陶 敏， 姚 峰

（1.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.杭州意能軟件有限公司，杭州 310014）

0 引言

為了提高配網(wǎng)精益化管理水平，國家電網(wǎng)公司要求建立配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修制度標(biāo)準(zhǔn)體系，全面開展配網(wǎng)狀態(tài)檢修。由于配網(wǎng)設(shè)備數(shù)量大、種類多、線路變化快、工作人員少，使得配網(wǎng)設(shè)備的評價(jià)、檢修策略制定工作量非常大，迫切需要一套信息系統(tǒng)，可以將業(yè)務(wù)人員從繁重的信息收集、信息處理、報(bào)告編制等工作中解放出來。國家電網(wǎng)公司在浙江省電力公司啟動配網(wǎng)CBM（狀態(tài)檢修輔助決策）系統(tǒng)試點(diǎn)開發(fā)，在全面推廣配網(wǎng)狀態(tài)檢修工作的同時(shí)，也加快了配網(wǎng)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)的研究。

1 狀態(tài)檢修輔助系統(tǒng)

建設(shè)配網(wǎng)CBM系統(tǒng)的目的是為了減輕各級配網(wǎng)工作人員的工作量，讓信息系統(tǒng)來完成繁瑣的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等工作。配網(wǎng)狀態(tài)評價(jià)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如設(shè)備臺帳、試驗(yàn)報(bào)告、缺陷記錄、巡視記錄等已經(jīng)存儲在PMS（生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)）配網(wǎng)管理的相關(guān)功能模塊中。配網(wǎng)CBM系統(tǒng)的主要功能是獲取并處理生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中反映配網(wǎng)設(shè)備健康狀態(tài)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，評價(jià)設(shè)備當(dāng)前狀況，對狀態(tài)劣化和趨勢不良的設(shè)備及時(shí)發(fā)布狀態(tài)告警消息，并進(jìn)行原因分析，同時(shí)生成設(shè)備狀態(tài)評價(jià)信息、制定狀態(tài)檢修決策建議。

與其他系統(tǒng)或模塊的關(guān)系決定了配網(wǎng)狀態(tài)檢修輔助決策的定位與邊界，決定需要實(shí)現(xiàn)哪些功能，決定配網(wǎng)CBM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，也決定了系統(tǒng)的部署方式。系統(tǒng)的定位是，以PMS系統(tǒng)為統(tǒng)一平臺，配網(wǎng)CBM系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)從PMS系統(tǒng)抽取，有關(guān)數(shù)據(jù)可返回PMS系統(tǒng)進(jìn)行展示，配網(wǎng)CBM系統(tǒng)是PMS系統(tǒng)中的功能模塊。這種定位較好地將配網(wǎng)CBM系統(tǒng)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理區(qū)分開來，定位為分析決策層的功能，使各功能模塊層次清晰，邊界明確。

配網(wǎng)CBM決策系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價(jià)管理和輔助決策功能。與PMS的關(guān)系主要包括數(shù)據(jù)收集、評價(jià)觸發(fā)、流程執(zhí)行以及數(shù)據(jù)輸出等方面。與其他模塊的數(shù)據(jù)交互如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)CBM與其他模塊關(guān)系

（1）數(shù)據(jù)收集是獲取系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，主要包括讀取設(shè)備臺帳與拓?fù)涔芾砟K的資源、資產(chǎn)臺帳信息，資源、資產(chǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，單元信息以及單元內(nèi)資產(chǎn)信息；讀取檢修試驗(yàn)管理模塊的交接、巡檢、例行、診斷或預(yù)防性試驗(yàn)報(bào)告、缺陷消缺試驗(yàn)報(bào)告等；讀取運(yùn)行管理模塊的運(yùn)行巡視記錄、缺陷和消缺記錄；讀取家族性缺陷管理模塊的家族性缺陷信息。

（2）觸發(fā)方式是外部環(huán)境啟動配網(wǎng)CBM的方式。觸發(fā)評價(jià)的可以是設(shè)備臺帳與拓?fù)涔芾砟K資源、資產(chǎn)異動消息，單元異動消息，檢修試驗(yàn)管理模塊試驗(yàn)報(bào)告審核消息，運(yùn)行管理模塊缺陷記錄審核消息等。通過業(yè)務(wù)管理模塊調(diào)用，啟動設(shè)備評價(jià)報(bào)告管理與狀態(tài)檢修綜合報(bào)告管理任務(wù)。通過設(shè)備狀態(tài)評價(jià)報(bào)告消息，觸發(fā)狀態(tài)檢修綜合報(bào)告編制。通過狀態(tài)檢修綜合報(bào)告消息，觸發(fā)狀態(tài)檢修計(jì)劃和三年滾動計(jì)劃編制。

（3）流程執(zhí)行。通過工作流平臺啟動定期或動態(tài)評價(jià)核查任務(wù)；在狀態(tài)評價(jià)工作流平臺中執(zhí)行三級評價(jià)流程，在決策建議工作流平臺中執(zhí)行三級流程；接受生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)待辦工作調(diào)用，執(zhí)行三級評價(jià)和決策流程步驟。

（4）系統(tǒng)輸出是配網(wǎng)CBM向外提供的結(jié)果，包括狀態(tài)評價(jià)結(jié)果，設(shè)備評價(jià)報(bào)告、狀態(tài)檢修綜合報(bào)告，狀態(tài)檢修計(jì)劃和三年滾動計(jì)劃，輔助決策建議以及其他統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（5）共享信息資源。與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)其他業(yè)務(wù)模塊共享資源、資產(chǎn)模型編碼，缺陷、缺陷枚舉編碼，試驗(yàn)項(xiàng)格式定義，巡視編碼等。參與評價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接來源于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)設(shè)備、試驗(yàn)、缺陷、巡視等管理模塊。

2 系統(tǒng)功能

配網(wǎng)CBM系統(tǒng)的主要功能模塊有標(biāo)準(zhǔn)管理、信息收集、評價(jià)與分析、狀態(tài)告警、決策建議和系統(tǒng)配置等，功能模塊框架如圖2所示。

（1）標(biāo)準(zhǔn)管理模塊：用于集中管理和查詢配網(wǎng)狀態(tài)檢修相關(guān)的各類導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

（2）信息收集模塊：用于查詢評價(jià)設(shè)備的臺帳信息、單元信息以及單元內(nèi)資產(chǎn)信息，查詢配網(wǎng)CBM系統(tǒng)評價(jià)計(jì)算所需的原始試驗(yàn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和缺陷數(shù)據(jù)，查詢原始數(shù)據(jù)的發(fā)送情況以及手動發(fā)起對設(shè)備的初始化評價(jià)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊變更觸發(fā)的狀態(tài)評價(jià)。

（3）評價(jià)與分析模塊：實(shí)現(xiàn)對配網(wǎng)設(shè)備的定期或動態(tài)評價(jià)，定期評價(jià)由生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊觸發(fā)，動態(tài)評價(jià)模塊由配網(wǎng)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)創(chuàng)建。通過班組、工區(qū)、地市公司（局）三級評價(jià)流程，完成設(shè)備狀態(tài)評價(jià)報(bào)告。通過統(tǒng)計(jì)圖表的方式，反映區(qū)域內(nèi)設(shè)備的當(dāng)前健康狀況以及設(shè)備狀態(tài)變化的趨勢，統(tǒng)計(jì)配網(wǎng)設(shè)備和單元的主要扣分原因，輔助安排檢修計(jì)劃，統(tǒng)計(jì)狀態(tài)評價(jià)的覆蓋率、及時(shí)率和年度評價(jià)完成率，改善狀態(tài)評價(jià)環(huán)境。該模塊主要用于管理層。

圖2 配網(wǎng)CBM系統(tǒng)功能框架

（4）狀態(tài)告警模塊：通過告警的方式向用戶展示配網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)評價(jià)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理結(jié)果。針對不同的用途，告警方式分為設(shè)備、單元以及狀態(tài)量告警3個(gè)層次。

（5）決策建議模塊：在狀態(tài)評價(jià)的基礎(chǔ)上，自動生成狀態(tài)檢修決策建議，通過工區(qū)生技部門、工區(qū)、地市公司（局）三級流程，形成配網(wǎng)狀態(tài)檢修綜合報(bào)告和配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修計(jì)劃及三年滾動計(jì)劃。

（6）系統(tǒng)配置模塊：用于配置配網(wǎng)CBM系統(tǒng)所需的各種配置項(xiàng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)解析配置、狀態(tài)量編碼配置、告警閾值配置、系統(tǒng)枚舉配置等。

信息收集、狀態(tài)告警、狀態(tài)評價(jià)、決策建議模塊均可查詢指定配網(wǎng)設(shè)備的當(dāng)前評價(jià)結(jié)果，查詢狀態(tài)評價(jià)單元、部件、評價(jià)內(nèi)容的得分情況，查詢狀態(tài)量的扣分情況以及原始數(shù)據(jù)的獲取情況，查詢各模塊的計(jì)算過程，包括算法配置、參數(shù)配置、模塊輸入/輸出等，查詢歷史曲線。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 設(shè)備單元?jiǎng)澐?/h3>

配網(wǎng)設(shè)備從變電站到用戶，按電氣特性連接在一起。單個(gè)設(shè)備是配網(wǎng)的資產(chǎn)，完成供電任務(wù)的一組設(shè)備稱為配網(wǎng)的資源，分為架空線路、電纜分支箱、中壓開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)單元、配電室（箱式變電站）。若以資產(chǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果比較零碎，以此來安排檢修數(shù)量多、難度大。以資源為基礎(chǔ)進(jìn)行評價(jià)，又會造成結(jié)果太粗，不能有針對性地進(jìn)行檢修。所以需要在資源和資產(chǎn)間尋找一種適合評價(jià)和檢修計(jì)劃安排的設(shè)備組合。

浙江省電力公司提出以單元作為狀態(tài)評價(jià)和檢修計(jì)劃的基礎(chǔ)。設(shè)備單元以可單獨(dú)停電為原則，分為架空線路（段、支線）、柱上真空開關(guān)、柱上SF6開關(guān)、柱上隔離開關(guān)、跌落式熔斷器、金屬氧化物避雷器、電容器、高壓計(jì)量箱、配電變壓器、開關(guān)柜（間隔）、電纜線路、電纜分支箱、構(gòu)筑物及外殼單元等。單元?jiǎng)澐謶?yīng)采用系統(tǒng)自動完成的方式，因?yàn)榕渚W(wǎng)資產(chǎn)眾多，建設(shè)和改造經(jīng)常發(fā)生，如果靠人工方式，將成為不可能完成的任務(wù)。而設(shè)備單元?jiǎng)澐质窃O(shè)備狀態(tài)評價(jià)的基礎(chǔ)，沒有合理的設(shè)備單元?jiǎng)澐?，會使評價(jià)的結(jié)果與實(shí)際脫軌，使系統(tǒng)不可用。將單一的配網(wǎng)資產(chǎn)評價(jià)提升到資源-單元-資產(chǎn)為一體的整體評價(jià)模式，為進(jìn)一步開展?fàn)顟B(tài)檢修在供電可靠性上的作用等研究打下了堅(jiān)實(shí)的理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)也極大地提高了系統(tǒng)的評價(jià)效率。通過單元（可停電設(shè)備組合）的方式來管理配網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢修，將單一設(shè)備（資產(chǎn)）的狀態(tài)檢修提升到生產(chǎn)支撐運(yùn)檢的層面，有效降低設(shè)備檢修的復(fù)雜度，縮短設(shè)備維修的停電時(shí)間。

3.2 系統(tǒng)性能

配網(wǎng)設(shè)備數(shù)量很多，以浙江省電力公司為例，全省大約有配網(wǎng)資源20萬個(gè)、單元400萬個(gè)、資產(chǎn)1 100萬個(gè)。平均每個(gè)單元有30個(gè)輸入量、40個(gè)輸出量，也就是系統(tǒng)中將有3億的數(shù)據(jù)量。這就要求在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須合理地利用計(jì)算機(jī)的CPU和內(nèi)存資源，既要在數(shù)據(jù)量和處理量都很大的情況下穩(wěn)定運(yùn)行，又要使用戶有較好的體驗(yàn)。提高系統(tǒng)性能可采用多線程、減少單個(gè)單元內(nèi)存占用量等方法。以1個(gè)縣局為例，全部設(shè)備的評價(jià)應(yīng)控制在1天以內(nèi)，而對局部數(shù)據(jù)的調(diào)整，每臺的計(jì)算時(shí)間應(yīng)控制在3 s以內(nèi)。

3.3 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集是枯燥、繁瑣、容易出錯(cuò)的工作，所以數(shù)據(jù)收集時(shí)應(yīng)自動完成以下內(nèi)容：

（1）對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以實(shí)現(xiàn)在不同的模塊中對同一數(shù)據(jù)有一致的解釋。在設(shè)備臺帳中對設(shè)備的種類、設(shè)備與資源間的層次關(guān)系、資產(chǎn)在資源中的劃分規(guī)則等進(jìn)行規(guī)范。在試驗(yàn)管理中對試驗(yàn)項(xiàng)目的命名、格式、量測部位、量測名、量綱等進(jìn)行規(guī)范。在缺陷管理中對缺陷的位置、程度等描述進(jìn)行規(guī)范。

（2）建立可配置的對應(yīng)關(guān)系?？紤]到數(shù)據(jù)源側(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可能的變化，或是導(dǎo)則修改后引起量測量的變化，為了不必修改程序，有必要采用配置的方式來建立數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)項(xiàng)與導(dǎo)則中量測量的對應(yīng)關(guān)系。

（3）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢查工具?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性直接影響到評價(jià)結(jié)果，檢查工具可以幫助使用者檢查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，查找已知的錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.4 評價(jià)觸發(fā)機(jī)制

觸發(fā)機(jī)制決定什么條件下開始評價(jià)，通常觸發(fā)機(jī)制有人工觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā)和事件觸發(fā)。人工觸發(fā)是提供操作按鈕，讓操作人員在需要的時(shí)候點(diǎn)擊操作。定時(shí)觸發(fā)是預(yù)先規(guī)定某一時(shí)刻進(jìn)行操作。事件觸發(fā)是當(dāng)某些事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行操作。

對狀態(tài)評價(jià)而言，人工觸發(fā)在需要時(shí)才觸發(fā)，節(jié)省服務(wù)器資源，但因?yàn)閿?shù)據(jù)量大，不能很快看到結(jié)果。定時(shí)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)邏輯比較簡單，但不能及時(shí)了解設(shè)備的狀態(tài)。事件觸發(fā)是比較好的方式，采用資源、資產(chǎn)、試驗(yàn)、運(yùn)行缺陷等異動消息觸發(fā)配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)評價(jià)模式，及時(shí)反映設(shè)備在修前、修后及運(yùn)行過程中的狀態(tài)變化情況，充分體現(xiàn)了配網(wǎng)設(shè)備由周期性和事后維修模式向預(yù)防性維修和狀態(tài)檢修模式的轉(zhuǎn)變，使設(shè)備狀態(tài)乃至整個(gè)運(yùn)檢工作始終能控、可控和在控。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

在配網(wǎng)CBM系統(tǒng)應(yīng)用前，金華婺城供電局作為國家電網(wǎng)公司、浙江省電力公司配網(wǎng)狀態(tài)檢修的試點(diǎn)單位，用10個(gè)月時(shí)間對配網(wǎng)展開了狀態(tài)檢修基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的拉網(wǎng)式排查，完成評價(jià)10 kV配電線路45條、變電站24座，共 1591個(gè)設(shè)備單元。這種人工評價(jià)方式作業(yè)速度慢、評價(jià)結(jié)果隨意、評價(jià)過程時(shí)間長、單元?jiǎng)澐植痪?xì)，無法有效、直觀地反映設(shè)備各單元具體狀態(tài)。

應(yīng)用配網(wǎng)CBM系統(tǒng)后，通過與配網(wǎng)GIS接口完成管轄設(shè)備的自動單元?jiǎng)澐?，并自動收集評價(jià)設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在1周內(nèi)完成全局共計(jì)39143個(gè)單元的劃分及狀態(tài)評價(jià)工作，生成設(shè)備報(bào)告454份，工區(qū)綜合報(bào)告1份。實(shí)現(xiàn)單個(gè)設(shè)備報(bào)告生成時(shí)間從2天縮短到5 min的飛躍，且自動生成的評價(jià)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，能精確反映設(shè)備各單元的具體情況，解決了原有評價(jià)方式存在的用時(shí)長、評價(jià)結(jié)果不精確等問題。

5 結(jié)語

配網(wǎng)CBM系統(tǒng)的實(shí)施減少了配電網(wǎng)工作人員工作量，減少人為因素對設(shè)備狀態(tài)評價(jià)的影響，提高了工作效率，為工作計(jì)劃的制定提供可靠的依據(jù)，為配網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了科學(xué)的技術(shù)手段。

由于狀態(tài)評價(jià)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的依賴，也將促進(jìn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量的改善，并將在數(shù)據(jù)質(zhì)量、工作完成進(jìn)度等方面提出更高的要求，使系統(tǒng)實(shí)用性更上一個(gè)臺階。

[1]配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價(jià)導(dǎo)則[S]北京：國家電網(wǎng)公司，2011.

[2]配網(wǎng)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)功能規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2012.