少過多人力成本支出的自動化運維，并提供智能巡檢服務(wù)，以及與之配套的告警模塊。在該地區(qū)應(yīng)用該系統(tǒng)后，不僅提升整體運維能力，有效降低人力成本。同時，系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)某個變電站故障，會通過告警模塊第一時間通知相關(guān)技術(shù)人員，可以達到以最短時間趕到現(xiàn)場，并以系統(tǒng)提供相關(guān)反饋，提升維修質(zhì)量。在運行半年后，該地區(qū)整體供電能力有效提高，供電也可以保持良好穩(wěn)定性，值得向全國范圍推廣該系統(tǒng)，進而推動我國電力行業(yè)全面升級。

2 自動化運維智能巡檢系統(tǒng)

2.1 總體架構(gòu)

該自動化運維智能巡檢系統(tǒng)構(gòu)成可以分解為：主要由作為子站的智能巡檢、作為主站的智能診斷、以及相應(yīng)MDS 與SG-MDS 等系統(tǒng)，其總體架構(gòu)可以用圖1 表示。

圖1：總體架構(gòu)

不同子系統(tǒng)可以將其功能整理為以下內(nèi)容：

2.1.1 智能巡檢

借助傳感網(wǎng)，配合現(xiàn)場總線，可以對設(shè)備當(dāng)前運行情況實時監(jiān)控，并整理工況數(shù)據(jù)，對后續(xù)設(shè)備評價提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息[1]。也負責(zé)接收來自主站控制指令，從而幫助部分故障設(shè)備實現(xiàn)自愈性修復(fù)，恢復(fù)正常運維情況。

2.1.2 智能診斷

對于設(shè)備當(dāng)期運行狀態(tài)準(zhǔn)確評價，并做好故障數(shù)學(xué)建模，提供故障處理科學(xué)策略。從實時數(shù)據(jù)信息，以及設(shè)備以往數(shù)據(jù)，綜合評價設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài)，并做到故障推理工作。設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài)可以通過可視化方式展示，故障信息也可以做到實時顯示，從分析結(jié)果出發(fā)，落實相關(guān)檢修策略，而相關(guān)人員可以通過運維管理，使用系統(tǒng)功能。

2.1.3 MDS 系統(tǒng)

將診斷結(jié)果，以及現(xiàn)在運維情況，包括設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)與故障相關(guān)信息全部投影在監(jiān)控畫面中，以此為依據(jù)，開展業(yè)務(wù)，對于決策科學(xué)調(diào)整。

2.1.4 SG-MDS 系統(tǒng)

和MDS 保持縱向貫通狀態(tài)，從而實現(xiàn)對變電站運維情況科學(xué)監(jiān)控，并借助設(shè)備故障情況、巡檢數(shù)據(jù)，以及相關(guān)保養(yǎng)記錄，為決策提供輔助信息，并自動生成運維報告[2]。

2.2 數(shù)據(jù)架構(gòu)

變電站自動化運維智能巡檢系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)架構(gòu)與SG-CIM 架構(gòu)保持一致，例如支撐應(yīng)用、組織應(yīng)用等。而以數(shù)據(jù)特點出發(fā)，可以將數(shù)據(jù)劃分成具有整體框架的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、不具有框架功能的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及負責(zé)管理設(shè)備使用情況的實時數(shù)據(jù)[3]。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要是行數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)庫負責(zé)存儲，可以借助二維表結(jié)構(gòu)對其運算邏輯進行表達一種可實現(xiàn)數(shù)據(jù)，比如展開業(yè)務(wù)所需要信息數(shù)據(jù)。而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要是文檔、圖片等內(nèi)容，在存入系統(tǒng)時要將其預(yù)先處理。而實時數(shù)據(jù)主要面向設(shè)備，檢定在生產(chǎn)流程是否存在狀態(tài)異常，并記錄問題位置。本系統(tǒng)和MDS、變電站控制等系統(tǒng)以共享方式完成數(shù)據(jù)溝通，主要通過現(xiàn)場總線、SQL 等完成數(shù)據(jù)共享。

2.3 物理架構(gòu)

硬件組成涉及內(nèi)容較多，包括但不限于通過采集設(shè)備構(gòu)建的傳感組網(wǎng)、作為子站使用的智能巡檢、作為主站使用的智能診斷、可由技術(shù)人員突破空間與時間限制的移動終端、負責(zé)對重要數(shù)據(jù)備份設(shè)備構(gòu)成。借助現(xiàn)有發(fā)電站不同層次具有松散耦合，從而完成數(shù)據(jù)信息自動采集，并將診斷數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)共享，做到全面維持自動化運維，以及智能巡檢穩(wěn)定開展?？梢詫⑽锢砑軜?gòu)以圖2 表示。

圖2：物理架構(gòu)

而負責(zé)對變電站機械設(shè)備實際運行情況收集數(shù)據(jù)信息的傳感器，要保證其安裝要在當(dāng)前設(shè)備真實運行環(huán)境落實，并借助無線組網(wǎng)技術(shù)，完成設(shè)備間數(shù)據(jù)通信，并不會對當(dāng)前正在使用設(shè)備產(chǎn)生影響[4]。

3 綜合告警系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)構(gòu)架

對于告警系統(tǒng)，應(yīng)該從其功能角度把系統(tǒng)劃分為以下四種模塊，保障告警系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.1.1 通訊接口

在自動運維系統(tǒng)中，其通訊功能需要對接發(fā)電站監(jiān)控與主站調(diào)度兩個系統(tǒng)。發(fā)電站監(jiān)控借助系統(tǒng)各項監(jiān)控裝置，采集設(shè)備當(dāng)前運行情況，并以數(shù)據(jù)方式向系統(tǒng)發(fā)送，將控制指令發(fā)送給逆變器，并利用IEC-104 通信協(xié)議，完成不同功能模塊相互通信。而主站調(diào)度則是借助各種監(jiān)控子系統(tǒng)，配合遠程通信，將大量數(shù)據(jù)信息以電信號方式與主站相連，達到通信目的。接口內(nèi)擁有AGC/AVC 信息，則增設(shè)電表，借助監(jiān)控系統(tǒng)對電力設(shè)備運行情況實時監(jiān)管，通過電網(wǎng)完成信息輸送[5]。

3.1.2 數(shù)據(jù)采集

監(jiān)控系統(tǒng)采用ICE870-5-104 協(xié)議進行內(nèi)部通信，實現(xiàn)變電站調(diào)度功率信息的自動采集及數(shù)據(jù)加工處理。以按照規(guī)范操作檢查采集信息，將部分無用，甚至?xí)蓴_正常數(shù)據(jù)使用這部分信息全部篩除，避免被系統(tǒng)二次使用，造成信息冗余[6]。同時，調(diào)度系統(tǒng)在接收運行命令后，將其存儲到數(shù)據(jù)庫中，方面以后對數(shù)據(jù)調(diào)動。并提供手動錄入系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)功能，進一步保證系統(tǒng)高效運行。

3.1.3 監(jiān)管運行

告警系統(tǒng)支持在人機交互監(jiān)控設(shè)備上使用，相關(guān)人員可借助人機交互設(shè)備實現(xiàn)供電站及供電系統(tǒng)的全面監(jiān)控；供電站的主要監(jiān)控對象包括當(dāng)前正在使用的機械設(shè)備及各類開關(guān)設(shè)備運行參數(shù)等，例如母線有功功率、無功功率，響應(yīng)狀態(tài)變化等各項內(nèi)容。其中，狀態(tài)變化又可以劃分成因為保護裝置啟動、自動控制誤操作產(chǎn)生自動變化、控制系統(tǒng)發(fā)出信號指令產(chǎn)生受控變化三部分內(nèi)容[7]。供電系統(tǒng)主要監(jiān)控內(nèi)容包括系統(tǒng)當(dāng)前運行情況和通信通道等，可通過文字、表格及圖表等多種形式展示系統(tǒng)當(dāng)前運行情況；系統(tǒng)支持語音告警，當(dāng)發(fā)生故障時，可第一時間通過語音通知監(jiān)控人員。

3.1.4 故障告警

以事件方式進行故障記錄，實時記錄設(shè)備當(dāng)前運行情況及系統(tǒng)現(xiàn)有運行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)故障時，告警模塊自動輸出故障畫面及不對位信息等信息，并通過變色或閃光方式提醒相關(guān)人員關(guān)注。同時系統(tǒng)也支持以語音形式發(fā)出警報以及輸出具體故障信息。系統(tǒng)對故障告警、風(fēng)險事故告警進行科學(xué)區(qū)分，可根據(jù)實際情況，由相關(guān)人員選擇自動或手動方式解除警報。通過人機交互端口可以將語音警報全部禁止，借助在線編輯處理語音警報，將其他告警方式編輯到其中，提升信息處理質(zhì)量[8]。同時，系統(tǒng)將事件和警報以真實順序進行羅列，將事件發(fā)生動作順序、時間、性質(zhì)詳細記錄等其存儲入數(shù)據(jù)庫內(nèi)，方便后續(xù)對故障信息調(diào)取。

3.2 設(shè)置原則

告警系統(tǒng)以科學(xué)設(shè)置為原則，如果告警信息缺少足夠方法區(qū)分系統(tǒng)故障，或者由于正常操作產(chǎn)生開關(guān)的變位告警，全部都以告警形式通知相關(guān)人員，只會增加工作量，嚴重降低工作效率。長此以往，極容易讓工作人員發(fā)生怠惰心理，開關(guān)變位也很難做到及時發(fā)現(xiàn)，不利于電力行業(yè)長久發(fā)展。所以，要分別設(shè)置不同警報，在告警時同時顯示內(nèi)容信息，當(dāng)調(diào)度員在確認告警類型后，將警報關(guān)閉。在電壓電流發(fā)生越限時發(fā)出警報，要以電壓棒顯示顏色對電壓越限真實情況進行判斷，例如220kV 電壓，如果電壓棒顯示紅色，則電壓已經(jīng)達到242kV；粉紅色則是處于231 至242kV 范圍內(nèi)等。電流越限發(fā)出告警，要根據(jù)額定負荷值90 至95%當(dāng)成警告值使用。如果監(jiān)控系統(tǒng)在采集遙測量已經(jīng)超過該范圍時，則通過告警系統(tǒng)將畫面投射至顯示屏中，同時顯示現(xiàn)在電流值，以及系統(tǒng)有功功率，方面對問題進行維修。

4 結(jié)論

本文設(shè)計系統(tǒng)包含電力企業(yè)運維與巡檢，并提供告警模塊，具有一定技術(shù)參考價值，可以作為初步推廣內(nèi)容使用。其他地區(qū)電力企業(yè)在應(yīng)用本文內(nèi)容時，請結(jié)合自身可利用設(shè)備資源為主，以高效利用資源、提升企業(yè)綜合能力為主要目的。避免出現(xiàn)將本文內(nèi)容強行套用，忽略客觀事實，影響企業(yè)正常生產(chǎn)、技術(shù)研發(fā)，造成其他類型影響，降低電力企業(yè)盈利管理能力。