梁海波

【摘 要】在電網(wǎng)的管理過程中，運(yùn)維與檢修非常重要，尤其在目前中低壓配網(wǎng)電網(wǎng)維護(hù)中，要求對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行有效的定位、跟蹤和快速的故障處理。因此，必須建立一個(gè)大數(shù)據(jù)的運(yùn)維平臺(tái)，一方面能提升電力部門的工作效率，另一方面對(duì)于電網(wǎng)資源分配、運(yùn)營方式改造、服務(wù)模式創(chuàng)新、部門結(jié)構(gòu)優(yōu)化等能起到積極的作用，同時(shí)也有利于提高電力部門的管理水平。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù);中低壓配網(wǎng);智能化;運(yùn)維平臺(tái)

【中圖分類號(hào)】TM73 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）09-0073-02

隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國民對(duì)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性的要求越來越高，因此運(yùn)維管理變得非常重要。運(yùn)維管理要運(yùn)用信息化建設(shè)的理念開展，即運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和智能技術(shù)進(jìn)行，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的工作方式和管理方法，逐步形成對(duì)中低壓配網(wǎng)的“實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)試、科學(xué)管理”運(yùn)行機(jī)制[1]，為后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 建立中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)需要的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)歸集

中低壓配網(wǎng)的數(shù)據(jù)具有多樣性、復(fù)雜性、不確定性的特點(diǎn)，由于系統(tǒng)從外部數(shù)據(jù)源中獲取各種數(shù)據(jù)，因此必須對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、歸類、篩選、修復(fù)、轉(zhuǎn)換、重新加載等操作，為后續(xù)的各種數(shù)據(jù)處理做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)歸集是建立中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)的首要環(huán)節(jié)[2]。數(shù)據(jù)提取的有效性及精準(zhǔn)性關(guān)系到故障判斷的準(zhǔn)確度，同時(shí)影響運(yùn)維的效率。

1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

在中低壓配網(wǎng)的大數(shù)據(jù)中，一般為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時(shí)也包括圖像、音頻、視頻、文本等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。對(duì)于大數(shù)據(jù)而言，總的存儲(chǔ)模式一般采用分布式數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)模式，其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)一般采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如Oracle），該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅可以存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)檢索和查詢速度較快;半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則采用分布式數(shù)據(jù)庫（如HBase），該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性和兼容性，適合存儲(chǔ)類似于音頻圖像的數(shù)據(jù);非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)則采用分布式文件系統(tǒng)（如Hadoop），該系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性存儲(chǔ)的高效性，適合存儲(chǔ)一些文本之類的數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由于中低壓配網(wǎng)的數(shù)據(jù)類型較多，因此必須根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和業(yè)務(wù)類型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一般而言，動(dòng)態(tài)型且吞吐量較大的數(shù)據(jù)采用流處理技術(shù)，該技術(shù)能實(shí)時(shí)處理各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，具有高效、穩(wěn)定的特點(diǎn);對(duì)于靜態(tài)型數(shù)據(jù)處理可選擇批處理技術(shù)，該技術(shù)可對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，具有簡便易行、伸縮性好的特點(diǎn);多種計(jì)算并行處理可選擇內(nèi)在計(jì)算的方式，也就是說可能同時(shí)存在流處理、批處理、圖形處理等相結(jié)合的處理方式，這樣可提高數(shù)據(jù)處理的效率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

中低壓配網(wǎng)運(yùn)維系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的處理后，可對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析是該系統(tǒng)的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，一般采用數(shù)據(jù)挖掘的方法。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可分為統(tǒng)計(jì)方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和數(shù)據(jù)庫方法。在中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)中，一般采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法為最優(yōu)的解決方案[3]，通過對(duì)機(jī)器設(shè)備的學(xué)習(xí)更新，加強(qiáng)設(shè)備的識(shí)別能力，提高電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的智能化。

2 中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)的架構(gòu)分析

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)要根據(jù)配電信息的層次劃分，系統(tǒng)主要以云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)作為核心模式，具有開放性的特點(diǎn)，創(chuàng)建系統(tǒng)架構(gòu)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況確定，以處理流程為主線進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由用戶層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、前置端、后臺(tái)服務(wù)端四大部分組成[4]。用戶層主要由故障報(bào)修者通過電腦、智能手機(jī)進(jìn)行報(bào)修;網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要是由目前國內(nèi)的三大運(yùn)營商所提供傳輸線路，主要是基站或傳輸專線;前置端（DMZ）是接收數(shù)據(jù)后進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，通過內(nèi)外數(shù)據(jù)交換平臺(tái)（前置端），到達(dá)后臺(tái)的服務(wù)器;后臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)（內(nèi)網(wǎng)）主要是把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，把分析結(jié)果通過PC端顯示出來，即判斷出故障的地點(diǎn)、原因等。

2.2 應(yīng)用架構(gòu)

中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)的框架大體分為交互層、大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、應(yīng)用層。應(yīng)用框架如圖1所示。各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)分別采集了來自各數(shù)據(jù)源的不同數(shù)據(jù)，把原始記錄先記錄在前端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器進(jìn)行大數(shù)據(jù)計(jì)算分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行故障處理和日常巡檢[5]。

3 中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)

3.1 電網(wǎng)日常監(jiān)控

中低壓配網(wǎng)在運(yùn)行過程中，各方面的狀態(tài)信息可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控的方式提取出來，具體包括以下幾個(gè)方面：{1}基本狀況，即電網(wǎng)的負(fù)載量、供電范圍（圖）、當(dāng)前在網(wǎng)的用戶數(shù)量、各變壓器及線路的負(fù)載率等，都能通過圖形或列表的方式顯示。{2}電網(wǎng)維保，該功能主要是監(jiān)測(cè)電網(wǎng)故障處理及日常保養(yǎng)情況，其中包括故障上報(bào)、已完成的故障處理、故障處理過程跟蹤、日常線路及設(shè)備的檢修情況、故障影響范圍。{3}派工處理，即委派相應(yīng)的維修人員到電網(wǎng)故障的地點(diǎn)進(jìn)行維修，并能實(shí)時(shí)反饋維修情況和進(jìn)度，同時(shí)顯示所有維修人員的維修信息，包括完成的時(shí)間和維修效果等。{4}綜合部署計(jì)劃，該功能主要是電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)范及工作計(jì)劃信息的顯示，其中包括電網(wǎng)的擴(kuò)容、新線路部署、停電計(jì)劃通知、工程實(shí)施狀態(tài)跟蹤等。

3.2 電網(wǎng)故障診斷

中低壓配網(wǎng)的故障診斷主要根據(jù)三大方面的信息來源進(jìn)行分析：{1}電網(wǎng)線路診斷，主要根據(jù)線路負(fù)載率、電流大小、電壓范圍、用戶使用情況、線路及設(shè)備的老化程度等進(jìn)行初步的判斷[6]。{2}電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局，主要根據(jù)電網(wǎng)的線路走向、變壓器的設(shè)置等進(jìn)行判斷。{3}故障方信息，即根據(jù)故障方所提供的相關(guān)信息進(jìn)行判斷，信息內(nèi)容一般包括開戶信息、故障地點(diǎn)、操作行為等。根據(jù)診斷信息，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)定位故障的地點(diǎn)和故障原因。

3.3 電網(wǎng)故障處理

在找到電網(wǎng)故障的地點(diǎn)和原因后，必須派維修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，功能主要包括故障地點(diǎn)信息、維修人員數(shù)量、維修時(shí)使用的工具或裝備、維修實(shí)時(shí)進(jìn)度、預(yù)計(jì)維修時(shí)間、維修情況反饋、用戶反饋、工單統(tǒng)計(jì)及分析等，派工情況可通過電腦終端或手機(jī)App顯示，派工信息可通過手機(jī)提醒相關(guān)維修人員，相關(guān)人員可以看到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信息。

3.4 電網(wǎng)安全防護(hù)

系統(tǒng)根據(jù)日常電網(wǎng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)處理分析后，做下一步的安全防護(hù)決策，主要根據(jù)線路的破損及老舊情況、能耗情況、可靠性、工單數(shù)據(jù)分析等方面進(jìn)行分析。例如，對(duì)老舊的線路或設(shè)備進(jìn)行更換，故障率高的地方進(jìn)行線路重新規(guī)劃或整改，對(duì)違規(guī)亂拉線路的行為予以管控等，從而提高電網(wǎng)的防護(hù)等級(jí)。

3.5 決策分析

根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)維情況、線路及設(shè)備的運(yùn)行狀況、資源配備情況等，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析后，得出一系列的參考數(shù)值。對(duì)于領(lǐng)導(dǎo)層而言，這些數(shù)據(jù)為下一步的電網(wǎng)規(guī)劃及發(fā)展提供參考，其中包括系統(tǒng)升級(jí)改造、資源配置、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃等，進(jìn)而提高決策的快捷性和精準(zhǔn)性[7]。

4 項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施遵循的原則：要滿足各部門的功能需要，資源配置要合理有效，同時(shí)要為今后的發(fā)展預(yù)留可擴(kuò)展的空間。

系統(tǒng)采用B/S三層結(jié)構(gòu)開發(fā)，應(yīng)用服務(wù)器中間件采用Tomcat提供Web及App訪問服務(wù)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Oracle、Mongodb數(shù)據(jù)庫，硬盤方面配備了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、接口服務(wù)器、電腦終端及相關(guān)的外部設(shè)備。

5 結(jié)語

通過構(gòu)建中低壓配網(wǎng)運(yùn)維平臺(tái)，95598客服人員可把故障的地點(diǎn)和故障現(xiàn)象及時(shí)通知維修人員，及時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)故障，同時(shí)通過對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)本身存在的缺陷，為電網(wǎng)的升級(jí)和改造提供參考，從而提升電網(wǎng)的可靠性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張東霞，苗新，劉麗平，等.智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（1）：2-12.

[2]周志華.機(jī)器學(xué)習(xí)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

[3]宋惠忠，顧華忠，顧韜，等.基于多源數(shù)據(jù)挖掘的低壓配電網(wǎng)線損智能診斷模型[J].浙江電力，2017，36（12）：57-62.

[4]張?jiān)?基于大數(shù)據(jù)算法的輸電線路故障分析研究[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2017.

[5]張鳳翱，李國平.基于載波通信技術(shù)的低壓配電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)[J].浙江電力，2017，36（4）：60-63.

[6]畢月.故障診斷方法在配電網(wǎng)中的應(yīng)用和智能配電網(wǎng)的發(fā)展[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（15）：237.