基于互聯(lián)網技術的配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)設計

熊 軍，王志超，胡熊迪，張江陵，楊倩倩，王 超

（國網咸寧供電公司高新區(qū)供電中心，湖北 咸寧 437000）

0 引 言

隨著智能電網相關技術的大面積鋪開，電網智能化得到了長足的發(fā)展，作為電網系統(tǒng)“最后一公里”的配電網，其智能化管理則稍顯滯后[1-2]。配電網具有點多、面廣、線長、變化大及通信環(huán)境差等特點，它直接對接用電終端。我國幅員遼闊，很多用電終端在自然條件極其惡劣的地方，要覆蓋這些區(qū)域投入較大、維護難度也極大。如何有效地對這些區(qū)域進行運維一直是配電部門工作的重點。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，以往人們比較重視發(fā)電環(huán)節(jié)，對于供電和用電環(huán)節(jié)投入較少[3-4]。隨著人們生活質量的不斷提高，對高質量供電用電的需求也越來越高。在自然條件惡劣地區(qū)，受到各項現(xiàn)實不利因素的制約，使得配電網自動化的建設較為滯后。這些地區(qū)的用電無法得到全面覆蓋，嚴重影響地區(qū)經濟發(fā)展和人們的生活質量，阻礙社會發(fā)展[5-6]。為了確保配電網系統(tǒng)的安全運行，需要定期檢修和維護智能配電網裝備及線路。目前主要采用的是人工定期巡檢方式，需要配備專業(yè)的維修人員、檢修維護工具和零部件；巡檢人員定期對固定線路進行巡檢，這種方式需要消耗大量的人力、物力，還達不到預期的效果。因此，單純依靠人力很難實現(xiàn)配電網運維的全方位管理。開展配電網智能化運維管理系統(tǒng)的研發(fā)很有必要[7-8]。

張華正等[9]利用大數據技術對配電網終端設備進行分析，建立了設備狀態(tài)評估模型。孫起鹿[10]除了考慮設備運行參數和狀態(tài)參數外還創(chuàng)新性地考慮了設備現(xiàn)場監(jiān)測數據、環(huán)境數據等因素的影響，使設備的狀態(tài)評估更貼近實際情況。這些研究主要單純地考慮設備的因素，沒有考慮整個線路情況的影響及歷史故障、檢修信息的影響。

本文在充分考慮移動APP信息發(fā)布安全性的基礎上，綜合考慮線路情況、歷史故障和檢修信息，構建配電網設備運行參數及狀態(tài)參數的內在邏輯關系，并建立相應模型；運用互聯(lián)網技術、大數據分析技術提出構建配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)的方案。通過監(jiān)測配電網運行參數、設備本身狀態(tài)參數、線路參數及相關故障、檢修數據，在大數據關聯(lián)分析的理念下對多源多類數據的相關性進行系統(tǒng)分析；通過設定各類作業(yè)的標準化流程、規(guī)范化工序，提升現(xiàn)場作業(yè)規(guī)范化和標準化水平，從而提升配電網建設與運維的智能化管理，提升整體效率和效益。

1 配電網傳統(tǒng)運維管理存在的問題

配電網系統(tǒng)包括配電房、配電網絡、終端設備等，其結構非常復雜，涉及到多個技術專業(yè)領域。傳統(tǒng)的配電網系統(tǒng)運維管理主要存在以下突出問題：

第一，配電網點多、面廣，配電房分布區(qū)域廣泛且數量眾多，使得常規(guī)運維管理工作量非常大。隨著經濟的發(fā)展，配電房、配電終端的需求將持續(xù)增加，同時配電自動化終端設備廠家眾多，設備采購缺乏統(tǒng)一標準，使得購買回來的設備運行維護差異較大，進一步增加了運維難度。目前大部分運維、巡檢工作還是靠人力完成，處理如此龐大的工作量，需要投入極大的人力成本。

第二，缺乏專業(yè)的運維管理人員及部門。配電網技術架構較為復雜，涉及到電力、軟件、通信和互聯(lián)網等技術專業(yè)，對運維人員的專業(yè)性和技術性都有一定要求。配電自動化系統(tǒng)的使用、通信、運維往往不是在同一個部門，各部門職責分工不明確，最后的運維工作難度也會增大，運維管理質量會隨之下降。

第三，設備智能化管理落后。設備總是處于被動檢修狀態(tài)，設備監(jiān)測僅僅停留在對設備運行參數的監(jiān)測，缺乏對設備狀態(tài)的提前預警以及對設備健康狀態(tài)的評估，基本是事后進行現(xiàn)場故障檢修，缺少提前預判檢修。

第四，配電自動化系統(tǒng)運維數據庫建設落后。配電自動化終端設備檢修數據缺失，檢修方案、檢修臺賬缺失，缺少歷史數據分析比對，導致無法對設備故障規(guī)律深入了解，針對最后的檢修決策、科學的檢修方案的設計無法提供可靠的數據支撐。

2 互聯(lián)網技術在配電網智能運維中的應用分析

隨著信息通信技術的發(fā)展，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網技術結合形成一種新的行業(yè)模式。國發(fā)[2015]40號文件對重點行動（11項）進行了充分說明。其中，配網設施、用電設施與發(fā)電設施的智能化升級屬于互聯(lián)網技術應用的主流方向[11]。

互聯(lián)網技術可以高效地集成所需數據，形成數據庫；結合大數據分析技術，可以極大限度地減少業(yè)務對地域的依賴性，有效解決配電系統(tǒng)點多、面廣的難題。通過同一互聯(lián)網平臺可以有效實現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務流與信息流，實現(xiàn)運維的標準化，有效解決配電網終端設備復雜多樣的難點問題。對于電網企業(yè)來說，基于互聯(lián)網技術的運維管理的基礎是借助傳感器技術對其設備狀態(tài)、運行狀態(tài)進行實時檢測與分析。另外，通過對數據庫數據的深度學習和剖析，實現(xiàn)對配網以及相關設備運行情況進行科學預測及健康狀態(tài)評估，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，及時制定應對策略，對設備進行精準調度、檢修與運維，進而有效提高電能的使用效率，保證配電網安全運行[12]。

3 配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)

智能運維檢修平臺整合了配網故障信息、配網缺陷信息、配電自動化設備運行信息、配電自動化設備缺陷信息、線路信息、線路設備信息以及設備維保信息等全方位信息，既包括了配電系統(tǒng)的運行參數，也包括了配電設備及環(huán)境等的狀態(tài)參數?；诖髷祿治龅睦碚摚瑸榕潆娋W建設及運行維護提供支持。

3.1 系統(tǒng)架構

配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)架構共分三層：現(xiàn)場感知層、數據分析傳輸層、平臺應用層，總體架構如圖1所示?，F(xiàn)場感知層：采用各類設備安全狀態(tài)傳感器、探測器、采集器、智能檢測終端或第三方儀器儀表類智能設備等，對現(xiàn)場電流、電壓、設備運行參數等進行采集及預處理，同時將檢修歷史數據、設備參數數據、歷史狀態(tài)信息等也作為感知層數據內容。數據分析傳輸層：融合多種通信方式的通信網絡，對感知層數據進行基于風險的設備維修管理分析、歷史維修分析、綜合維修分析等，從而對設備的健康狀態(tài)進行評估，提出巡視、檢修策略。平臺應用層：在應用層界面實時展示設備異常情況、人員檢修情況、故障預測信息、設備狀態(tài)評估信息，使管理者、運維人員實時掌握配電網狀態(tài)信息。

圖1 配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)架構

利用上述系統(tǒng)可以實現(xiàn)在設備出現(xiàn)異常時準確判斷異常原因，并及時告知運維人員。系統(tǒng)可以將數據派發(fā)到附近巡視人員或提醒設備負責人員，可通過坐標定位巡檢設備位置、確定導航人員巡檢路徑，通過巡檢軌跡分析巡檢人員的工作效率和工作質量，優(yōu)化巡檢工作。根據設備異常原因制定標準化的檢修計劃，實現(xiàn)科學檢修。通過人機協(xié)同，及時提升運維人員對配電網巡檢數據核查、異常分析和復校能力以及巡檢質量，解決人工線路巡檢精度低、勞動強度大、存在巡檢盲區(qū)等問題，最大限度發(fā)揮人員、裝備的作業(yè)互補，建立全方位立體巡檢模式，提升設備狀態(tài)管控力和運檢工作的效率效益。

3.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能包括：故障信息管理、巡檢線路信息管理、檢修信息管理。通過這些功能模塊的分析，最終實現(xiàn)巡檢作業(yè)、檢修作業(yè)的標準化和規(guī)范化，提升配電網建設與運維的智能化管理。

（1）故障信息管理

配電自動化設備運行信息、設備缺陷信息屬于供電公司的寶貴數據資產，不能隨意傳播。在考慮數據安全性基礎上，系統(tǒng)以巡檢線路為單元，根據線路現(xiàn)場監(jiān)測及歷史故障信息分析結果，準確記錄故障地點、故障時間以及對故障進行分類，自動生成設備故障信息表；利用大數據分析技術對設備進行風險評估，實現(xiàn)故障打分評級。同時，系統(tǒng)具備將故障信息根據設備主人進行準確推送的功能。

（2）巡檢信息管理

巡檢信息管理包括巡檢線路基礎信息及所包含的開關和環(huán)網柜信息、與巡檢相關的其他信息的管理。對線路上設備利用巡檢信息大數據，結合故障數據、運維數據對設備狀態(tài)和變化趨勢做出科學預測，形成綜合評價清單；根據此清單，結合巡檢人員值班表、巡檢情況表，系統(tǒng)自動生成預測巡檢計劃，優(yōu)化巡檢流程。

（3）檢修信息管理

利用以往故障信息、巡檢信息、檢修信息數據庫的數據分析，實現(xiàn)設備狀態(tài)的健康評估。對關鍵設備的實時狀態(tài)進行提前預警，提前安排檢修，有效降低設備故障率；根據設備缺陷風險綜合分析，可以查看設備健康度和重要度評級，提高檢修有效率和準確率。

上述功能緊密圍繞著配電網智能化運維檢修工作展開，主界面設計如圖2所示。

圖2 配電自動化智能運維檢修平臺主界面

4 結 語

本文對配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)進行了設計，并開發(fā)出了相應的APP軟件。綜合考慮線路情況、歷史故障和檢修信息，構建配電網設備運行參數及狀態(tài)參數的內在邏輯關系并建立相應模型，運用互聯(lián)網技術、大數據分析技術提出構建配電自動化智能運維檢修系統(tǒng)的解決方案。通過監(jiān)測配電網運行參數、設備本身狀態(tài)參數、線路參數及相關故障、檢修數據，在大數據關聯(lián)分析的理念下對多源多類數據的相關性進行系統(tǒng)分析；通過設定各類作業(yè)的標準化流程、規(guī)范化工序，有效提升現(xiàn)場作業(yè)規(guī)范化和標準化水平，從而提升配電網建設與運維的智能化管理水平，提升整體效率和效益。