基于大數(shù)據(jù)分析的電力系統(tǒng)遠程運維及故障診斷

范春英

摘要：隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)運檢合一工作的推廣，一些簡單故障可由運行人員在現(xiàn)場直接進行簡單操作處理，達到快速消除故障的目的。但是，繼保人員依靠傳統(tǒng)電話指導變電站內(nèi)的運行人員處理故障時，由于跨專業(yè)知識所限，可能在個人理解與個人描述上存在一定的誤差，導致僅僅依靠電話溝通描述不夠準確。另外，繼保班組內(nèi)部也存在同樣問題，班員在現(xiàn)場遇到問題有疑問時，往往打電話給班組的班長或技術(shù)水平高的人員電話支援，由于他們不在現(xiàn)場，對班員描述的現(xiàn)場有一定的陌生感，不能盡快了解班員現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，需要多次溝通反復描述才能確定問題的現(xiàn)象，制定解決方案，耗時往往需要較長。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)運維;大數(shù)據(jù)分析;遠程運維

引言

傳統(tǒng)的運維檢修模式往往需要檢修人員親臨現(xiàn)場，工作效率比較低，嚴重時還會影響電網(wǎng)的正常運行，對社會安全生產(chǎn)以及人身安全造成嚴重威脅。為了實現(xiàn)高水平、高效率的現(xiàn)代化智能檢修運維，以變電站的主站與子站系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)建立了遠程運維平臺，實現(xiàn)了臺賬統(tǒng)計分析多樣化、智能巡檢可視化、遠程操作智能化、故障處理快速化等遠程運維操作。

1系統(tǒng)體系構(gòu)架與計算方法

本文所設(shè)計研究的變電站遠程運維管理平臺采用兩站一系統(tǒng)的體系架構(gòu)，即站層級信息流與數(shù)據(jù)庫信息流通過特定的鏈路在主站與子站之間實現(xiàn)融匯交流，在遠程運維平臺的故障信息處理系統(tǒng)中經(jīng)大數(shù)據(jù)對比、分析與計算后實現(xiàn)可視化與操控化。故障信息處理系統(tǒng)中通常將位于廠站端的管理機稱為子站，而將位于調(diào)度及繼保等管理部門的由數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊服務(wù)器、管理工作站等組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)稱為主站。故障信息處理系統(tǒng)需控制管理主站與子站之間的信息傳輸，及子站到保護和錄波裝置之間的信息傳輸。主、子站之間的信息傳輸管理包含多方面的含義：子站對多主站的信息傳輸、子站對其它廠站自動化系統(tǒng)的信息傳輸、主站對多子站的信息傳輸，三種傳輸均能過濾無用信息，減少通信鏈路的負荷。大數(shù)據(jù)計算方法相比于傳統(tǒng)的算法，其計算量更大更快、且能適應(yīng)豐富多樣的數(shù)據(jù)類型。在既定的條件限制內(nèi)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，該算法能在設(shè)定的時限內(nèi)完成所要實現(xiàn)的要求，具有很強的應(yīng)用性。主要可以分為數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析與可視化、狀態(tài)辨識與處理等4個主要模塊。

2電力系統(tǒng)自動化中遠程控制技術(shù)的應(yīng)用

2.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)采集技術(shù)，是指在遠程控制技術(shù)中使用交流采樣技術(shù)來進行遙測信息的采集。在遠程控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集的方式主要有變送技術(shù)和AD技術(shù)兩種。變送技術(shù)的主要功能是對電力系統(tǒng)中的大功率參數(shù)進行處理，在將其轉(zhuǎn)變?yōu)門TL信號，從而更好地滿足系統(tǒng)使用過程中產(chǎn)生的各種需求。而AD技術(shù)的主要功能則是將模擬的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，以便更好地進行對信號編碼與遙測信息的采集。在電力系統(tǒng)中，所運行的設(shè)備大都是高壓大功率的，因此，具必須對這些高壓進行轉(zhuǎn)換處理，才能夠在遠程控制系統(tǒng)中對這些數(shù)據(jù)進行處理。

2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計搭建

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依托于獨立的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，與電力系統(tǒng)內(nèi)部的所有網(wǎng)絡(luò)沒有任何聯(lián)系，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)，且相關(guān)數(shù)據(jù)僅在采集前置設(shè)備與現(xiàn)實終端間傳輸，不存在網(wǎng)絡(luò)安全問題。診斷系統(tǒng)采用簡單的三層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)模式，第一層為圖像采集設(shè)備層，負責數(shù)據(jù)采集與收集。第二層為數(shù)據(jù)傳輸層，負責將第一層采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示終端，負責數(shù)據(jù)的快速傳輸，并實現(xiàn)語音等數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)圖像及視頻共享。第三層為終端顯示層，負責收集前端發(fā)來的數(shù)據(jù)，通過顯示終端直觀顯示數(shù)據(jù)。對系統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)進行搭建，配置好各層設(shè)備終端，滿足網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求，實現(xiàn)步驟如下：（1）根據(jù)技術(shù)原理圖，確定適合的前置單元設(shè)備尺寸，外殼尺寸≤10×6.5×3cm;散熱性能良好，采用絕緣塑料材料加工制作;具有防火性;（2）設(shè)計、加工前置單元固定模塊，能夠直接在現(xiàn)場工作人員工作服胸前口袋懸掛，或在安全頭盔上夾帶固定。尺寸要求小巧，立體方形結(jié)構(gòu)，≤10×6.5cm;（3）測試前置機采集信息的質(zhì)量水平，依次在前置機進行數(shù)據(jù)采集測試，確保圖像采集技術(shù)參數(shù)：擁有足夠的內(nèi)存（≥32G），測試電子防抖功能，在就地顯示終端接收器查看信息，確保不低于1600萬像素，測試夜攝功能。

2.3診斷客戶端

診斷客戶端軟件是人機交互的接口，可正確顯示廠站端各TDAD發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，并可調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)中心數(shù)據(jù)庫，同時將專家組成員輸入的診斷調(diào)試命令傳遞給分布在各個區(qū)域并已選擇的TDAD。在診斷客戶端與主站端數(shù)據(jù)服務(wù)中心建立SOCKET連接后，系統(tǒng)主動發(fā)送。通過診斷客戶端可實現(xiàn)一對一、一對多、多對一、多對多等多種操作模式，以方便專家組成員對不同的TDAD工作現(xiàn)場進行診斷以及診斷意見的下發(fā)。

2.4保護輔助檢修

（1）二次安全措施方面。智能變電站用抽象的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流取代了傳統(tǒng)二次電纜，二次回路是“看不見、摸不著”的虛回路，這給二次安全措施的執(zhí)行和確認帶來了較大的困難，若檢修作業(yè)中安全措施執(zhí)行不到位或執(zhí)行順序錯誤，就極易引發(fā)較為嚴重的電網(wǎng)事故。借助遠程運維中心的全景展示及二次安全措施知識庫，可自動生成某保護設(shè)備檢修的安全措施票。在執(zhí)行安全措施票過程中，運維中心還可實時監(jiān)視相關(guān)保護功能的實時狀態(tài)，給出相應(yīng)預警，大幅提高二次安全措施可靠性。（2）保護設(shè)備故障搶修方面。繼電保護設(shè)備故障搶修時，運維人員往往因信息量少而難以準確定位故障點，需要攜帶大量備品備件。利用遠程運維中心信息化優(yōu)勢，可將故障定位到板卡級甚至端口級，同時結(jié)合備品備件倉儲信息，甚至可推送備用板件存儲倉位，有利于檢修人員快速修復故障設(shè)備，恢復電網(wǎng)正常運行。在現(xiàn)場工作期間遠程運維中心還可提供參數(shù)備份等技術(shù)支持，通過更新修復策略，為以后類似設(shè)備故障檢修提供參考。（3）保護設(shè)備評價方面。根據(jù)保護裝置投運后的歷史告警信息、動作信息、檢修記錄、出廠驗收試驗數(shù)據(jù)、缺陷記錄等，綜合判斷繼電保護設(shè)備健康水平，為制定有針對性的檢修計劃提供決策參考，減少不必要的停電檢修，提高設(shè)備精細化管理水平。

2.5故障應(yīng)急搶修技術(shù)模塊

為了保證相應(yīng)工作有序開展，就要落實故障應(yīng)急搶修技術(shù)處理方案。（1）要發(fā)現(xiàn)故障問題，結(jié)合實際情況進行問題檢索和分析，然后確保能制定針對性的控制方案。（2）要利用智能遠程操作技術(shù)準確定位故障位置，保證裝置配件維護維修處理的及時性，有效減少不良問題。（3）維修完畢要重新檢驗并且核對實際數(shù)據(jù)，只有保證數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)水平，才能提升人機交互管理的效果。

2.6可視化智能巡檢與遠方操作系統(tǒng)

繼保及自控裝置的運行狀況以及站內(nèi)設(shè)備的通信狀況是日常運維中需要十分關(guān)注的，電網(wǎng)運行中倒負荷操作時，時常伴隨著運行定值的修改以及功能壓板的投運等工作，傳統(tǒng)的這項工作一般由保護負責人員到變電站進行修改，而由于各專業(yè)的工作計劃、方式以及時間節(jié)點安排不一致，時常會出現(xiàn)等待的情況，嚴重影響了電網(wǎng)的正常運行。遠程運維平臺實現(xiàn)了對這項工作的遠方操作，保護人員能夠?qū)崟r調(diào)閱所要修改的間隔定值，修改后遠方下載到裝置。定值下載后，裝置會反饋定值更新成功信號，記錄所修改的內(nèi)容并進行標記，方便運維人員進行比對核查。在安全可靠性方面，該系統(tǒng)設(shè)置了工作負責人權(quán)限與班組人員權(quán)限，在工作票電話許可后，工作負責人擁有修改定值權(quán)限，而班組人員擁有核查比對權(quán)限。修改完畢后，保護人員需要再次進行定值巡視，將當前定值、定值比對及定值單發(fā)送至工作許可人進行匯報，進而結(jié)束工作。遠程運維，遠方操作，減少了維護人員往返變電站的次數(shù)，提高了工作效率，同時也具有很高的安全可靠性。

結(jié)語

在近年來的快速發(fā)展中，我國電力事業(yè)對遠程控制技術(shù)的運用也更加廣泛了，而且也逐步將電力系統(tǒng)的自動化管理作為了未來發(fā)展的方向，因此，在實際的電力工作中，需要對遠程控制技術(shù)進行不斷的完善，將遠程控制技術(shù)與電力系統(tǒng)自動化技術(shù)相結(jié)合，對工作中出現(xiàn)的問題能夠進行及時有效的處理，從而更好地促進我國電力系統(tǒng)自動化管理的發(fā)展。

參考文獻

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