電力設(shè)備的智能化運(yùn)維平臺分析

謝怡琚 李思樸 張 亮 崔 瀅

（1.國網(wǎng)寧夏電力有限公司超高壓公司，銀川 750011；2.寧夏中科恒瑞智能科技有限公司，銀川 750011）

社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使電力設(shè)備不斷向著復(fù)雜化、大型化以及連續(xù)化改造。如今，各行業(yè)的管理模式發(fā)生較大變化，由最初的外延粗放式發(fā)展變革為內(nèi)涵精細(xì)化管理發(fā)展。這就需要打造現(xiàn)代電力設(shè)備管理知識體系，分級評價電力設(shè)備管理。利用人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)以及物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)，構(gòu)建電力設(shè)備智能運(yùn)維管理平臺，在線實(shí)時監(jiān)測電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為電力設(shè)備檢查與維護(hù)工作的開展提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 電力設(shè)備智能化運(yùn)維平臺建設(shè)的方向

1.1 多元融合

打造可用于不同專業(yè)環(huán)境下的數(shù)據(jù)共享資源池，依照一致的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，著手多專業(yè)運(yùn)維平臺的設(shè)計與建設(shè)工作，達(dá)到運(yùn)維數(shù)據(jù)資源集成融合的目的。同時，需將不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用場景結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)之間的聯(lián)動應(yīng)用，確保電力設(shè)備運(yùn)維分析工作高效進(jìn)行，為電力設(shè)備良好、連續(xù)運(yùn)作提供保障[1]。

1.2 創(chuàng)新運(yùn)維

通過分析當(dāng)前所參照的維護(hù)規(guī)程的技術(shù)支撐性，需適當(dāng)拓寬在線監(jiān)測的深度與廣度，實(shí)現(xiàn)智慧化監(jiān)測，減少人工作業(yè)量。運(yùn)用智慧化的運(yùn)維平臺，實(shí)時、自動評估電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以評估數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定針對性的檢修計劃與周期。平臺還能夠智能評估電力設(shè)備的健康狀況和運(yùn)行質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上制定動態(tài)化的中、大修計劃。平臺的運(yùn)行與運(yùn)維模式的創(chuàng)新可為電力設(shè)備工作人員的運(yùn)維工作提供可靠指導(dǎo)，降低工作強(qiáng)度，大幅提高電力設(shè)備運(yùn)維的精準(zhǔn)性和高效性。

1.3 智能聯(lián)動

打造以電力設(shè)備監(jiān)督、人工確認(rèn)的雙重保障機(jī)制閉環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備監(jiān)測與實(shí)際生產(chǎn)流程的智能化聯(lián)動。當(dāng)前，智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，促使電力設(shè)備運(yùn)維工作向智能化轉(zhuǎn)型，精準(zhǔn)定位電力設(shè)備故障，并能分析故障產(chǎn)生的原因，借助人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)全過程監(jiān)測電力設(shè)備維修前、后的運(yùn)作狀態(tài)，確保及時發(fā)現(xiàn)各類故障隱患。智能決策分析能夠第一時間反映電力設(shè)備的異常狀態(tài)，而智能運(yùn)維平臺則主動關(guān)聯(lián)執(zhí)行生產(chǎn)工單的觸發(fā)及自動填報，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與生產(chǎn)過程的智能化聯(lián)動[2]。

1.4 動態(tài)管控

打造電力設(shè)備檢修全程智能化監(jiān)督與管控體系，防范檢查工作不到位引發(fā)的運(yùn)行風(fēng)險。充分發(fā)揮智能運(yùn)維平臺應(yīng)用優(yōu)勢，精細(xì)化管理各項(xiàng)檢修任務(wù)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備檢修過程的智能化管控。同時，需借助智能運(yùn)維移動應(yīng)用技術(shù)輸入、確認(rèn)電力設(shè)備檢修任務(wù)，并將任務(wù)項(xiàng)信息實(shí)時、完整上傳于智能運(yùn)維平臺數(shù)據(jù)庫，根據(jù)電力設(shè)備實(shí)時狀態(tài)開展在線核檢工作。在此期間，若發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)變化信息與制定的規(guī)范要求有較大差別，則需填寫規(guī)范性監(jiān)督日志；若電力設(shè)備檢修后仍無法達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)，需生成任務(wù)項(xiàng)管控回執(zhí)。工作人員接收到智能運(yùn)維平臺發(fā)出的反饋信息后，需在第一時間糾正電力設(shè)備檢修疏漏，以提高檢修質(zhì)量。

2 電力設(shè)備的智能化運(yùn)維平臺優(yōu)化設(shè)計路徑

2.1 平臺架構(gòu)設(shè)計

2.1.1 總體架構(gòu)

電力設(shè)備智能化運(yùn)維平臺的設(shè)計與建設(shè)需在管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備管理系統(tǒng)的多系統(tǒng)融合，打造一套智能化電力設(shè)備運(yùn)行信息交匯與處理的管理系統(tǒng)，自動、智慧分析、處理、判斷采集的各類運(yùn)維信息，采取科學(xué)有效的管控措施，分布式監(jiān)管所有運(yùn)行的電力設(shè)備，確保各系統(tǒng)與電力設(shè)備良好、高效且協(xié)調(diào)一致運(yùn)作[3]。某配電運(yùn)維管理平臺如圖1所示。

圖1 某配電運(yùn)維管理平臺

智能運(yùn)維平臺以云計算平臺為基礎(chǔ)，整合、集成各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用開放式結(jié)構(gòu)達(dá)到系統(tǒng)彼此間相互聯(lián)動的效果。平臺中的各類系統(tǒng)利用消息推送、數(shù)據(jù)抽取以及數(shù)據(jù)總線等方法將運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳于云平臺，使得運(yùn)維人員可使用移動端跟蹤管理各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的智能化運(yùn)維。

智能運(yùn)維平臺的創(chuàng)建能夠?qū)⒉煌ㄐ艆f(xié)議的智能化電力設(shè)備整合在一起，實(shí)現(xiàn)各電力設(shè)備彼此間的相互連通，增強(qiáng)電力設(shè)備運(yùn)行的協(xié)同性，同時共享各類信息。此外，平臺可以對內(nèi)部搭建的所有子系統(tǒng)進(jìn)行集中統(tǒng)一式監(jiān)測與管理，統(tǒng)一存儲各子系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并呈現(xiàn)在智能化集成統(tǒng)一平臺上，確保系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測。

2.1.2 平臺體系架構(gòu)

電力設(shè)備智能運(yùn)維平臺存儲各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，如電力設(shè)備運(yùn)行實(shí)時信息、電力設(shè)備系統(tǒng)安裝信息、電力設(shè)備運(yùn)作人員操作信息以及管理服務(wù)信息等，能夠優(yōu)化處理存在較大差異性的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)格式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、訪問方式以及系統(tǒng)可用性等。針對電力設(shè)備打造生命全周期數(shù)據(jù)模型，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，利用多元化數(shù)據(jù)采集、分析技術(shù)，設(shè)計、建設(shè)電力設(shè)備數(shù)據(jù)管理平臺。平臺架構(gòu)由4層組成，分別為應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層和存儲層。應(yīng)用層的主要功能為電力設(shè)備狀態(tài)管理、巡檢管理各類工單、人員及資產(chǎn)管理。服務(wù)層功能圍繞各類數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，具體表現(xiàn)在數(shù)據(jù)整理、驗(yàn)證以及分析等方面。數(shù)據(jù)層依托云計算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式云存儲，還可調(diào)用數(shù)據(jù)執(zhí)行分布式計算，同時具備中間翻譯、存取行業(yè)知識的功能。存儲層綜合、統(tǒng)籌存儲所有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)格式，包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及知識庫[4]。平臺體系框架如圖2所示。

圖2 電力設(shè)備智能運(yùn)維平臺體系框架

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息技術(shù)打造電力設(shè)備知識庫與數(shù)據(jù)庫，再將各項(xiàng)數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)管理平臺，以高效訪問、共享交換、處理結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息，賦予平臺應(yīng)用層和服務(wù)層高性能的分布式數(shù)據(jù)管理能力。電力設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)優(yōu)化存儲功能如下。

第一，中間件云數(shù)據(jù)管理。整合所有異構(gòu)存儲模式，包括文件系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等，達(dá)到按所需數(shù)據(jù)特性存儲的目的，還可在統(tǒng)一數(shù)據(jù)總線的幫助下，統(tǒng)一訪問跨存儲電力設(shè)備[5]。

第二，數(shù)據(jù)存儲平臺。平臺中包含所有節(jié)點(diǎn)信息，為海量數(shù)據(jù)的高效存儲提供支持，還可實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一管理。以項(xiàng)目為單位，打造各類服務(wù)器，包括空間電力設(shè)備信息存儲服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器（Bare Metal Server，BMS）以及區(qū)域運(yùn)行數(shù)據(jù)服務(wù)器等，將各服務(wù)器同中央管理專用數(shù)據(jù)服務(wù)器整合在一起協(xié)同運(yùn)行，以存儲所有電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

第三，分布式計算。利用云計算架構(gòu)，過濾、篩選、驗(yàn)證采集的巡檢數(shù)據(jù)，再將其上傳至主服務(wù)器進(jìn)行匯總與整理，通過計算得到總體結(jié)果，確保數(shù)據(jù)信息全面、完整，真正意義上增強(qiáng)數(shù)據(jù)管理平臺計算能力的易擴(kuò)展性和計算時效穩(wěn)定性。

2.2 平臺功能設(shè)計

利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)打造統(tǒng)一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，設(shè)立數(shù)據(jù)分析中心模塊和數(shù)據(jù)管理中心模塊，為智能運(yùn)維平臺提供分析模型和靜態(tài)模型支撐。數(shù)據(jù)分析中心的運(yùn)行能夠?yàn)檫\(yùn)維平臺提供數(shù)據(jù)實(shí)體和數(shù)據(jù)分析支持。智能運(yùn)維平臺包含的功能模塊如下。

2.2.1 平臺基本功能

運(yùn)維期間實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備各要素的跟蹤管理，如工單、人員、巡檢、資產(chǎn)、業(yè)務(wù)以及知識等，還可為各項(xiàng)決策提供支持，基本滿足電力設(shè)備一般管理業(yè)務(wù)需求。

2.2.2 平臺高級功能

依托各類基本服務(wù)，包括功能信息服務(wù)、電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)服務(wù)以及電力設(shè)備運(yùn)維歷史服務(wù)等，為指定區(qū)域和時間下的電力設(shè)備歷史演化、環(huán)境關(guān)聯(lián)以及運(yùn)行狀態(tài)的管理提供相應(yīng)的服務(wù)，確保各類運(yùn)維決策有效、科學(xué)制定與執(zhí)行，以滿足電力設(shè)備模式需求。它的高級功能服務(wù)有3種。

（1）電力設(shè)備決策支持服務(wù)。根據(jù)電力設(shè)備當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行情況，細(xì)致、全面分析電力設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以掌握的信息為依據(jù)提供各類服務(wù)，包括電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評價服務(wù)、電力設(shè)備異常狀態(tài)處理的模擬仿真服務(wù)、電力設(shè)備運(yùn)維管理決策評價與支持服務(wù)、電力設(shè)備運(yùn)行安全評價服務(wù)等。

（2）運(yùn)行現(xiàn)狀評價和預(yù)警服務(wù)。先確定運(yùn)維管理的目標(biāo)電力設(shè)備及所在區(qū)域，利用先進(jìn)技術(shù)和儀器了解、掌握電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、用戶狀態(tài)以及公共服務(wù)狀態(tài)，同時依托平臺建設(shè)的數(shù)據(jù)庫，調(diào)用、分析各狀態(tài)歷史信息，針對區(qū)域電力設(shè)備整體運(yùn)作狀態(tài)，設(shè)計一套可行且科學(xué)的分析評價方法，基于安全風(fēng)險、運(yùn)作效率以及實(shí)用性等多個角度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化評價，同時自動預(yù)警可能發(fā)生的異常狀態(tài)[6]。

（3）異常狀態(tài)處理模擬服務(wù)。根據(jù)評價結(jié)果和平臺發(fā)出的預(yù)警信號，分析有隱藏故障的電力設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，盡可能找出與之相關(guān)的電力設(shè)備以及二者在空間上的關(guān)聯(lián)關(guān)系，采集、整理關(guān)聯(lián)空間電子設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)和公平服務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，采取模擬仿真的方式對異常狀態(tài)未來演化趨勢進(jìn)行計算與展示。

3 結(jié)語

智能運(yùn)維平臺的建設(shè)與完善可實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)管，為工作人員電子設(shè)備運(yùn)維決策提供參考。為發(fā)揮平臺應(yīng)用價值，需了解、明確電力設(shè)備運(yùn)維平臺建設(shè)需求，做好平臺架構(gòu)體系的設(shè)計，打造多元化功能模塊，確保電力設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能化采集與自動分析，從而實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備全生命周期的精益化管理。