閻東慧

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基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的電網(wǎng)綜合管理平臺(tái)的研究與應(yīng)用

閻東慧

摘要為了保障輸電線路、輸電設(shè)備的正常運(yùn)行，安裝了各種監(jiān)測(cè)、監(jiān)控設(shè)備，但由于在不同時(shí)期安裝的監(jiān)控設(shè)備，其不同的操作界面、各種各樣的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，給綜合管理帶來了極大的不便。針對(duì)這一問題，本文將數(shù)據(jù)融合技術(shù)和GIS相結(jié)合，研發(fā)了可融合現(xiàn)有輸電線路監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的一體化管理平臺(tái)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，本系統(tǒng)可以極大的幫助管理人員及時(shí)了解各變電站、變電設(shè)施的運(yùn)行情況及實(shí)時(shí)工況參數(shù)，可隨時(shí)查閱各個(gè)設(shè)備、設(shè)施的詳細(xì)文字、圖片及視頻資料，有效的提高了管理水平，縮短了事故處理時(shí)間，保障了輸電網(wǎng)絡(luò)高效、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞系統(tǒng)融合及一體化管理；輸電線路；GIS

0引言

隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)的分布范圍、供電系統(tǒng)的設(shè)備種類、數(shù)量也在大規(guī)模的上升。在不同時(shí)期安裝的監(jiān)控設(shè)備各種先進(jìn)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控管理系統(tǒng)諸如SCADA電調(diào)系統(tǒng)、電力抄表系統(tǒng)、電費(fèi)核算系統(tǒng)、信息綜合管理系統(tǒng)等相繼應(yīng)用而生，這些系統(tǒng)提供了包括供電設(shè)備屬性參數(shù)、工況條件、實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、電流、電壓、不同時(shí)段的用電量等信息。由于各系統(tǒng)間相互獨(dú)立功能各異，導(dǎo)致了各系統(tǒng)的操作界面，生成的數(shù)據(jù)報(bào)表、表格均不同且各成體系，給現(xiàn)代化綜合管理、集成管理造成了很大的困難，管理者往往需要熟練操作各系統(tǒng)后，才能完成綜合性的一體化管理工作。

數(shù)據(jù)融合技術(shù)以其能夠解決大量不同類型間的數(shù)據(jù)處理問題，完成決策類或匯總類的信息處理和深層次研究而被廣泛用于交通[1-2]、生態(tài)環(huán)境[3]、農(nóng)業(yè)[4]等領(lǐng)域。

GIS (Geographic Information Syst- em )是基于計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，能夠?qū)Φ厍虮韺涌臻g中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。此外，還提供了強(qiáng)大的接口，方便自主編程以實(shí)現(xiàn)一些特定的功能。所以，GIS以其適合處理數(shù)量大、種類多、特性不同的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與數(shù)據(jù)融合技術(shù)緊密結(jié)合也被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[5-7]。

本文以GIS為主要技術(shù)方法，以MapGIS K10為GIS引擎，以MapGIS IGServer為工具，開發(fā)了不同功能的模塊。自主開發(fā)了數(shù)據(jù)提取軟件和接口程序，適合于提取不同系統(tǒng)中的電力特征量數(shù)據(jù)，電力特征量數(shù)據(jù)是經(jīng)過調(diào)研后制定的符合電網(wǎng)綜合管理需要的。本文建立了一個(gè)融合大同地區(qū)地理信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備、設(shè)施信息數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)信息、用戶用電量等信息的綜合、大型、全面的管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以更加有效地、直觀地，為管理者提供不同系統(tǒng)中有效的數(shù)據(jù)，為決策提供全面、深入的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

系統(tǒng)涉及的電網(wǎng)綜合管理平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)范圍內(nèi)的地理、地貌等信息；輸電線路、輸電設(shè)備、設(shè)施等信息。如何處理這些數(shù)量大、種類多的數(shù)據(jù)是本系統(tǒng)的難點(diǎn)。

本系統(tǒng)對(duì)于大同地區(qū)地理信息例如地形、地貌、山間小路及相關(guān)照片等，直接購買現(xiàn)成的地圖數(shù)據(jù)；對(duì)于諸如輸電桿塔的地理坐標(biāo)、輸電桿塔、線路及相關(guān)設(shè)備臺(tái)賬信息、輸電線路拓?fù)鋽?shù)據(jù)、變電站地理坐標(biāo)、變電站及站內(nèi)設(shè)備的屬性、變電站內(nèi)設(shè)備接線拓?fù)鋽?shù)據(jù)等等，本系統(tǒng)基于.NET語言編寫了相應(yīng)程序?qū)⒅泻＿_(dá)GPS測(cè)繪設(shè)備測(cè)量的上述數(shù)據(jù)灌到地圖庫中，生成相應(yīng)坐標(biāo)、線路及屬性數(shù)據(jù)顯示于系統(tǒng)里。1.2數(shù)據(jù)的融合

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電網(wǎng)綜合管理平臺(tái)需要與不同的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)融合，本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)的融合。由于這些數(shù)據(jù)的類型不同、規(guī)范不同、技術(shù)體系不同，例如不同廠商不同時(shí)期所遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不同，不同系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境也是不同，有C/S和B/S兩種不同體系，數(shù)據(jù)庫又分為Oracle 10i、SQL SERVER 2005、ACCESS、VISUAL FOXPRO四種不同類型。如何解決數(shù)據(jù)的融合，是另一難點(diǎn)。

為了解決這個(gè)問題，首先弄清楚了系統(tǒng)的主要功能，例如：為了在GIS系統(tǒng)中描述輸電線路和變電站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)需要與電調(diào)SCADA自動(dòng)化管理系統(tǒng)融合。為了掌握輸電線路、各變電站的輸電能力與質(zhì)量，需要與有線電量采集系統(tǒng)和無線電量采集系統(tǒng)融合。為了可及時(shí)了解電網(wǎng)經(jīng)營情況，需要與電費(fèi)核算系統(tǒng)融合。進(jìn)而得到了符合電網(wǎng)綜合管理需要的電力特征量數(shù)據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，例如采集點(diǎn)編碼標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)；制定了統(tǒng)一的信息存儲(chǔ)、處理標(biāo)準(zhǔn)；制定了統(tǒng)一的新舊編碼對(duì)應(yīng)表。然后，基于.NET語言編寫了信息提取軟件和接口程序，便于提取電力特征量數(shù)據(jù)。同時(shí)基于.NET開發(fā)了B/S架構(gòu)的功能界面和功能模塊，將提取的電力特征量數(shù)據(jù)顯示于系統(tǒng)里。

此外，還針對(duì)性的開發(fā)了一些小工具，方便管理人員使用。

1.3系統(tǒng)硬件

在硬件方面，配置了2臺(tái)HP DL388p v2 Gen8服務(wù)器。1臺(tái)為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，安裝Microsoft Windows 2000 Server (中文版)系統(tǒng)、MapGIS K10地理信息系統(tǒng)引擎、相關(guān)軟件開發(fā)包及地理信息數(shù)據(jù)庫。另1臺(tái)為應(yīng)用服務(wù)器，安裝Microsoft Windows 2000 Server (中文版)系統(tǒng)及自主開發(fā)的應(yīng)用軟件。

通過網(wǎng)絡(luò)與SCADA電調(diào)系統(tǒng)、電力抄表系統(tǒng)、電費(fèi)核算系統(tǒng)、信息綜合管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。方便于用戶可以在任意1臺(tái)授權(quán)的電腦上通過瀏覽器使用本平臺(tái)。

2系統(tǒng)主要功能

本文設(shè)計(jì)的電網(wǎng)綜合管理平臺(tái)的主要功能如圖1所示。

圖1系統(tǒng)功能模塊

2.1基礎(chǔ)信息處理

電子地圖功能、電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備管理功能實(shí)現(xiàn)了架空導(dǎo)線、電纜、桿塔、變電站、變壓器等輸、變電設(shè)施的基礎(chǔ)信息（詳見第二部分內(nèi)容）的處理。工區(qū)管理功能實(shí)現(xiàn)了輸電網(wǎng)按區(qū)管理的目的，不同工區(qū)內(nèi)的管理人員依據(jù)其工作職責(zé)的不同，分別進(jìn)行授權(quán)，使只對(duì)其負(fù)責(zé)的線路、設(shè)備進(jìn)行管理。

2.2實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與報(bào)警

電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控功能可以在GIS地圖上按照1分鐘一次的采集頻率實(shí)時(shí)監(jiān)視輸電線路、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括電壓、電流、負(fù)載以及在建、運(yùn)行（正常、熱備、檢修、故障）等。

圖2巖嶺站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)

故障分析和預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于采集的信息實(shí)時(shí)自動(dòng)分析和處理，按照規(guī)程要求和經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定相應(yīng)閾值，超過設(shè)定的閾值后發(fā)出警報(bào)，并將相應(yīng)位置顯示于GIS地圖上。其功能界面如圖2所示。同時(shí)，針對(duì)變電站、線路用不同顏色予以標(biāo)注，例如，正常計(jì)劃停電或計(jì)劃檢修范圍內(nèi)的線路、變電站、配變等用藍(lán)色標(biāo)注。正常運(yùn)行的用紅色標(biāo)注，未接收到電流或電壓遙測(cè)信息的線路用綠色標(biāo)注。其功能界面如圖3所示。

圖3電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控功能

2.3電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

電網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢功能和可以將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在GIS地圖上依據(jù)線路、桿塔、變電站等圖元，錄入、刪除、修改。

營銷數(shù)據(jù)查詢分析功能可以分析各變電站輸電情況、用戶用電情況、各站歷年輸電情況、各單位歷年用電量等營銷數(shù)據(jù)。這些分析數(shù)據(jù)支持柱形圖和餅形圖顯示。其功能界面如圖4所示。

圖4營銷數(shù)據(jù)查詢分析功能

3系統(tǒng)的應(yīng)用效果

系統(tǒng)于2014年2月在同煤集團(tuán)電業(yè)有限公司完成了安裝與調(diào)試，監(jiān)控巖煤線、四巖一回線、苦紙線等12條輸電線路。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單，可靠性高。

本文設(shè)計(jì)的電網(wǎng)綜合管理平臺(tái)使輸、變電設(shè)施的基礎(chǔ)信息實(shí)現(xiàn)了由紙質(zhì)到電子化的轉(zhuǎn)變。在GIS地圖上查詢輸電設(shè)備、設(shè)施的臺(tái)賬信息，改變了以往管理人員和調(diào)度人員需要翻閱大量的紙質(zhì)資料和地圖，才能了解某個(gè)變電站的信息和位置的現(xiàn)狀，節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了工作效率。

特別設(shè)計(jì)的快速診斷電網(wǎng)故障功能，可以在GIS地圖上顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)生故障時(shí)同步顯示故障發(fā)生的地點(diǎn)在GIS地圖上并報(bào)警，不僅節(jié)省了大量的人工巡線資金和人力的投入，還保證了系統(tǒng)在不受人的因數(shù)的影響下正常工作。

僅2015年上半年就成功預(yù)警15次，后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，情況屬實(shí)，均系設(shè)備老化造成。避免了突然斷電造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡。

4結(jié)語

本系統(tǒng)的成功研發(fā)不僅節(jié)省了人工巡線的成本，提高了電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，保障了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短了設(shè)備故障的維修時(shí)間，還為管理者的正確決策提供了科學(xué)的預(yù)測(cè)工具，為電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效管理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的現(xiàn)代化要求提供了條件，增強(qiáng)了對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的資產(chǎn)管理、設(shè)備選址運(yùn)行管理和監(jiān)管能力，保障了供電可靠性和電能質(zhì)量。

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閻東慧，男，1984年6月出生，山西大同人，碩士，工程師，從事礦山機(jī)電設(shè)備研究?，F(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司同大科技研究院工作。

Research and Application of Grid Integrated Management Platform Based on Data Fusion Technology

Yan Donghui

Abstract：In order to ensure the normal operation of the transmission lines and transmission equipments, the variety advanced monitoring and control equipments are installed, especially monitoring equipments installed in different periods have the different operating interfaces and all kinds of monitoring data, it brings great inconvenience to integrating management. In order to solve this problem, the integrating management platform of integrating transmission line and monitoring system is researched by combining the data fusion technology and GIS in this paper. Field application shows that, this system can greatly help managers timely understand the operating condition and the real-time status parameters of substation and substation facilities, consult the detailed text, pictures and video data of each equipment and facilities in any time, effectively improve the management level, shorten the processing time of the accident, and ensure the efficient and safe operation of the transmission network.

Key words：system integration and integrating management; transmission line; GIS

收稿日期：2015-12-14

作者簡介

中圖分類號(hào)TP311

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文章編號(hào)1000-4866（2016）01-0031-03