基于數(shù)字化通信技術(shù)的電力通信網(wǎng)運(yùn)維分析

胡祥銘，殷文進(jìn)

（鹽城三新供電服務(wù)有限公司東臺(tái)分公司，江蘇 鹽城 224200）

0 引 言

隨著電力通信網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用和信息交換的日益增多，其面臨著越來越復(fù)雜和嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全問題不僅會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和供電穩(wěn)定性，還會(huì)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安全造成重大威脅。因此，深入研究電力通信網(wǎng)絡(luò)中的安全問題，并尋找相應(yīng)的解決方案，是當(dāng)前電力領(lǐng)域急需解決的重要問題。

1 電力通信網(wǎng)絡(luò)

1.1 功能分析

電力通信網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，主要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)保護(hù)以及故障診斷等功能。借助傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，電力通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)采集和傳輸電力數(shù)據(jù)，從而掌握電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)參數(shù)和運(yùn)行情況。這些數(shù)據(jù)涵蓋了電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，包括輸電線路、變電站、配電設(shè)備等狀態(tài)參數(shù)。通過可靠的數(shù)據(jù)傳輸，這些數(shù)據(jù)能夠被及時(shí)上傳至監(jiān)控中心，為電力系統(tǒng)的維護(hù)和管控提供重要的數(shù)據(jù)支持。此外，電力通信網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)的保護(hù)方面也起著重要作用。電力通信網(wǎng)絡(luò)能夠快速傳遞保護(hù)信號(hào)和指令，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的迅速脫離或隔離，防止故障范圍擴(kuò)大。

1.2 網(wǎng)絡(luò)組成

電力通信網(wǎng)絡(luò)主要包括通信設(shè)備和傳感器、通信介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。

通信設(shè)備和傳感器是電力通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，包括路由器、交換機(jī)、光纖傳輸設(shè)備等，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。

通信介質(zhì)是信息傳遞的媒介，它負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從一個(gè)設(shè)備傳遞到另一個(gè)設(shè)備。在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，通信介質(zhì)可以采用有線介質(zhì)和無線介質(zhì)2種形式。

電力通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括總線型、星型、環(huán)型以及網(wǎng)狀等多種形式，其中星型和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為常見。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)為核心，向外輻射連接多個(gè)終端設(shè)備。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)高度可靠的通信。

通信協(xié)議是通信設(shè)備之間相互溝通和交換數(shù)據(jù)的規(guī)則和約定，用于確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌M(jìn)行。在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，常用的通信協(xié)議包括傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）、Modbus、IEC 61850等[1]。

2 電力通信網(wǎng)信息化運(yùn)維

采用數(shù)字化通信技術(shù)和信息化運(yùn)維技術(shù)可以提升電力通信網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，為電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供充分保障。信息化運(yùn)維模塊如圖1所示。

圖1 信息化運(yùn)維模塊

電力通信網(wǎng)涉及多種設(shè)備和系統(tǒng)，產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，人工采集和檢測(cè)的方法效率較低，難以滿足工作要求。使用數(shù)字化通信技術(shù)和信息化運(yùn)維技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)，提高數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)的效率。借助各種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳感器，可以自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力通信網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行情況，避免故障發(fā)生[2]。

傳統(tǒng)的維護(hù)方式是在設(shè)備出現(xiàn)故障后進(jìn)行處理，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，影響電力通信網(wǎng)的正常運(yùn)行。應(yīng)用數(shù)字化通信技術(shù)和信息化運(yùn)維技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，通過數(shù)據(jù)處理和挖掘預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，提前進(jìn)行更換和維護(hù)，避免故障發(fā)生，提高電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定性[3]。

隨著電力通信網(wǎng)數(shù)據(jù)量的不斷增加，如何有效利用這些數(shù)據(jù)成為運(yùn)維人員需要認(rèn)真思考的問題。通過使用數(shù)字化通信技術(shù)和信息化運(yùn)維技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)挖掘，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，為運(yùn)維管理工作提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)的智能化運(yùn)維管理。

5 排除標(biāo)準(zhǔn) （1）回顧性調(diào)查研究；（2）同一研究人群重復(fù)發(fā)表的文獻(xiàn)；（3）不能提供有效分析數(shù)據(jù) （包括一般資料）且與原作者聯(lián)系無果的研究；（4）試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理或不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?；?）關(guān)節(jié)病性銀屑病、膿皰性銀屑病、滴狀銀屑病、紅皮病性銀屑病等。

3 基于數(shù)字化通信技術(shù)的電力通信網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)

3.1 設(shè)計(jì)一體化管理體系

采用頂層設(shè)計(jì)方法，從運(yùn)維模式、運(yùn)維機(jī)制、服務(wù)體系3個(gè)方面，設(shè)計(jì)省級(jí)、地級(jí)、縣級(jí)電力企業(yè)運(yùn)維部門的一體化運(yùn)維管理機(jī)制。

3.1.1 運(yùn)維模式

由地級(jí)、縣級(jí)企業(yè)負(fù)責(zé)代維業(yè)務(wù)集中管理，并將運(yùn)維項(xiàng)目的業(yè)務(wù)外包需求和方案按照運(yùn)維品牌歸并原則統(tǒng)一上報(bào)。這些項(xiàng)目和方案由省級(jí)企業(yè)進(jìn)行集中招投標(biāo)，然后由地級(jí)、縣級(jí)企業(yè)負(fù)責(zé)開展運(yùn)維方案的組織和實(shí)施。

3.1.2 運(yùn)維機(jī)制

集中管控運(yùn)維數(shù)據(jù)和系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)省級(jí)、地級(jí)、縣級(jí)通信運(yùn)維數(shù)據(jù)、通信方式等的融合。根據(jù)職責(zé)劃分：省級(jí)企業(yè)負(fù)責(zé)500 kV和特高壓變電站通信網(wǎng)絡(luò)的管理、業(yè)務(wù)受理和協(xié)調(diào)；地級(jí)企業(yè)負(fù)責(zé)地區(qū)通信網(wǎng)550 kV、220 kV及以下變電站通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維檢修；縣級(jí)企業(yè)負(fù)責(zé)縣域通信網(wǎng)和110 kV及以下變電站通信設(shè)備的巡視、檢修工單受理和隱患排查等工作。

3.1.3 服務(wù)體系

改變分散型服務(wù)受理模式，由省級(jí)企業(yè)統(tǒng)一管理服務(wù)平臺(tái)，以下發(fā)工單的形式將任務(wù)分配給各地級(jí)、縣級(jí)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)快速處理。在運(yùn)維結(jié)束后，再由省級(jí)企業(yè)統(tǒng)一安排電話服務(wù)回訪，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)閉環(huán)[4]。

3.2 建立智能運(yùn)維管理思路

以數(shù)字化通信技術(shù)為依托，從方式精細(xì)化、計(jì)劃-實(shí)施-檢查-處理（Plan Do Check Act，PDCA）檢修標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)度集約化3個(gè)方面建立智能運(yùn)維管理思路，提升電力系統(tǒng)的智能運(yùn)維管理能力。

3.2.1 方式精細(xì)化

采用精細(xì)化方式管理運(yùn)維數(shù)據(jù)，賦予一線工作人員上級(jí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)各級(jí)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動(dòng)更新，有助于保持運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)據(jù)資料的一致性，降低溝通成本，提高服務(wù)效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維數(shù)據(jù)扁平化、精細(xì)化管理。建立指標(biāo)評(píng)估體系，通過全面排查梳理電力系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、軟硬件情況、生命周期以及故障預(yù)警等，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化評(píng)估，確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2.2 PDCA檢修標(biāo)準(zhǔn)化

建立基于PDCA的檢修標(biāo)準(zhǔn)化流程和規(guī)范，包括上報(bào)檢修計(jì)劃、制定檢修方案、審核檢修風(fēng)險(xiǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化檢修等環(huán)節(jié)。制定計(jì)劃?rùn)z修和臨時(shí)檢修作業(yè)分類庫(kù)，制作現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)指導(dǎo)書、指導(dǎo)卡，使檢修步驟有標(biāo)準(zhǔn)可依、安全管控有據(jù)可循，提升檢修安全性。

3.2.3 調(diào)度集約化

從橫向和縱向2個(gè)維度進(jìn)行電力通信運(yùn)維管理。橫向上，對(duì)所轄區(qū)域的各部門通信資源采用集約化的管理模式，集中整合分析運(yùn)營(yíng)維護(hù)操作的方案和遠(yuǎn)程監(jiān)控的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，協(xié)調(diào)各部門業(yè)務(wù)工作?？v向上，省級(jí)企業(yè)統(tǒng)一調(diào)度轄區(qū)范圍內(nèi)的各層級(jí)網(wǎng)絡(luò)檢修、重要拓?fù)渥兏?、站點(diǎn)網(wǎng)元接入等工作，充分發(fā)揮從上到下的集約化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源集中管理并優(yōu)化配置[5]。

3.3 建立智能運(yùn)維平臺(tái)

采取智能化手段建立智能運(yùn)維平臺(tái)，包含各機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)和總企業(yè)運(yùn)維平臺(tái)[6]。

總企業(yè)運(yùn)維平臺(tái)主要負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理各機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)，涵蓋運(yùn)維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心、數(shù)據(jù)分析預(yù)警、運(yùn)維管理等模塊。通過分析分支機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)上傳的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。此外，該平臺(tái)還可以及時(shí)將整合擴(kuò)充的知識(shí)庫(kù)更新到分支機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)，為一線運(yùn)維人員、管理員及上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。運(yùn)維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心模塊用于存儲(chǔ)各分支機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)上傳的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以及預(yù)警決策數(shù)據(jù)。該模塊將新增的運(yùn)維問題、處理辦法與現(xiàn)有運(yùn)維知識(shí)儲(chǔ)備庫(kù)案例進(jìn)行對(duì)比，將實(shí)用可借鑒案例及時(shí)更新到知識(shí)庫(kù)，便于類似預(yù)警問題借鑒參考。采用總企業(yè)與分支機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)各自存儲(chǔ)、相互備案、隨時(shí)調(diào)取的方式，保證數(shù)據(jù)的完備性和安全性[7]。數(shù)據(jù)分析預(yù)警模塊在總企業(yè)運(yùn)維平臺(tái)和各機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)均有部署。該模塊對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、分析，通過比對(duì)現(xiàn)有總企業(yè)運(yùn)維平臺(tái)或者各機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)的知識(shí)庫(kù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題預(yù)警提出解決方案和處理措施，運(yùn)用郵件、短信等方式將結(jié)果通知到一線運(yùn)維人員。運(yùn)維管理模塊負(fù)責(zé)管理平臺(tái)的所有運(yùn)維用戶，根據(jù)其工作職責(zé)和崗位特性進(jìn)行功能權(quán)限配置，提高系統(tǒng)運(yùn)維管理的靈活性。

機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)主要包括綜合監(jiān)管、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)等模塊。通過對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析，可以形成相關(guān)的處理意見，為一線運(yùn)維人員和管理者制定解決方案并進(jìn)行運(yùn)維實(shí)施提供參考依據(jù)。綜合監(jiān)管模塊基于系統(tǒng)專業(yè)網(wǎng)管，集中監(jiān)視各個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況并傳輸數(shù)據(jù)，集中呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)預(yù)警，能夠有效提高運(yùn)維效率和運(yùn)維管理水平。數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)采集平臺(tái)監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分類、歸納整理和存儲(chǔ)，通過數(shù)據(jù)打包的方式同步至機(jī)構(gòu)運(yùn)維平臺(tái)，為數(shù)據(jù)分析和預(yù)警提供有力支撐[8]。

通過搭建基于數(shù)字化通信技術(shù)的智能運(yùn)維平臺(tái)，對(duì)采集的大量原始預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、過濾壓縮與傳輸，大大縮短了運(yùn)維人員排查故障的時(shí)間，降低排查成本，提高運(yùn)維效率[9]。

4 結(jié) 論

隨著電力通信網(wǎng)的迅速發(fā)展，人們對(duì)運(yùn)維技術(shù)的要求越來越高。電力企業(yè)需要在現(xiàn)有的運(yùn)維技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，結(jié)合具體應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題做好總結(jié)工作，積極運(yùn)用數(shù)字化通信技術(shù)、智能化運(yùn)維平臺(tái)等先進(jìn)的科學(xué)手段，不斷提高運(yùn)維水平，以適應(yīng)國(guó)家智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。