基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺設(shè)計

潘德泰,何啟遠(yuǎn),周文海,朱子義,林 師

(海南電網(wǎng)信息通信分公司，海南 ?？?570100)

1 引言

電力并網(wǎng)調(diào)試是保障電力系統(tǒng)正常供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，并網(wǎng)調(diào)試多源信息交互的安全可靠是確保電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試可靠運行的關(guān)鍵[1-2]。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試環(huán)境下，調(diào)控人員根據(jù)電網(wǎng)需求來下發(fā)并網(wǎng)調(diào)試任務(wù)，需采用電話通知的方式讓并網(wǎng)調(diào)試運維人員到現(xiàn)場進行下令操作。

傳統(tǒng)的并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)電話溝通方式的問題主要體現(xiàn)在：并網(wǎng)調(diào)試事先不清楚具體的執(zhí)行項目，采用電話溝通需要和調(diào)度中心確定所需要執(zhí)行的操作任務(wù)名稱、地點和時間等，需要花大量的時間進行溝通[3-4]。與此同時，傳統(tǒng)的并網(wǎng)調(diào)試運行信息采集主要依賴調(diào)試人員采用手動抄錄的方式，然后再錄入到相關(guān)臺賬系統(tǒng)，存在并網(wǎng)調(diào)試耗時費力、調(diào)試水平落后等弊端，因此給并網(wǎng)調(diào)試工作人員帶來了較大壓力，且難以保證并網(wǎng)調(diào)試管理的效率和準(zhǔn)確率。

隨著科學(xué)技術(shù)及信息化水平的不斷提升，大數(shù)據(jù)、云服務(wù)以及物聯(lián)網(wǎng)等新一代移動應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展[5-6]，將移動應(yīng)用技術(shù)與電力并網(wǎng)調(diào)試相結(jié)合，給電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試模式帶來了新的機遇。目前，基于移動應(yīng)用的信息感知、存儲、傳輸和處理等方面表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，目前在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[7-9]。但是與電力系統(tǒng)領(lǐng)域的移動應(yīng)用技術(shù)相比，電力并網(wǎng)調(diào)試在管理和控制方面具有一定的差異性。將基于物聯(lián)網(wǎng)的移動應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用于新一代電力并網(wǎng)調(diào)試是未來的發(fā)展趨勢。

鑒于此，本文設(shè)計了一種基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺。介紹了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試目標(biāo)以及電力物聯(lián)網(wǎng)的基本特征和功能架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺的關(guān)鍵技術(shù)。最后實際測試結(jié)果驗證了所設(shè)計的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺的有效性。

2 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試目標(biāo)

并網(wǎng)調(diào)試是保障電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)，并網(wǎng)調(diào)試的管控水平不僅關(guān)系到電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試的投資成本，同時對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行也具有重大影響。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，并網(wǎng)調(diào)試所提供的信息量越來越大，同時導(dǎo)致并網(wǎng)調(diào)試的信息量和工作量也越來越多，傳統(tǒng)的基于人工電話方式的并網(wǎng)調(diào)試存在工作量大、調(diào)試耗時費力、調(diào)試水平落后等弊端，增加了并網(wǎng)調(diào)試工作人員的壓力，且很難適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)的智能化發(fā)展需求。

為此，對并網(wǎng)調(diào)試效率、安全性和可靠性提出了更高要求，需要開發(fā)一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺，實現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試的規(guī)范化、可視化、自動化和調(diào)試智能化的發(fā)展目標(biāo)。

2.2 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

電力物聯(lián)網(wǎng)采用現(xiàn)代先進通信和信息技術(shù)對電力系統(tǒng)中的人、機、物進行連接，對電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行相互滲透和深度融合，形成以電網(wǎng)為樞紐的數(shù)據(jù)共享體系，進而能夠全面感知整個系統(tǒng)及不同環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，并能夠?qū)ο到y(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行高效處理，且可實現(xiàn)不同單元功能的便捷靈活應(yīng)用。除此之外，電力物聯(lián)網(wǎng)基于泛在感知、高性能通信和數(shù)據(jù)信息處理以及高級電力應(yīng)用，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)電力流、數(shù)據(jù)流以及業(yè)務(wù)流的一體化深度融合，以提升電網(wǎng)的安全運行性能和效率。

物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)如圖1所示，其主要組成部分包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層以及應(yīng)用層。其中感知層通過多類型傳感器設(shè)備對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)信息進行全面感知，結(jié)合感知的海量數(shù)據(jù)和控制決策單元對電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)進行感知；網(wǎng)絡(luò)層是以新一代通信技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)信息交互通道，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)不同應(yīng)用場景定制合理的通信方式；平臺層對電力系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行存儲和管理，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)信息的互通和共享；應(yīng)用層是在平臺層基礎(chǔ)上，搭建多種應(yīng)用類型的平臺，實現(xiàn)電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的感知互動。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)

3 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺信息交互

一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺主要圍繞解決并網(wǎng)調(diào)試的人員工作壓力，減少并網(wǎng)調(diào)試的人員，提高并網(wǎng)調(diào)試工作的效率，規(guī)范化并網(wǎng)調(diào)試的作業(yè)流程，減少因現(xiàn)場信息缺失造成的工作反復(fù)，降低實施單位因主站端的人力資源不足需要的排期等待，實現(xiàn)全面服務(wù)于并網(wǎng)業(yè)務(wù)兩側(cè)的作業(yè)單位能高效、快捷、無誤的完成并網(wǎng)工作提供技術(shù)支撐和平臺支持。

基于移動應(yīng)用的電網(wǎng)一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺在電力物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，以信息自動交互為目標(biāo)，實現(xiàn)并網(wǎng)任務(wù)信息自動獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動對校、并網(wǎng)報告自動生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，達(dá)到以機器替代人工作業(yè)，以移動終端信息應(yīng)用替代傳統(tǒng)的電話，以規(guī)范化作業(yè)替代隨機的現(xiàn)場調(diào)配的目標(biāo)。

3.1 信息交互平臺的信息交互流轉(zhuǎn)

一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺從電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)獲取需要并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備的變量信息后，將該項目作業(yè)模型以遠(yuǎn)程信息的方式通知場站側(cè)工作人員；場站側(cè)并網(wǎng)調(diào)試工作人員在通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)獲取相關(guān)操作任務(wù)后，即可登錄一體化智能并網(wǎng)調(diào)試簽收任務(wù)，并使用移動終端向智能并網(wǎng)調(diào)試平臺信息核驗前置機輸送場站側(cè)測量信息；工作人員輸送信息會與主站側(cè)SCADA系統(tǒng)進行同步到智能并網(wǎng)調(diào)試平臺進行點位狀態(tài)的校核。有了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺，全過程的調(diào)試作業(yè)信息能夠在平臺中心進行自動流轉(zhuǎn)，無需采用電話通知的人工方式，減少了電力系統(tǒng)并網(wǎng)人員與現(xiàn)場工作人員的溝通時間，提高了并網(wǎng)調(diào)試的工作效率，并且為一體化智能并網(wǎng)調(diào)試的準(zhǔn)時操作提供了有力保障。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺的信息交互流示意圖如圖2所示。

圖2 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺的信息交互流示意圖

3.2 信息交互平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺的信息交互設(shè)計主要是通過信息的感知、共享以及交換的方式來實現(xiàn)?；谝苿討?yīng)用的信息交互平臺的信息交互是一種三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，主要包括業(yè)務(wù)管理層、數(shù)據(jù)采集層以及現(xiàn)場應(yīng)用層，如圖3所示。數(shù)據(jù)采集層在并網(wǎng)調(diào)試網(wǎng)絡(luò)層的中間層，主要是由數(shù)據(jù)采集設(shè)備所組成。從數(shù)據(jù)傳送的方式來看，并網(wǎng)調(diào)試的相關(guān)信息都是以具體的信息格式流入數(shù)據(jù)采集層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，數(shù)據(jù)采集設(shè)備對采集到的數(shù)據(jù)進行處理?，F(xiàn)場應(yīng)用層通過工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線向數(shù)據(jù)采集層設(shè)備進行數(shù)據(jù)發(fā)送并進行數(shù)據(jù)交互，同時數(shù)據(jù)采集層設(shè)備采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議與調(diào)度管理層進行信息的交互。

圖3 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺信息交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.3 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺信息交互實現(xiàn)方法

基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺開發(fā)將對電網(wǎng)調(diào)控運行人員、并網(wǎng)調(diào)試專業(yè)管理人員以及并網(wǎng)調(diào)試專業(yè)檢修、運維人員帶來極大的便利。在調(diào)度端建設(shè)安全、可控的并網(wǎng)調(diào)試行狀態(tài)和并網(wǎng)調(diào)試信息管理應(yīng)用和發(fā)布框架，實現(xiàn)信息終端的多樣化和展示的差異化，以支撐各專業(yè)人員便捷、高效應(yīng)用。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試的具體實現(xiàn)功能包括：并網(wǎng)任務(wù)信息自動獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動對校、并網(wǎng)報告自動生成，而實現(xiàn)信息交互平臺功能的具體模塊包括：并網(wǎng)調(diào)試全景數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、數(shù)據(jù)中心平臺、并網(wǎng)調(diào)試綜合分析與處理、業(yè)務(wù)應(yīng)用管理以及移動終端信息發(fā)布等。

(1)并網(wǎng)調(diào)試全景數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視

并網(wǎng)調(diào)試采用全景化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對并網(wǎng)調(diào)試信息的采樣值、定值區(qū)號、定值、開關(guān)量、軟壓板、動作事件、告警事件、變位信息及錄波等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、預(yù)處理、處理及在線監(jiān)視。

(2)數(shù)據(jù)中心平臺

一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺通過對并網(wǎng)調(diào)試過程中的多源數(shù)據(jù)進行采集之后，利用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)能夠自動識別并網(wǎng)遙測信息、遙信信息，并將移動終端所采集的并網(wǎng)測試設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)等通過公用網(wǎng)絡(luò)上送至一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺在電網(wǎng)Ⅲ區(qū)的安全區(qū)中部署的前置機數(shù)據(jù)倉庫中，為并網(wǎng)調(diào)試校核比對應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。對于基于移動和大數(shù)據(jù)的并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心而言，其采用大數(shù)據(jù)分析與并網(wǎng)作業(yè)建模體系相結(jié)合的運行模式，以支撐并網(wǎng)調(diào)試全景數(shù)據(jù)采集與自動化作業(yè)應(yīng)用。

(3)并網(wǎng)調(diào)試綜合分析與處理

并網(wǎng)調(diào)試采用專業(yè)化的自動業(yè)務(wù)建模，自動實現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試信息的在線一致性校核功能，根據(jù)預(yù)設(shè)的校核規(guī)則，自動在線完成對并網(wǎng)調(diào)試信息的合規(guī)性校核，并自動形成并網(wǎng)調(diào)試報告，以便提前發(fā)現(xiàn)并網(wǎng)設(shè)備的隱性故障。對于并網(wǎng)調(diào)試信息綜合分析與處理，首先實現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試信息的智能過濾及并網(wǎng)操作過程的自動校核，并自動生成并網(wǎng)調(diào)試作業(yè)結(jié)論報告，實現(xiàn)并網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的充分共享。其次，對并網(wǎng)調(diào)試作業(yè)流程進行優(yōu)化，依據(jù)南方電網(wǎng)公司并網(wǎng)管理要求，對并網(wǎng)調(diào)試操作過程進行規(guī)范化、智能化管控，形成作業(yè)分析報告，以滿足提高并網(wǎng)作業(yè)效率、減少人為失誤、提高電網(wǎng)安全生產(chǎn)的管理需求。

(4)并網(wǎng)調(diào)試點表管理

并網(wǎng)調(diào)試點表管理是結(jié)合一體化智能并網(wǎng)調(diào)試作業(yè)場景，將各相關(guān)多源信息數(shù)據(jù)進行整合共享和管理，實現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試終端業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺并網(wǎng)調(diào)試點表管理單元主要是統(tǒng)一管理并網(wǎng)調(diào)試不同環(huán)節(jié)的信息采集系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)、測試參數(shù)和遠(yuǎn)程遙控測試過程為并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)應(yīng)用提供所需要的數(shù)據(jù)。并網(wǎng)調(diào)試點表管理單元具體的功能主要有點表庫管理、點表校核規(guī)則庫、并網(wǎng)業(yè)務(wù)校核模型等功能。

(5)便攜式移動終端信息發(fā)布

一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺充分發(fā)掘移動終端技術(shù)，在遵循電網(wǎng)信息安全的前提下采用先進的信息安全管理機制和方式開展并網(wǎng)調(diào)試運行作業(yè)信息發(fā)布工作。采用便攜式移動終端對并網(wǎng)調(diào)試作業(yè)全過程概況、并網(wǎng)調(diào)試分析報告以及并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備測量工況等多源信息進行發(fā)布，其中并網(wǎng)調(diào)試作業(yè)總體概況是采用圖形化方式顯示并網(wǎng)調(diào)試概況；并網(wǎng)調(diào)試分析報告是實時展示并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)信息。

4 實際測試結(jié)果

為驗證基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺的有效性，在海南電網(wǎng)進行了并網(wǎng)調(diào)試的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)試技術(shù)在數(shù)據(jù)交互方面的耗時、監(jiān)測精確性等性能進行了對比分析[10]。其中傳統(tǒng)的電力并網(wǎng)調(diào)試系統(tǒng)存在調(diào)試方式繁瑣、信息量遺漏、調(diào)試結(jié)果核實難度大等弊端，信息交互的數(shù)據(jù)采集和處理效率較低。

所設(shè)計的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺針對并網(wǎng)調(diào)試的新線路投運、場站改造等任務(wù)進行了工單通知和對應(yīng)的回填處理功能，全程無需并網(wǎng)人員參與，可自動獲取并網(wǎng)任務(wù)信息。并網(wǎng)調(diào)試簽收及回填信息之后，能夠自動將工單信息反饋至并網(wǎng)調(diào)度層，實現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的自動信息交互。

一體化智能并網(wǎng)調(diào)試的耗時和準(zhǔn)確度測試結(jié)果分別如圖4和圖5所示。由測試結(jié)果可知，在處理相同數(shù)量的并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備時，文中所設(shè)計的并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺運行穩(wěn)定，具有更短的耗時和更高的調(diào)控準(zhǔn)確度，有效提高了并網(wǎng)調(diào)試信息交互的快速性和可靠性。

圖4 耗時測試結(jié)果

圖5 準(zhǔn)確度測試結(jié)果

因此，采用基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺之后，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動終端等技術(shù)進行信息交互的統(tǒng)一管理，通過信息交互相關(guān)技術(shù)對一體化智能并網(wǎng)調(diào)試系統(tǒng)進行智能化、可視化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)任務(wù)信息自動獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動對校、并網(wǎng)報告自動生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，有效提高了電網(wǎng)調(diào)控管理人員以及并網(wǎng)調(diào)試專業(yè)檢修、運維人員的效率。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺以實時自動化化信息共享交互手段有效提升了并網(wǎng)調(diào)試的智能化水平，實現(xiàn)了并網(wǎng)調(diào)試工作的效率和可靠性。

5 結(jié)束語

本文針對傳統(tǒng)電力并網(wǎng)調(diào)試存在的不足，設(shè)計了一種基于移動應(yīng)用的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺。首先介紹了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試目標(biāo)以及電力物聯(lián)網(wǎng)的基本特征和功能架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上闡述了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺信息交互關(guān)鍵技術(shù)，包括信息交互流轉(zhuǎn)、一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及信息交互實現(xiàn)方法。所設(shè)計的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)任務(wù)信息自動獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動對校、并網(wǎng)報告自動生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，從而實現(xiàn)電力并網(wǎng)調(diào)試的自動化、智能化目標(biāo)。最后將所提的并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺在實際電網(wǎng)中進行了測試，結(jié)果表明所提的并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺有效提升了并網(wǎng)調(diào)試的信息管理水平和調(diào)試工作效率。