熊 軍，王志超，胡熊迪，張江陵，楊倩倩，王 超

（國網(wǎng)咸寧供電公司高新區(qū)供電中心，湖北 咸寧 437000）

0 引 言

隨著智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的大面積鋪開，電網(wǎng)智能化得到了長足的發(fā)展，作為電網(wǎng)系統(tǒng)“最后一公里”的配電網(wǎng)，其智能化管理則稍顯滯后[1-2]。配電網(wǎng)具有點(diǎn)多、面廣、線長、變化大及通信環(huán)境差等特點(diǎn)，它直接對(duì)接用電終端。我國幅員遼闊，很多用電終端在自然條件極其惡劣的地方，要覆蓋這些區(qū)域投入較大、維護(hù)難度也極大。如何有效地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行運(yùn)維一直是配電部門工作的重點(diǎn)。在電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，以往人們比較重視發(fā)電環(huán)節(jié)，對(duì)于供電和用電環(huán)節(jié)投入較少[3-4]。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)高質(zhì)量供電用電的需求也越來越高。在自然條件惡劣地區(qū)，受到各項(xiàng)現(xiàn)實(shí)不利因素的制約，使得配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)較為滯后。這些地區(qū)的用電無法得到全面覆蓋，嚴(yán)重影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活質(zhì)量，阻礙社會(huì)發(fā)展[5-6]。為了確保配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要定期檢修和維護(hù)智能配電網(wǎng)裝備及線路。目前主要采用的是人工定期巡檢方式，需要配備專業(yè)的維修人員、檢修維護(hù)工具和零部件；巡檢人員定期對(duì)固定線路進(jìn)行巡檢，這種方式需要消耗大量的人力、物力，還達(dá)不到預(yù)期的效果。因此，單純依靠人力很難實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)維的全方位管理。開展配電網(wǎng)智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)的研發(fā)很有必要[7-8]。

張華正等[9]利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)終端設(shè)備進(jìn)行分析，建立了設(shè)備狀態(tài)評(píng)估模型。孫起鹿[10]除了考慮設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)外還創(chuàng)新性地考慮了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等因素的影響，使設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估更貼近實(shí)際情況。這些研究主要單純地考慮設(shè)備的因素，沒有考慮整個(gè)線路情況的影響及歷史故障、檢修信息的影響。

本文在充分考慮移動(dòng)APP信息發(fā)布安全性的基礎(chǔ)上，綜合考慮線路情況、歷史故障和檢修信息，構(gòu)建配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，并建立相應(yīng)模型；運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提出構(gòu)建配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)的方案。通過監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備本身狀態(tài)參數(shù)、線路參數(shù)及相關(guān)故障、檢修數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的理念下對(duì)多源多類數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行系統(tǒng)分析；通過設(shè)定各類作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程、規(guī)范化工序，提升現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提升配電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)維的智能化管理，提升整體效率和效益。

1 配電網(wǎng)傳統(tǒng)運(yùn)維管理存在的問題

配電網(wǎng)系統(tǒng)包括配電房、配電網(wǎng)絡(luò)、終端設(shè)備等，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，涉及到多個(gè)技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)維管理主要存在以下突出問題：

第一，配電網(wǎng)點(diǎn)多、面廣，配電房分布區(qū)域廣泛且數(shù)量眾多，使得常規(guī)運(yùn)維管理工作量非常大。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電房、配電終端的需求將持續(xù)增加，同時(shí)配電自動(dòng)化終端設(shè)備廠家眾多，設(shè)備采購缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得購買回來的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)差異較大，進(jìn)一步增加了運(yùn)維難度。目前大部分運(yùn)維、巡檢工作還是靠人力完成，處理如此龐大的工作量，需要投入極大的人力成本。

第二，缺乏專業(yè)的運(yùn)維管理人員及部門。配電網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)較為復(fù)雜，涉及到電力、軟件、通信和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)專業(yè)，對(duì)運(yùn)維人員的專業(yè)性和技術(shù)性都有一定要求。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的使用、通信、運(yùn)維往往不是在同一個(gè)部門，各部門職責(zé)分工不明確，最后的運(yùn)維工作難度也會(huì)增大，運(yùn)維管理質(zhì)量會(huì)隨之下降。

第三，設(shè)備智能化管理落后。設(shè)備總是處于被動(dòng)檢修狀態(tài)，設(shè)備監(jiān)測(cè)僅僅停留在對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)設(shè)備狀態(tài)的提前預(yù)警以及對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)的評(píng)估，基本是事后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障檢修，缺少提前預(yù)判檢修。

第四，配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)庫建設(shè)落后。配電自動(dòng)化終端設(shè)備檢修數(shù)據(jù)缺失，檢修方案、檢修臺(tái)賬缺失，缺少歷史數(shù)據(jù)分析比對(duì)，導(dǎo)致無法對(duì)設(shè)備故障規(guī)律深入了解，針對(duì)最后的檢修決策、科學(xué)的檢修方案的設(shè)計(jì)無法提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)智能運(yùn)維中的應(yīng)用分析

隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合形成一種新的行業(yè)模式。國發(fā)[2015]40號(hào)文件對(duì)重點(diǎn)行動(dòng)（11項(xiàng)）進(jìn)行了充分說明。其中，配網(wǎng)設(shè)施、用電設(shè)施與發(fā)電設(shè)施的智能化升級(jí)屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的主流方向[11]。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以高效地集成所需數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫；結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以極大限度地減少業(yè)務(wù)對(duì)地域的依賴性，有效解決配電系統(tǒng)點(diǎn)多、面廣的難題。通過同一互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以有效實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務(wù)流與信息流，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)化，有效解決配電網(wǎng)終端設(shè)備復(fù)雜多樣的難點(diǎn)問題。對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)來說，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)維管理的基礎(chǔ)是借助傳感器技術(shù)對(duì)其設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與分析。另外，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)和剖析，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)以及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)及健康狀態(tài)評(píng)估，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)策略，對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)度、檢修與運(yùn)維，進(jìn)而有效提高電能的使用效率，保證配電網(wǎng)安全運(yùn)行[12]。

3 配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)

智能運(yùn)維檢修平臺(tái)整合了配網(wǎng)故障信息、配網(wǎng)缺陷信息、配電自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行信息、配電自動(dòng)化設(shè)備缺陷信息、線路信息、線路設(shè)備信息以及設(shè)備維保信息等全方位信息，既包括了配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，也包括了配電設(shè)備及環(huán)境等的狀態(tài)參數(shù)?；诖髷?shù)據(jù)分析的理論，為配電網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)提供支持。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)架構(gòu)共分三層：現(xiàn)場(chǎng)感知層、數(shù)據(jù)分析傳輸層、平臺(tái)應(yīng)用層，總體架構(gòu)如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)感知層：采用各類設(shè)備安全狀態(tài)傳感器、探測(cè)器、采集器、智能檢測(cè)終端或第三方儀器儀表類智能設(shè)備等，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電流、電壓、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行采集及預(yù)處理，同時(shí)將檢修歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)、歷史狀態(tài)信息等也作為感知層數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)分析傳輸層：融合多種通信方式的通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)感知層數(shù)據(jù)進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備維修管理分析、歷史維修分析、綜合維修分析等，從而對(duì)設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，提出巡視、檢修策略。平臺(tái)應(yīng)用層：在應(yīng)用層界面實(shí)時(shí)展示設(shè)備異常情況、人員檢修情況、故障預(yù)測(cè)信息、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估信息，使管理者、運(yùn)維人員實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)狀態(tài)信息。

圖1 配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)架構(gòu)

利用上述系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)準(zhǔn)確判斷異常原因，并及時(shí)告知運(yùn)維人員。系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)派發(fā)到附近巡視人員或提醒設(shè)備負(fù)責(zé)人員，可通過坐標(biāo)定位巡檢設(shè)備位置、確定導(dǎo)航人員巡檢路徑，通過巡檢軌跡分析巡檢人員的工作效率和工作質(zhì)量，優(yōu)化巡檢工作。根據(jù)設(shè)備異常原因制定標(biāo)準(zhǔn)化的檢修計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)科學(xué)檢修。通過人機(jī)協(xié)同，及時(shí)提升運(yùn)維人員對(duì)配電網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)核查、異常分析和復(fù)校能力以及巡檢質(zhì)量，解決人工線路巡檢精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、存在巡檢盲區(qū)等問題，最大限度發(fā)揮人員、裝備的作業(yè)互補(bǔ)，建立全方位立體巡檢模式，提升設(shè)備狀態(tài)管控力和運(yùn)檢工作的效率效益。

3.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能包括：故障信息管理、巡檢線路信息管理、檢修信息管理。通過這些功能模塊的分析，最終實(shí)現(xiàn)巡檢作業(yè)、檢修作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提升配電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)維的智能化管理。

（1）故障信息管理

配電自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行信息、設(shè)備缺陷信息屬于供電公司的寶貴數(shù)據(jù)資產(chǎn)，不能隨意傳播。在考慮數(shù)據(jù)安全性基礎(chǔ)上，系統(tǒng)以巡檢線路為單元，根據(jù)線路現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及歷史故障信息分析結(jié)果，準(zhǔn)確記錄故障地點(diǎn)、故障時(shí)間以及對(duì)故障進(jìn)行分類，自動(dòng)生成設(shè)備故障信息表；利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)故障打分評(píng)級(jí)。同時(shí)，系統(tǒng)具備將故障信息根據(jù)設(shè)備主人進(jìn)行準(zhǔn)確推送的功能。

（2）巡檢信息管理

巡檢信息管理包括巡檢線路基礎(chǔ)信息及所包含的開關(guān)和環(huán)網(wǎng)柜信息、與巡檢相關(guān)的其他信息的管理。對(duì)線路上設(shè)備利用巡檢信息大數(shù)據(jù)，結(jié)合故障數(shù)據(jù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)和變化趨勢(shì)做出科學(xué)預(yù)測(cè)，形成綜合評(píng)價(jià)清單；根據(jù)此清單，結(jié)合巡檢人員值班表、巡檢情況表，系統(tǒng)自動(dòng)生成預(yù)測(cè)巡檢計(jì)劃，優(yōu)化巡檢流程。

（3）檢修信息管理

利用以往故障信息、巡檢信息、檢修信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的健康評(píng)估。對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行提前預(yù)警，提前安排檢修，有效降低設(shè)備故障率；根據(jù)設(shè)備缺陷風(fēng)險(xiǎn)綜合分析，可以查看設(shè)備健康度和重要度評(píng)級(jí)，提高檢修有效率和準(zhǔn)確率。

上述功能緊密圍繞著配電網(wǎng)智能化運(yùn)維檢修工作展開，主界面設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修平臺(tái)主界面

4 結(jié) 語

本文對(duì)配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并開發(fā)出了相應(yīng)的APP軟件。綜合考慮線路情況、歷史故障和檢修信息，構(gòu)建配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)的內(nèi)在邏輯關(guān)系并建立相應(yīng)模型，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提出構(gòu)建配電自動(dòng)化智能運(yùn)維檢修系統(tǒng)的解決方案。通過監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備本身狀態(tài)參數(shù)、線路參數(shù)及相關(guān)故障、檢修數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的理念下對(duì)多源多類數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行系統(tǒng)分析；通過設(shè)定各類作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程、規(guī)范化工序，有效提升現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提升配電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)維的智能化管理水平，提升整體效率和效益。