國網(wǎng)鄭州供電公司 包宇喆 陳一瀟 河南九域恩湃電力技術(shù)有限 鄭澤源 王振邦

在國民經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，人們的生活質(zhì)量不斷提高這樣的背景下，人們不再僅局限于對(duì)電的基本使用保障需求，此時(shí)電力企業(yè)要緊跟新時(shí)代的發(fā)展步伐，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)水平和質(zhì)量，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開對(duì)供電設(shè)備的實(shí)時(shí)維修，降低供電設(shè)備故障出現(xiàn)的概率。

現(xiàn)階段，變電站維修作為用電科學(xué)化管控的重要環(huán)節(jié)，在具體的實(shí)施中需要專業(yè)人員做好對(duì)設(shè)備相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的全面采集和整理，然后在充分結(jié)合設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)上，精確地分析和判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，但數(shù)據(jù)采集方式存在試驗(yàn)數(shù)據(jù)抄錄工作量繁重、紙筆抄錄的工作方式效率低下、數(shù)據(jù)精確度有待提高、大量數(shù)據(jù)無法用于設(shè)備分析、檔案記錄查閱不便、設(shè)備狀態(tài)無直觀統(tǒng)計(jì)分析等問題。

為了解決以上問題，提高變電站的運(yùn)行性能，加強(qiáng)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)迫在眉睫。為此，現(xiàn)設(shè)計(jì)一款功能完善、實(shí)用性強(qiáng)的變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)：首先，完成對(duì)系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工作原理分析以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建；其次，從數(shù)據(jù)處理、評(píng)價(jià)方法運(yùn)用、評(píng)價(jià)模型優(yōu)化三個(gè)方面入手，研究了系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法。結(jié)果表明：在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，本文所設(shè)計(jì)的變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行正常、可靠、穩(wěn)定，各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)滿足設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

為了提高對(duì)變電站維修效率和效果，確定該設(shè)備能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，技術(shù)人員要構(gòu)建出一種智能化的變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)，為用戶快速識(shí)別故障信息提供一定的便利，該系統(tǒng)主要由以下三個(gè)部分組成（圖1）[1]。

圖1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)示意圖

1.1.1 數(shù)據(jù)采集端

該部分主要用于對(duì)所有用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)信息的全面化獲取和整理，并將最終的獲取結(jié)果安全、可靠地傳輸和存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，便于后期數(shù)據(jù)處理端及時(shí)、有效地查詢和調(diào)用。數(shù)據(jù)采集端為電力信息采集系統(tǒng)、國網(wǎng)PMS2.0系統(tǒng)、微信平臺(tái)、國網(wǎng)掌上電力APP、溫度采集器、濕度采集器、風(fēng)力采集器、雨雪采集器[2]。

1.1.2 數(shù)據(jù)處理端

該部分在實(shí)際使用中，主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫中對(duì)高價(jià)值字段數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，并根據(jù)最終的抽取結(jié)果完成對(duì)選擇評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，該模型主要包含維度、度量等參數(shù)，然后通過使用選擇評(píng)價(jià)模型，確定出合適的維度、度量等參數(shù)，接著及時(shí)、有效地處理從數(shù)據(jù)采集端傳輸過來的重要狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并形成最終的處理報(bào)告。數(shù)據(jù)處理端主要包含兩種處理端：

第一處理端。主要用于對(duì)子數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有狀態(tài)信息的調(diào)取，然后結(jié)合用電設(shè)備的種類，完成對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息的科學(xué)分類，從而完成對(duì)總數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，便于第二處理端對(duì)這些數(shù)據(jù)的獲取和調(diào)用[3]。

第二處理端。結(jié)合所設(shè)置好的主題類型和評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)即將調(diào)取的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行科學(xué)地分類和確定，然后根據(jù)所確定好的數(shù)據(jù)類型，利用數(shù)據(jù)庫完成對(duì)相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息的自動(dòng)化調(diào)取，接著在構(gòu)建評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，采用手動(dòng)錄入的方式直接修改初始評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后利用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)完成對(duì)同一樣本數(shù)據(jù)的優(yōu)化和完善，從而形成系統(tǒng)、完善的評(píng)價(jià)模型，借助利用所構(gòu)建好的評(píng)價(jià)模型系統(tǒng)化處理設(shè)備狀態(tài)信息，從而獲得最終的處理結(jié)果。這兩種處理端在實(shí)際連接中，主要用到了兩種連接方式，分別是有線通訊連接方式和無線通訊連接方式[4]。

1.1.3 結(jié)果顯示端

該部分通過利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法，可以將報(bào)表數(shù)據(jù)展現(xiàn)法與圖表數(shù)據(jù)展現(xiàn)法進(jìn)行有效地結(jié)合，然后利用數(shù)據(jù)處理端完成對(duì)處理結(jié)果的自動(dòng)生成，并將處理結(jié)果形象、直觀地呈現(xiàn)在用戶面前。結(jié)果顯示端主要由以下兩個(gè)部分組成，分別是顯示設(shè)備和投影設(shè)備，其中顯示設(shè)備主要包含電子顯示屏、移動(dòng)PC、移動(dòng)通訊設(shè)備等，這些設(shè)備均用到了顯示屏幕，投影設(shè)備具有強(qiáng)大的投影功能。

1.2 系統(tǒng)工作原理

數(shù)據(jù)采集端獲取各個(gè)用電設(shè)備的狀態(tài)信息，并發(fā)送到子數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理端從總數(shù)據(jù)庫中抽取出有價(jià)值的字段構(gòu)建適當(dāng)?shù)木S度、度量，選擇評(píng)價(jià)模型，根據(jù)選擇的評(píng)價(jià)模型和選擇的維度和度量對(duì)從數(shù)據(jù)采集端采集的狀態(tài)信息進(jìn)行處理，結(jié)果顯示端應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，結(jié)合報(bào)表、圖表的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方法對(duì)數(shù)據(jù)處理端生成的處理結(jié)果進(jìn)行展現(xiàn)，通過按照相同用電設(shè)備、相同區(qū)域等類型對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)，便于區(qū)域維修人員和管理人員了解轄區(qū)內(nèi)用電設(shè)備的運(yùn)行情況，以適應(yīng)不同人員對(duì)用電設(shè)備的不同評(píng)價(jià)需求，方便工作人員掌控用電設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和可能存在的問題。

1.3 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

本文所用到的數(shù)據(jù)庫主要包含三種：子數(shù)據(jù)庫。為電力信息采集系統(tǒng)、國網(wǎng)PMS2.0系統(tǒng)、微信平臺(tái)、國網(wǎng)掌上電力APP、溫度采集器、濕度采集器、風(fēng)力采集器、雨雪采集器連接的儲(chǔ)存器；狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。各個(gè)子數(shù)據(jù)庫中獲取各個(gè)變電設(shè)備狀態(tài)信息的獲取鏈接并儲(chǔ)存；目標(biāo)數(shù)據(jù)庫。據(jù)主體類型所需的變電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，依據(jù)事實(shí)表和查找表中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)字段內(nèi)容，以及事實(shí)表和查找表之間的聯(lián)系，從狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中經(jīng)數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載后的面向分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。以上三種數(shù)據(jù)庫經(jīng)過結(jié)合，形成總數(shù)據(jù)庫與包括狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫通過有線通訊方式連接。

2 系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法

2.1 數(shù)據(jù)處理

2.1.1 總數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

在對(duì)總數(shù)據(jù)庫進(jìn)行構(gòu)建期間要從以下方面入手：

數(shù)據(jù)庫選擇：首先，用于采集的用電設(shè)備數(shù)據(jù)來自不同的子數(shù)據(jù)庫，子數(shù)據(jù)庫的儲(chǔ)存位置和儲(chǔ)存方式均不相同，之間會(huì)存在不能融合情況的出現(xiàn)，因此采用訪問子數(shù)據(jù)庫中用電設(shè)備信息的鏈接作為用電設(shè)備的信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，解決各個(gè)子系統(tǒng)之間不能融合情況的出現(xiàn)。需要建立面向分析應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫對(duì)各個(gè)主題數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫要求具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，能存放用設(shè)備龐大的歷史數(shù)據(jù)；支持多用戶并行查詢操作；支持復(fù)雜的、深層次的數(shù)據(jù)查詢操作；并能快速地響應(yīng)查詢。本系統(tǒng)采用oracle109數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

各個(gè)主題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)：根據(jù)電力營銷決策各個(gè)主題數(shù)據(jù)分析需求情況，設(shè)計(jì)主題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，確定事實(shí)表和查找表中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)字段內(nèi)容，以及事實(shí)表和查找表之間的聯(lián)系。事實(shí)表中存放主題相關(guān)的主要數(shù)據(jù)，例如存放用電設(shè)備的維修記錄、用電設(shè)備地址等數(shù)據(jù)。維表中存放主題目標(biāo)數(shù)據(jù)的相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)，例如使用時(shí)間和與環(huán)境相關(guān)的溫度、濕度、風(fēng)力等。

獲得用電設(shè)備歷史數(shù)據(jù)：根據(jù)各個(gè)主題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型情況，在YxDWesDArA 數(shù)據(jù)庫建立相應(yīng)事實(shí)表和維表后，對(duì)企業(yè)歷史業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過ETL(數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和裝載)過程獲得。ETL 負(fù)責(zé)將分布的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)如關(guān)系數(shù)據(jù)、平面數(shù)據(jù)文件等抽取到臨時(shí)中間層后進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、集成，最后加載到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前己有多種ETL 工具，例如Aseential 公司的Datastage、Informatiea 公司的Powercenter、NCRTeradata公司的ETLAutomation 等。通過定義相關(guān)數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和裝載規(guī)則，可以使用ETL 已有工具獲得用電設(shè)備數(shù)據(jù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)抽取規(guī)則

數(shù)據(jù)抽取主要是指根據(jù)主題數(shù)據(jù)模型，分析用電設(shè)備現(xiàn)有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，選擇最好的數(shù)據(jù)來源，定義數(shù)據(jù)抽取規(guī)則。根據(jù)主題情況、主題數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)量大小等定義數(shù)據(jù)抽取規(guī)則如下：

定義抽取過程是人工抽取還是基于工具抽??；如，事實(shí)表數(shù)據(jù)量大的需要基于工具抽取，而維表數(shù)據(jù)量小可基于人工抽?。淮_定數(shù)據(jù)抽取的頻率；如，根據(jù)主題情況對(duì)企業(yè)歷史數(shù)據(jù)可以一月一次、一季一次或一年一次進(jìn)行抽??；確定數(shù)據(jù)抽取時(shí)間；如，根據(jù)主題情況確定是等到某項(xiàng)工作成功完成后抽取還是固定時(shí)間抽??；進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)常處理，確定如何處理無法抽取的輸入記錄；確定數(shù)據(jù)直接抽取還是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后抽取。

2.2 評(píng)價(jià)方法運(yùn)用

由于用電設(shè)備數(shù)量比較多，在進(jìn)行提取前需要對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分類，如，變壓器、斷路器、吸濕器、變電柜等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同用電設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)，并進(jìn)行圖文顯示，但是這種評(píng)價(jià)方式是把不同區(qū)域的相同用電設(shè)備形成一個(gè)整體進(jìn)行評(píng)價(jià)，便于人們對(duì)相同用地那設(shè)備進(jìn)行觀看的同時(shí)，但是由于各個(gè)用電設(shè)備的地址不同，不利于部分區(qū)域中的檢修人員對(duì)負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的全部不同類型的用電設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)，所以需要以地域?yàn)轭愋?，把相同地域中的各種用電設(shè)備歸為一個(gè)整體進(jìn)行評(píng)價(jià)，使區(qū)域維修人員獲得維修區(qū)域中各個(gè)用電設(shè)備的使用情況。

2.3 評(píng)價(jià)模型優(yōu)化

用電設(shè)備不同，所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)也存在一定的差異，因此技術(shù)人員要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，為每個(gè)用電設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志分值。為了進(jìn)一步提高評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)威性、科學(xué)性和針對(duì)性，在對(duì)設(shè)備維護(hù)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)期間，單個(gè)智能有且僅能定義一次，同時(shí)還要做好對(duì)初始標(biāo)志分值的精確化賦值。在評(píng)價(jià)用電設(shè)備期間，充分利用所設(shè)置好的評(píng)價(jià)模型，提高用電設(shè)備的評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性和真實(shí)性。評(píng)價(jià)模型主要包含以下兩種：

個(gè)人模型。個(gè)人模型僅僅被特定的系統(tǒng)用戶所接收，系統(tǒng)用戶根據(jù)自身的個(gè)性化使用需求，完成對(duì)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建和應(yīng)用；公共模型。公共評(píng)價(jià)模型幾乎被所有用戶認(rèn)可和使用。不同用戶在對(duì)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行構(gòu)建期間，經(jīng)常出現(xiàn)相互交叉、重復(fù)現(xiàn)象，此外由于用戶使用需求不同，導(dǎo)致評(píng)價(jià)模型所使用的標(biāo)準(zhǔn)分值存在一定的差異，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性規(guī)范性造成不良的影響，為了解決這一問題，需要在不斷修改、優(yōu)化和完善評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)模型的使用條件進(jìn)行設(shè)定，從而構(gòu)建出用戶普遍認(rèn)可的評(píng)價(jià)模型，并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，使其被轉(zhuǎn)換為公共模型，便于更多的用戶的使用，從而提高評(píng)價(jià)模型的利用率。

現(xiàn)階段，在計(jì)算用電設(shè)備評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果期間，相關(guān)人員首先選用合適的評(píng)價(jià)模型，然后使用所收集好的樣本數(shù)據(jù)開展相關(guān)評(píng)價(jià)計(jì)算工作，這種處理方式存在一定的弊端，不滿足常規(guī)評(píng)價(jià)思維，原因是不能讓需要評(píng)價(jià)的用電設(shè)備適應(yīng)評(píng)價(jià)模型，因此在改造和優(yōu)化用電設(shè)備評(píng)價(jià)計(jì)算流程期間，要將選用用電設(shè)備安排在選用評(píng)價(jià)模型之前。

綜上，大數(shù)據(jù)技術(shù)作為一種先進(jìn)、新型的高科技技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于人們生活的方方面面，為人們的生活提供了極大的便利，同時(shí)還促進(jìn)社會(huì)的穩(wěn)定、和諧發(fā)展。而變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)在具體的設(shè)計(jì)中，通過使用人工智能技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備運(yùn)行參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析，還能提高設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性和真實(shí)性，為縮小財(cái)力成本、人力成本、物力成本，幫助電力企業(yè)獲得較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化提供重要的技術(shù)支持。因此，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，加強(qiáng)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)智能化評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)顯得尤為重要。