倪晨訊

（江蘇省電力有限公司揚中市供電分公司 江蘇省鎮(zhèn)江市 212200）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會各行各業(yè)經(jīng)濟(jì)得到了巨大的發(fā)展。其發(fā)展過程中電力在其中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用[1]。變電站在多種維護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，其使用壽命不斷延長。變電站運行維護(hù)中采用現(xiàn)代化技術(shù)提升了檢查維修的質(zhì)量，并降低了變電站維修人員維修中的安全。但在變電站運行維護(hù)中由于外界環(huán)境的不斷變化，導(dǎo)致變電站的維護(hù)工作異常艱難。為了適應(yīng)電網(wǎng)運行和維護(hù)的效率，積極推進(jìn)運維一體化工作模式。但就目前來看，單靠人員的簡單運維阻礙了變電站運行維護(hù)的效率[2]。因此，相關(guān)研究者就變電站運行維護(hù)設(shè)計了很多系統(tǒng)以及平臺，提升變電站運行維護(hù)的效率?；谏鲜銎脚_構(gòu)建中存在的問題，本文設(shè)計了一種新的變電站遠(yuǎn)程運維平臺。首先分析變電站遠(yuǎn)程運維的需求和平臺設(shè)計原則，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建遠(yuǎn)程運維平臺的總體架構(gòu)。并通過平臺軟件和硬件設(shè)計完成平臺設(shè)計。希望通過本文平臺的設(shè)計，為推進(jìn)變電站的遠(yuǎn)程維修的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程運維平臺

1.1 變電站遠(yuǎn)程運維平臺需求

在變電站的后期運行維修中，需要將設(shè)備的維修模式向線上轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步推進(jìn)變電站運維一體化的工作模式。變電站運維的作業(yè)中需要遵循一定原則，在其運維工作中，包括變電站運行數(shù)據(jù)、故障和自動保護(hù)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)故障的分析、變電站設(shè)備狀態(tài)維修和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的維護(hù)等。

（1）運維設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的維護(hù)：在平臺設(shè)計中，需要著重考慮設(shè)備運行狀態(tài)，將運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行采集，然后分析設(shè)備運行數(shù)據(jù)是否存在異常，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的前兆，為后期的運維奠定基礎(chǔ)。

（2）變電站電能質(zhì)量的監(jiān)測：在運行維護(hù)中，變電站電能質(zhì)量也需要被保障，通過電能質(zhì)量的監(jiān)測，能夠?qū)ζ渲写嬖诘膯栴}進(jìn)行分析。

（3）變電站運行的視頻監(jiān)控：目前，對變電站設(shè)備監(jiān)控是實現(xiàn)運行維護(hù)時實現(xiàn)可視化管理的方式。

（4）環(huán)境預(yù)警：在變電站遠(yuǎn)程運行維護(hù)中，環(huán)境的變化是影響設(shè)備正常運行的關(guān)鍵。如大風(fēng)、雷電天氣影響變電站輸變電、絕緣等設(shè)備的正常運行。因此，運維平臺設(shè)計中應(yīng)關(guān)注外界環(huán)境的變化。

1.2 變電站遠(yuǎn)程運維平臺設(shè)計原則分析

根據(jù)上述變電站遠(yuǎn)程運維平臺需求分析基礎(chǔ)上，確定了本文平臺設(shè)計的原則?？紤]到變電站運維中存在的問題，在運維平臺設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：

（1）平臺簡單化設(shè)計原則：根據(jù)關(guān)鍵需求設(shè)計平臺功能，減少無必要工作操作流程，減低平臺運行時的系統(tǒng)壓力，提升平臺反應(yīng)效率。

（2）設(shè)備信息規(guī)范化：設(shè)備運維的依據(jù)是根據(jù)運維的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，因此，平臺設(shè)計中應(yīng)將設(shè)備相關(guān)初始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理采集和保存。

（3）運維業(yè)務(wù)協(xié)同化：變電站設(shè)備運行維護(hù)時，需要打破現(xiàn)有單一業(yè)務(wù)的局限，實現(xiàn)多個業(yè)務(wù)的同時運作，實現(xiàn)精準(zhǔn)的運維需求。

（4）平臺功能全面化：運維平臺的設(shè)計中既要考慮全面化又要考慮負(fù)載的均衡性，將運維平臺的開發(fā)合理借助模塊功能進(jìn)行實現(xiàn)。

2 平臺設(shè)計

2.1 變電站遠(yuǎn)程運維平臺硬件架構(gòu)

根據(jù)上述平臺需求和平臺設(shè)計原則，本文借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計本文研究平臺。本次設(shè)計的平臺主要包括三個模塊，即：主站遠(yuǎn)程管理模塊、變電站遠(yuǎn)程故障報警模塊以及變電站遠(yuǎn)程運維終端管理模塊。

在變電站遠(yuǎn)程運維平臺硬件架構(gòu)設(shè)計中，主站遠(yuǎn)程管理模塊主要管理變電站設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，該模塊的設(shè)計中通過設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)關(guān)采集變電站設(shè)備的運行數(shù)據(jù)；變電站遠(yuǎn)程故障報警模塊的主要功能是將設(shè)備運行中的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，及時發(fā)現(xiàn)故障，以避免故障發(fā)生而未及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致變電站無法正常工作；變電站遠(yuǎn)程運維終端管理模塊負(fù)責(zé)將故障數(shù)據(jù)等相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存和處理，分析變電站設(shè)備產(chǎn)生故障的原因[3]。通過該模塊實時關(guān)注變電站故障的發(fā)生。

2.1.1 主站遠(yuǎn)程管理模塊

在遠(yuǎn)程運維平臺設(shè)計中，主站遠(yuǎn)程管理是平臺的核心管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)管理整個變電站的運維數(shù)據(jù)以及相關(guān)設(shè)備的運行和維護(hù)數(shù)據(jù)。在此模塊設(shè)計中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計主站遠(yuǎn)程管理模塊的主要核心功能框架，在主站遠(yuǎn)程管理模塊設(shè)計中，將其詳細(xì)劃分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸層以及運維數(shù)據(jù)感知層。應(yīng)用層中，將變電站需要運維的設(shè)備信息進(jìn)行集成，包括信息的處理、故障數(shù)據(jù)解析服務(wù)以及相關(guān)的調(diào)度、通信服務(wù)。通過接入端口中設(shè)置的服務(wù)器，完成移動端運維數(shù)據(jù)的接入，為后續(xù)平臺開發(fā)提供核心動力。

2.1.2 變電站遠(yuǎn)程故障報警模塊

變電站遠(yuǎn)程運維平臺設(shè)計中，變電站設(shè)備遠(yuǎn)程故障的報警對系統(tǒng)后期運維十分關(guān)鍵。只有發(fā)現(xiàn)故障，并讓核心模塊收到相關(guān)故障訊息后，才能立刻進(jìn)行維護(hù)，保證變電站的正常運行[4]。該模塊的設(shè)計中，設(shè)置故障數(shù)據(jù)接收的前置機(jī)，通過該前置機(jī)抓取變電站設(shè)備故障數(shù)據(jù)，將疑似故障數(shù)據(jù)輸入其中，然后設(shè)置故障數(shù)據(jù)的過濾墻，若抓取的數(shù)據(jù)無法通過設(shè)置的過濾墻，代表該數(shù)據(jù)無故障，但若通過設(shè)置的過濾墻代表數(shù)據(jù)為故障數(shù)據(jù)，此時數(shù)據(jù)經(jīng)由過濾墻，傳輸?shù)狡脚_的主管理模塊，主管理模塊獲取到該訊息后立刻下達(dá)運維指令，及時修復(fù)故障。

2.1.3 變電站遠(yuǎn)程運維終端管理模塊

變電站遠(yuǎn)程運維終端管理模塊設(shè)計中，考慮了變電站設(shè)備信息視頻采集、壓縮和編碼，通過對變電站信息收集，將其存儲到該終端模塊中，其中圖片信息的采集通過設(shè)置的攝像機(jī)和傳感器進(jìn)行獲取，完成終端管理模塊的管理。

2.2 變電站遠(yuǎn)程運維平臺軟件設(shè)計

根據(jù)上述平臺硬件的設(shè)計基礎(chǔ)，設(shè)計平臺的軟件。軟件設(shè)計中本文設(shè)計著重關(guān)注平臺故障數(shù)據(jù)的采集和實現(xiàn)的流程研究。

平臺故障數(shù)據(jù)的采集中，首先確定變電站運維故障數(shù)據(jù)在所有數(shù)據(jù)中的比重，計算當(dāng)前數(shù)據(jù)的故障測度值，其測度值記為ci，即：

式（1）中，ci表示的是故障數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率，代表故障數(shù)據(jù)出現(xiàn)的比重值。

常規(guī)情況下，故障數(shù)據(jù)的測度值越大，表明此數(shù)據(jù)為故障數(shù)據(jù)的幾率就越高。根據(jù)所以運維數(shù)據(jù)測度值，完成數(shù)據(jù)的采集，即：

式中，s[keyi]表示的是故障數(shù)據(jù)在不同設(shè)備位置出現(xiàn)的次數(shù)，li代表所有運維數(shù)據(jù)，vi代表運維設(shè)備故障數(shù)據(jù)的采集。

通過故障數(shù)據(jù)的采集，將得到的數(shù)據(jù)上傳到平臺的終端，實現(xiàn)運維平臺的設(shè)計。

3 實驗分析

3.1 實驗方案設(shè)計

實驗中以某地一小型變電站為研究對象，該變電站占地面積約為1000 平方米，將此平臺以及基于GSP 的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運維平臺、增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的智能變電站設(shè)備運維平臺通過計算機(jī)進(jìn)行編程，應(yīng)用到該變電站中，以一個月為實驗周期，檢測該變電站發(fā)生故障的耗時，和故障分析的精度，對比三種平臺的應(yīng)用效果。為了保證實驗的有效性，實驗數(shù)據(jù)均通過專業(yè)SPSS 軟件處理。

3.2 實驗結(jié)果分析

通過為期一個月的樣本變電站故障監(jiān)測，得到本文平臺、基于GSP 的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運維平臺、增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的智能變電站設(shè)備運維平臺的故障分析精度如圖1所示。

圖1：變電站設(shè)備運維平臺的故障分析精度

分析圖1 中實驗結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，本文設(shè)計的平臺在對樣本變電站設(shè)備運維故障數(shù)據(jù)分析的精度是三種平臺中最高的，且始終高于90%，相比之下本文平臺對故障數(shù)據(jù)的分析效果更好，更具有可信度。

在確定故障精度基礎(chǔ)上，實驗進(jìn)一步分析了本文平臺、基于GSP 的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運維平臺、增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的智能變電站設(shè)備運維平臺的故障反饋的耗時，得到的結(jié)果如圖2所示。

圖2：變電站設(shè)備運維平臺的故障分析耗時

分析圖2 中曲線變化可以看出，在同樣的實驗環(huán)境下，本文設(shè)計平臺在變電站設(shè)備運維中故障分析的用時最少，且始終低于4s，具有分析的速度快的優(yōu)勢。這是由于本文在故障分析中采用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計了主站管理平臺，并通過采集的故障數(shù)據(jù)完成運維，進(jìn)而提升了本文平臺的運維效率。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的變電站遠(yuǎn)程運維平臺設(shè)計中，應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并通過系統(tǒng)三個主要模塊硬件的設(shè)計，以及故障數(shù)據(jù)提取算法的設(shè)計，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程運維。并與傳統(tǒng)兩種平臺對同一實驗對象進(jìn)行驗證，結(jié)果顯示本文平臺的性能更為突出，在實際應(yīng)用中效果將更好。