基于深度學(xué)習(xí)的智能配電網(wǎng)運(yùn)維策略研究

南京易司拓電力科技股份有限公司 羅耀強(qiáng)

配電網(wǎng)作為我國(guó)電網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著重要的供電任務(wù)。配電網(wǎng)工程的質(zhì)量直接影響供電安全。配電網(wǎng)建設(shè)涉及人員、設(shè)備、材料等多方面因素，存在管理人員配備不足、項(xiàng)目信息不清、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)不規(guī)范、管理措施落實(shí)不力等問(wèn)題，靈活利用信息技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)技術(shù)中的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和交換，開(kāi)展科學(xué)、有意義的安全管理活動(dòng)，是當(dāng)前研究主要問(wèn)題[1]。

智能化的配電網(wǎng)是一項(xiàng)持續(xù)推進(jìn)的工程。不僅僅要立足于當(dāng)下、更需要著眼于考慮未來(lái)，須重點(diǎn)關(guān)注配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題。應(yīng)從現(xiàn)階段配電網(wǎng)的運(yùn)維狀況出發(fā)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，著力推進(jìn)配電網(wǎng)運(yùn)維管控平臺(tái)的智能化發(fā)展。在低壓配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，充分利用智能化分析手段，通過(guò)識(shí)別信息、集成各項(xiàng)指標(biāo)等方式，達(dá)成配電指令智能化管控的目標(biāo)，促使配電工作科學(xué)合理，達(dá)成最佳的配電網(wǎng)運(yùn)維管控目標(biāo)[2]。

在不斷發(fā)展的云計(jì)算、移動(dòng)通信、人工智能等技術(shù)的驅(qū)動(dòng)之下，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)逐步朝著多元化、信息化等方向發(fā)展。形成了智能化的全新的配用電網(wǎng)絡(luò)。本文深度分析了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)維方式，解析其存在的問(wèn)題，并擬定可行性策略，以推進(jìn)智能配電網(wǎng)的運(yùn)維方式的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可靠性、具體化的運(yùn)維目標(biāo)，確保配電體系的安全平穩(wěn)的運(yùn)作。

1 配電網(wǎng)智能化運(yùn)維管控系統(tǒng)的構(gòu)建原理

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管控中，因?yàn)榕潆娫O(shè)備布局、數(shù)量等客觀因素的限制，工作效率較低并存在如下問(wèn)題：在日常巡視的過(guò)程中，因人員配備、設(shè)備質(zhì)量等問(wèn)題，很難全面開(kāi)展點(diǎn)位和臺(tái)區(qū)的巡視工作；因配電設(shè)備多，而不同設(shè)備可能存在不同的缺陷，不能完全管控不正常的電網(wǎng)運(yùn)作；設(shè)備不集中、信息記錄不完全，不能全部了解設(shè)備的運(yùn)作情況，在日常運(yùn)維過(guò)程缺乏針對(duì)性；在日常巡視階段，甚少涉及帶電檢測(cè)工具，僅開(kāi)展日常的巡視，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

分層分布式體系結(jié)構(gòu)，將配電網(wǎng)智能運(yùn)維平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)可分為現(xiàn)場(chǎng)感知層、數(shù)據(jù)傳輸層和平臺(tái)應(yīng)用層：現(xiàn)場(chǎng)傳感層。采用各種設(shè)備安全狀態(tài)傳感器、探測(cè)器、采集器、智能檢測(cè)終端或第三方儀器儀表，完成現(xiàn)場(chǎng)電流、電壓等參數(shù)的采集和預(yù)處理；數(shù)據(jù)傳輸層。集成多種通信模式的通信網(wǎng)絡(luò)；平臺(tái)應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)了基于調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化、配電自動(dòng)化的運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用，設(shè)備在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)功能逐步實(shí)現(xiàn)，將配網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)與設(shè)備在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)集成，構(gòu)建智能配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)，即配網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)可觀測(cè)、可測(cè)量、可控制[3]。

該平臺(tái)基于配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，集成了設(shè)備壽命管理與預(yù)測(cè)技術(shù)、設(shè)備可靠性分析技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)，是一個(gè)通用的配電網(wǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能運(yùn)維[4]。配電網(wǎng)智能化運(yùn)維管控系統(tǒng)一般都采用SG-UAP 開(kāi)發(fā)平臺(tái)、國(guó)網(wǎng)信通統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺(tái)等技術(shù)，通過(guò)收集掌握配電設(shè)備的工況、故障信息等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的遠(yuǎn)程運(yùn)維管控，可有效提高工作效率、降低人力成本、推進(jìn)配電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，其系統(tǒng)架構(gòu)、功能架構(gòu)和核心模塊的特點(diǎn)如下。

1.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)的特點(diǎn)

在統(tǒng)籌規(guī)劃配用電整體信息，大力應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的基礎(chǔ)上搭建開(kāi)放式平臺(tái)，推進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)智能化發(fā)展，實(shí)施對(duì)配網(wǎng)狀態(tài)、運(yùn)營(yíng)指標(biāo)、應(yīng)急管控等數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)管控，滿足各級(jí)管理人員和相關(guān)開(kāi)展供電服務(wù)的指揮人員的個(gè)性化需求。其主要構(gòu)架主要包含以下內(nèi)容。

智能感知層。采用信息推送、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)總線、E文件等多種方法，收集配電自動(dòng)化、配置自動(dòng)化、營(yíng)銷業(yè)務(wù)管理等方面的數(shù)據(jù)，引入統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)同步共享[5]；數(shù)據(jù)融合層。在全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心錄入相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及配電統(tǒng)一信息模型，整理并清洗有關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)充分實(shí)現(xiàn)了全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心的配電大數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容，同時(shí)提供服務(wù)化措施，推進(jìn)數(shù)據(jù)計(jì)算和分析等相關(guān)業(yè)務(wù)的有效開(kāi)展。

智能決策層。對(duì)于全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，充分利用大數(shù)據(jù)云計(jì)算的方式，結(jié)合人工智能、挖掘數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)機(jī)器等有關(guān)技術(shù)，可滿足不同業(yè)務(wù)管控的需求，通過(guò)微服務(wù)的方式推進(jìn)智能化運(yùn)維管理平臺(tái)的發(fā)展，促使配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理與客戶服務(wù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管控的目標(biāo)。

1.2 功能架構(gòu)的特點(diǎn)

功能架構(gòu)主要由以下結(jié)構(gòu)組成：總的配電網(wǎng)智能運(yùn)維管控平臺(tái)，網(wǎng)省兩級(jí)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)總部到省、地、縣、班的五級(jí)應(yīng)用總體架構(gòu)，達(dá)成總部和網(wǎng)省平臺(tái)的橫貫連通目標(biāo)[6]。

國(guó)網(wǎng)層架構(gòu)。國(guó)網(wǎng)層統(tǒng)籌規(guī)劃主要由公司配電網(wǎng)設(shè)備的裝備、設(shè)備停運(yùn)、設(shè)備維修、應(yīng)急搶修等相關(guān)配電業(yè)務(wù)的開(kāi)展所構(gòu)成，并對(duì)各個(gè)網(wǎng)省公司進(jìn)行排名，達(dá)成五級(jí)融合性管控的目的；網(wǎng)省層架構(gòu)。通過(guò)四級(jí)穿透管控網(wǎng)省層的方式，第一時(shí)間了解配電網(wǎng)設(shè)備，解析其在實(shí)際管理中存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的制定整治方案，精準(zhǔn)定位，提升其管理的核心力；地市層架構(gòu)。通過(guò)三級(jí)滲透管控的方式對(duì)地市層進(jìn)行管控，了解問(wèn)題所在，預(yù)警排查設(shè)備、了解指標(biāo)異常，排除設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，統(tǒng)籌安全運(yùn)維的優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)揮機(jī)動(dòng)性進(jìn)行搶修，提升配網(wǎng)的效率水平，促使設(shè)備最大化運(yùn)行。

縣層架構(gòu)。通過(guò)兩級(jí)融入管控的方式管控措施，了解問(wèn)題所在，排查預(yù)警設(shè)備、了解指標(biāo)異常，排除設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，統(tǒng)籌安全運(yùn)維的優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)揮機(jī)動(dòng)性進(jìn)行搶修，提升配網(wǎng)的效率水平，促使設(shè)備最大化運(yùn)行班組層架構(gòu)。利用自動(dòng)化班組層的方式了解在班組管轄范圍內(nèi)的停運(yùn)時(shí)間，探討其不正常預(yù)警、找尋問(wèn)題所在，主動(dòng)展開(kāi)運(yùn)維、檢修和服務(wù)，促使工作效率最大化。

1.3 核心模塊的作用

設(shè)備狀態(tài)管控：配網(wǎng)設(shè)備規(guī)模。在設(shè)備臺(tái)賬以及相應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上多元化統(tǒng)籌分析配電設(shè)備，深挖獲取老舊問(wèn)題、參數(shù)不正常、非標(biāo)運(yùn)行等相關(guān)設(shè)備的信息，完善設(shè)備信息；配網(wǎng)缺陷管控。利用PMS2.0設(shè)備進(jìn)行信息流轉(zhuǎn)，分析配網(wǎng)設(shè)備缺陷、消除缺陷到期的預(yù)警、探討重要設(shè)備的運(yùn)行問(wèn)題，搭建出缺陷預(yù)測(cè)模型，有效的預(yù)警功能不足，提前抓好設(shè)備整改，規(guī)避設(shè)備運(yùn)作中的隱患帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，保障設(shè)備安全高效的運(yùn)行[7]。

運(yùn)維管理管控：使用可視化管理和控制來(lái)分析故障維修工作，更新緊急維修狀態(tài)，深入挖掘所有緊急維修人員的承載信息，調(diào)查緊急維修工作的不足，確保搶修布局合理發(fā)展，優(yōu)化搶修資源，促進(jìn)搶修戰(zhàn)略科學(xué)合理發(fā)展[8]。

運(yùn)檢指標(biāo)管控：配網(wǎng)規(guī)模指標(biāo)。通過(guò)可視化分析平均供電半徑、聯(lián)絡(luò)率等配網(wǎng)規(guī)模指標(biāo)，實(shí)時(shí)跟進(jìn)配網(wǎng)規(guī)模指標(biāo)的變化，及時(shí)預(yù)警超過(guò)閾值的指標(biāo)信息，探討指標(biāo)不足情況，有針對(duì)性的優(yōu)化管控策略[9]；配網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)。通過(guò)可視化分析配電設(shè)備故障跳閘、低電壓率等相關(guān)的配網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)，及時(shí)預(yù)警超過(guò)閾值的指標(biāo)信息，及時(shí)探討指標(biāo)不足情況，有針對(duì)性優(yōu)化策略[10]；配網(wǎng)檢修指標(biāo)。通過(guò)可視化分析檢修時(shí)長(zhǎng)、帶電作業(yè)化率等相關(guān)的配網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)，實(shí)時(shí)跟進(jìn)配網(wǎng)規(guī)模指標(biāo)的變化，及時(shí)預(yù)警超過(guò)閾值的指標(biāo)信息，及時(shí)探討指標(biāo)不足情況，有針對(duì)性優(yōu)化策略。

2 配電網(wǎng)智能化運(yùn)維管控應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路智能化巡檢。智能化巡視配網(wǎng)路線主要通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)架空線路進(jìn)行巡檢，通過(guò)無(wú)人攝影，智能地識(shí)別線路上的設(shè)備和其他相關(guān)信息。采集輸電線路中桿塔、絕緣子串、金具等設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)信息傳輸至控制中心，通過(guò)分析數(shù)據(jù)可了解相關(guān)輸電線路設(shè)備的損壞情況。分析巡視、檢修、故障等記錄，同時(shí)在完成巡視后及時(shí)更新相關(guān)記錄，并把巡視信息及時(shí)發(fā)送至并上傳至信息系統(tǒng)[11]。

可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障智能化診斷。系統(tǒng)首先是從各個(gè)終端采集以往的故障信息，并深度排查和讀取智能電表的電壓電流信息，逐步完善故障信息的資料庫(kù)。在掌握了調(diào)控故障信息后著手進(jìn)行信息采集，并比對(duì)故障和電壓電流信息數(shù)據(jù)，確定整個(gè)故障的范圍，可在第一時(shí)間內(nèi)重新架構(gòu)有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和故障隔離信息。在獲取用戶報(bào)修信息后，通過(guò)一系列方式自動(dòng)排查故障點(diǎn)。在掌握故障區(qū)域后，利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)第一時(shí)間把排查故障點(diǎn)的地理信息和故障信息并發(fā)放給搶修人員，同時(shí)結(jié)合故障區(qū)域智能電表檔案信息，及時(shí)推送給用戶，減少不必要的投訴，給客戶帶來(lái)更為理想的體驗(yàn)。

可實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合。從現(xiàn)階段看，如電網(wǎng)數(shù)據(jù)、分析處理處于不同安全分區(qū)，需使用能量管理系統(tǒng)來(lái)更新數(shù)據(jù)，及時(shí)收集信息并傳輸至內(nèi)網(wǎng)辦公電腦，自動(dòng)上傳至OMS 的相關(guān)搶修、錯(cuò)誤觸發(fā)等相關(guān)信息。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障，如EMS 系統(tǒng)中不包含與故障恢復(fù)相關(guān)的人工智能算法，則采用故障恢復(fù)的人工智能算法來(lái)滿足內(nèi)容機(jī)的需要。同時(shí)將格式生成、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)步驟、網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)操作票等信息傳輸至OMS，并完成自動(dòng)發(fā)送短信等操作。在EMS系統(tǒng)中，如有相應(yīng)的人工智能算法滿足故障恢復(fù)所需，可自動(dòng)恢復(fù)電網(wǎng)故障，安排人員在沒(méi)辦法自動(dòng)恢復(fù)的情況下進(jìn)行人工處理[12]。

可實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)度故障信息智能交互。因信息化系統(tǒng)廠家不同、性能也存在區(qū)別，有很大概率出現(xiàn)信息孤島，很難在實(shí)際的統(tǒng)籌調(diào)度中發(fā)揮作用，特別是在搶修故障過(guò)程中不利于其快速制定搶修效率，影響其實(shí)施搶修故障工作可靠性，特別是不利于打通配網(wǎng)調(diào)度的效率，因此各系統(tǒng)利用應(yīng)用培養(yǎng)調(diào)度的方式，促使各系統(tǒng)間的信息管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，促使系統(tǒng)、模塊間的信息共享。只要在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行系統(tǒng)，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)度與配網(wǎng)的信息交互，進(jìn)而有效提升業(yè)務(wù)效率，促使配電網(wǎng)運(yùn)行效率最大化。

數(shù)字化助力精準(zhǔn)定位設(shè)備“病根”。將網(wǎng)絡(luò)的概念引入配電網(wǎng)管理，并應(yīng)用于配電網(wǎng)的日常巡檢。它可為機(jī)組管理設(shè)備數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)，識(shí)別配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境和巡檢周期節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性和清晰度，通過(guò)配網(wǎng)設(shè)備管理日常運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，減少對(duì)日常工作的依賴，數(shù)字化推進(jìn)配網(wǎng)運(yùn)維，充分運(yùn)用配網(wǎng)數(shù)字化驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)管理模式，以供電服務(wù)指揮中心為指揮中心，以數(shù)字化驅(qū)動(dòng)與配網(wǎng)管理相結(jié)合的理念規(guī)范管理，減少對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴，為構(gòu)建強(qiáng)大而智能的配電網(wǎng)提供有效方法。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中電力工業(yè)起著非常重要的作用，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電力行業(yè)全面采用智能化的全新配用電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是大勢(shì)所趨。電力行業(yè)在運(yùn)行期間需專業(yè)人員對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行維護(hù)與檢查，確保各項(xiàng)設(shè)備和線路能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止出現(xiàn)故障給配電工作帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)面影響。在運(yùn)行期間，通過(guò)引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能配電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)，可通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行全面監(jiān)控，全面提升運(yùn)維工作效率。通過(guò)應(yīng)用智能化運(yùn)維配電網(wǎng)的管控方式，可有效提高配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)工作效率，優(yōu)化配網(wǎng)業(yè)務(wù)流程，減輕電網(wǎng)運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，促使經(jīng)濟(jì)效率的最大化。