劉成為

摘要：特高壓變電站在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)積累大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)規(guī)模和增長(zhǎng)速度都是超高壓變電站所不能比擬的，如何有效的利用這些豐富的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行業(yè)務(wù)決策是急需解決的問(wèn)題。大數(shù)據(jù)技術(shù)為特高壓變電站運(yùn)維工作提供了新的解決思路，通過(guò)將站內(nèi)傳感器采集的數(shù)據(jù)集成到變電站云平臺(tái)，基于云平臺(tái)開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用子系統(tǒng)可方便巡檢及故障預(yù)測(cè)，大大優(yōu)化人力配置。本文首先分析了當(dāng)前特高壓變電站數(shù)據(jù)的來(lái)源及特性，界定了特高壓變電站數(shù)據(jù)從屬于大數(shù)據(jù)的研究范疇，接著從智能巡檢和故障預(yù)測(cè)兩方面探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)如何助力特高壓運(yùn)維工作，闡述了新的巡檢模式，介紹了利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行故障發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)的工作思路，最后分析了與特高壓變電站云平臺(tái)搭建相關(guān)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)相關(guān)趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);云計(jì)算;特高壓運(yùn)維

1、變電站大數(shù)據(jù)

特高壓變電站與傳統(tǒng)超高壓變電站有著較大的區(qū)別，其設(shè)備規(guī)模和電壓等級(jí)均更上一個(gè)臺(tái)階，需要采用更多的在線監(jiān)測(cè)手段采集數(shù)據(jù)來(lái)辨別設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，因此特高壓變電站內(nèi)集成了數(shù)量龐大的傳感器，用來(lái)實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。各類傳感器對(duì)間隔層設(shè)備的狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器機(jī)群，從服務(wù)器上傳至站控層監(jiān)控后臺(tái)供運(yùn)維人員進(jìn)行分析判別。由于采集數(shù)據(jù)的數(shù)量龐大、采集頻率極高，造成特高壓變電站內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。變電站內(nèi)集成的眾多傳感器每時(shí)每刻都產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，不同的監(jiān)測(cè)采集手段決定了數(shù)據(jù)的格式是多樣性的。

2、大數(shù)據(jù)助力運(yùn)維

2.1基于大數(shù)據(jù)的智能巡檢

特高壓變電站地域廣、設(shè)備多，每日巡視耗費(fèi)較大的精力。同時(shí)，因巡檢人員水平及能力不同，又缺乏規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)缺陷描述不統(tǒng)一，經(jīng)常導(dǎo)致缺陷重復(fù)錄入現(xiàn)象。借力大數(shù)據(jù)技術(shù)，巡檢人員可以有針對(duì)性的對(duì)可能出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備重點(diǎn)巡視，只需錄入設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)便可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成缺陷描述及缺陷報(bào)告，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的集中管控。

目前各電力公司普通采用手持移動(dòng)終端巡檢的工作方式，這種工作方式實(shí)現(xiàn)了設(shè)備信息的自動(dòng)錄入，但仍存在諸多問(wèn)題，比如巡檢內(nèi)容繁雜且無(wú)針對(duì)性，無(wú)法實(shí)時(shí)讀取設(shè)備工況，缺陷異常的定性較為困難等。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，搭建變電站云平臺(tái)。云平臺(tái)可根據(jù)集成的設(shè)備出廠信息及歷史數(shù)據(jù)等知識(shí)資料，結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行工況及氣象環(huán)境進(jìn)行主動(dòng)推薦當(dāng)日巡視重點(diǎn)項(xiàng)目。運(yùn)維人員手持智能巡檢設(shè)備，在巡檢過(guò)程中將發(fā)現(xiàn)的設(shè)備現(xiàn)象通過(guò)圖片、音頻、視頻或文字描述等方式錄入巡檢設(shè)備，巡檢設(shè)備將信息自動(dòng)上傳云平臺(tái)，通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出設(shè)備健康狀態(tài)變化趨勢(shì)，從而進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)定性，給出合理化建議，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。

當(dāng)巡檢完某一項(xiàng)目，巡檢設(shè)備會(huì)根據(jù)推薦系統(tǒng)相關(guān)算法進(jìn)行推薦距離最近的應(yīng)去巡檢的設(shè)備。依托智能移動(dòng)設(shè)備，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的巡檢，規(guī)范巡檢流程，集成標(biāo)準(zhǔn)操作，能有效提高巡檢效率，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，解脫運(yùn)維人員壓力。

2.2基于大數(shù)據(jù)的故障發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)

特高壓電網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為電力系統(tǒng)的主要網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，特高壓變電站站內(nèi)設(shè)備作為電力生產(chǎn)系統(tǒng)的核心，其重要性不言而喻。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，對(duì)維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定至關(guān)重要。傳統(tǒng)的故障研究及學(xué)習(xí)一般都是事后分析，這種生產(chǎn)方法導(dǎo)致了定期計(jì)劃?rùn)z修的工作模式。當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)已然成熟，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)的研究將具有十分重要的意義。特高壓變電站內(nèi)集成匯總了SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、紅外圖譜數(shù)據(jù)、SF6在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，局放在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保護(hù)、測(cè)控、故障錄波數(shù)據(jù)，油溫油位數(shù)據(jù)、EMS、PMS、OMS等，豐富的信息資源足以進(jìn)行合理的故障發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)。

首先將這些異構(gòu)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合并分別存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)及文件系統(tǒng)中，建立設(shè)備的索引樹(shù)，通過(guò)整合并比對(duì)歷史故障發(fā)生前后負(fù)荷、功率、電流、電壓、操作情況、設(shè)備狀態(tài)及氣象信息等內(nèi)外部因素，對(duì)無(wú)用數(shù)據(jù)過(guò)濾，進(jìn)行聚類及分類處理，對(duì)設(shè)備工況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析及規(guī)律發(fā)現(xiàn)，采取合理的機(jī)器學(xué)習(xí)算法或者推薦算法進(jìn)行故障發(fā)現(xiàn)及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，形成可以預(yù)測(cè)故障的模型。模型可基于協(xié)同過(guò)濾或內(nèi)容過(guò)濾思想，以歷史數(shù)據(jù)及典型案例為訓(xùn)練集，當(dāng)前數(shù)據(jù)為測(cè)試集，進(jìn)行缺陷預(yù)測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)準(zhǔn)確率與召回率計(jì)算進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)與模型修正。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行故障發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)，在故障發(fā)生之前找出最可能發(fā)生故障的設(shè)備，進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)，可以大大降低故障發(fā)生的概率，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。

3、變電站云平臺(tái)技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)主要處理結(jié)構(gòu)化及半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)快捷查詢分析、事務(wù)處理等功能，有效保證了數(shù)據(jù)的安全性。然而在特高壓變電站運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如放電圖譜、紅外圖譜、噪聲音頻視頻等。另一方面，變電站各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)諸如遠(yuǎn)動(dòng)裝置、保信子站、監(jiān)控系統(tǒng)、同步相量測(cè)量裝置、故障錄波系統(tǒng)、五防工作站、輔助應(yīng)用子系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)等，各類系統(tǒng)來(lái)自不同的廠家，有著不同的傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)接口，子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，難以實(shí)現(xiàn)資源共享。這種情況下關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將不再適用，需要建立并行及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在MPP和集群并行的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理及操作，提高數(shù)據(jù)的利用率和可用性。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，特高壓變電站內(nèi)的海量數(shù)據(jù)可采用分布式文件系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)，而分布式文件系統(tǒng)由于不滿足電網(wǎng)要求的高實(shí)時(shí)性要求，根據(jù)分而治之思想，可對(duì)大量的歷史數(shù)據(jù)采用分布式文件系統(tǒng)，對(duì)核心數(shù)據(jù)使用傳統(tǒng)的并行數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，對(duì)高度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、測(cè)控?cái)?shù)據(jù)等采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，既可提高數(shù)據(jù)傳輸速度，又可避免數(shù)據(jù)在總線上的不停游走。

4、結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)技術(shù)為特高壓變電站的運(yùn)維帶來(lái)了新的解決思路，通過(guò)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用可以方便巡檢及故障預(yù)測(cè)，充分優(yōu)化人力配置。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以生成每日設(shè)備數(shù)據(jù)報(bào)告及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并實(shí)現(xiàn)智能推送。大數(shù)據(jù)技術(shù)將成為特高壓變電站所有業(yè)務(wù)決策的基礎(chǔ)，推動(dòng)變電站朝著集約化管控、專業(yè)化運(yùn)維方向轉(zhuǎn)變。搭建變電站云平臺(tái)在不久的將來(lái)將成為解決諸多問(wèn)題的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

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