智慧電力運維系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

智慧電力運維系統(tǒng)設計與實現(xiàn)摘要：本文主要介紹了在天津市人民醫(yī)院電力系統(tǒng)高低壓柜智能化提升改造項目(項目編號：2020003)中，我院為提高運維工作效率并且能夠電力安全和電力節(jié)能而研發(fā)的一種基于大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云平臺等計算機技術的智慧電力運維系統(tǒng)。其為電力運維管理提供全方位的解決方案，通過系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等輔助電力運維管理人員決策，同時保障電力設備運行數(shù)據(jù)能夠實時上傳，避免突發(fā)事故時搶修人員調度沖突。本系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析，深度挖掘數(shù)據(jù)價值，科學指導決策，為電力運維業(yè)務提供保障，使運維業(yè)務智慧化，節(jié)約人力資源，實現(xiàn)科學高效運維。關鍵字：智能電力，運維，電力安全，電力節(jié)能引言天津市人民醫(yī)院電力系統(tǒng)高低壓柜智能化提升改造項目(項目編號：2020003)中，針對解決“電力安全”與“電力節(jié)能”兩大核心問題，我院采用自研的智慧電力運維系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等高新技術，對采集到的電力數(shù)據(jù)實施分析，以達到準確預測電力系統(tǒng)故障，提早發(fā)現(xiàn)問題的目的。同時也將采集數(shù)據(jù)與以往數(shù)據(jù)相對比，以達到科學用電、節(jié)能減耗的目的。隨著人工智能與大數(shù)據(jù)技術的迅速發(fā)展，智能可自動化硬件在電力線路控制方面得到了廣泛的應用，我國自動化變電站系統(tǒng)也隨之得到了飛速發(fā)展。在我國電力企業(yè)和國家電網(wǎng)公司的組織下，開展了對電力線路智能化控制的研究，同時也在對不同電壓等級的變電站進行試點實驗，盡可能地加快將變電站管理智能化的進度。隨著變電站智能化管理的試點陸續(xù)投入運行，為整個電網(wǎng)智能化建設取得了寶貴的經(jīng)驗，這對我國智能化電網(wǎng)的建設有非常重要的意義。目前電力線路智能化控制是由數(shù)字化變電站和可視化平臺系統(tǒng)共同進行發(fā)展而來的，電網(wǎng)智能化管理的研究與建設離不開數(shù)字化變電站在實際使用中長期積累的信息數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)電力建設主要關注是傳輸過程的信息化，而如今電力建設關注的是數(shù)據(jù)信息的互換互用和運維功能的智能化。準確地說，智能化電力管理是以龐大的數(shù)據(jù)信息終端進行交互，從而得到有利于電力管理的決策信息，因此需要建立能夠處理龐大數(shù)據(jù)量的智能電力運維系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可得知各變電站終端信息情況和遠程操控變電站，因此需要先進、可靠的計算機信息技術和網(wǎng)絡傳輸技術，以數(shù)據(jù)信息化、平臺網(wǎng)絡化、共享標準化為基本要求，實現(xiàn)自動完成信息采集、測量、控制和監(jiān)測等基本功能，并根據(jù)實際情況支持電網(wǎng)實時控制、智能調節(jié)、協(xié)同互動等高級功能。與常規(guī)變電站運維系統(tǒng)相比，智能電力運維系統(tǒng)具有整合大量數(shù)據(jù)、遠程監(jiān)控設備節(jié)點、終端網(wǎng)絡化、實時預警報警等優(yōu)點，實現(xiàn)了管理電力設備的智能化，運行管理的自動化以及運維方案的全面化等技術特點。傳統(tǒng)電力運維系統(tǒng)采用獨立的可視化運維平臺方式來管理，這種管理方式存在已下幾個方面的局限性：1需要運維人員到指定運維平臺系統(tǒng)進行管理，，且各運維系統(tǒng)之間接口各異，功能不統(tǒng)一，導致系統(tǒng)之間無法進行交互，使得記錄數(shù)據(jù)成為信息孤島，導致運維成本較高且本地運維系統(tǒng)對歷史數(shù)據(jù)不夠重視，無法充分利用數(shù)據(jù)價值2系統(tǒng)查詢信息不完善、數(shù)據(jù)記錄容易丟失；3電力設備故障經(jīng)常無法及時發(fā)現(xiàn)，如電力設備是否處于超負荷運行，變電站設施是否長期處于半失靈狀態(tài)；導致故障影響過大；4傳統(tǒng)電力運維系統(tǒng)因設備節(jié)點采集數(shù)據(jù)力度不夠，不支持實時采集，而人工采集又增加了運維成本，同時運維人員技術水平不等，影響電力業(yè)務發(fā)展空間。5本地運維系統(tǒng)功能有限，如果對各運維系統(tǒng)進行升級，其升級成本遠高于其自身價值。在本文中，對于基于電力安全和電力節(jié)能的智慧電力運維管理系統(tǒng)研究，有利于電力運維人員充分發(fā)揮運維水平，有利于提高電力運維的安全性，使電力運維過程能夠避免事故的發(fā)生，促進電力線路的運維，進而提高運維效率。同時對智慧電力運維管理體系的建立及完善，具有一定的借鑒意義。電力運維發(fā)展趨勢隨著社會發(fā)展，電力運維當前行業(yè)情況可以分為:專業(yè)人員運維情況：運維設施需要專門的服務器和軟件，值班人員需要有專業(yè)的技術素質，并且需24小時輪班值守，值守管理需要嚴格的管理制度。運維過程托管情況：運維設施要求相對較低，值班人員無需專業(yè)的技術素質，但仍需要大量人員進行監(jiān)控。運維過程全程由專業(yè)的運維企業(yè)進行維護，運維效率和質量得到提升。信息化運維情況：通過互聯(lián)網(wǎng)技術將變電站全程狀態(tài)由網(wǎng)絡傳輸給值班人員終端上，無需大量值班人員，值班人員可遠程指揮運維人員進行緊急搶修，從而降低了運維成本。因此電力運維過程將由人力維護管理逐漸改變?yōu)樾畔⒒脚_管理。通過智慧電力運維系統(tǒng)，管理人員能夠全面掌控各變電站設備節(jié)點的運行情況，使得運維資源能夠得到充分合理的分配；通過歷史數(shù)據(jù)也能得知各設備節(jié)點的用電特征，可協(xié)助管理人員合理的節(jié)能降耗；同時通過大數(shù)據(jù)分析獲取歷史數(shù)據(jù)更深層次的價值，提供科學高效運維方案，創(chuàng)造更大的電力價值。因此將變電站設備通過互聯(lián)網(wǎng)技術集中進行監(jiān)控和運行管理，能夠提供對設備節(jié)點有序的科學的運維方案，以便于遠程指揮各搶修團隊合理的分配搶修任務，從而避免嚴重的電力危機。故智慧電力運維系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析對歷史數(shù)據(jù)進行更深層次的挖掘價值，可為電力運維提供更多的戰(zhàn)略運維方案，從而保障整體電網(wǎng)運行安全和穩(wěn)定。智慧電力運維系統(tǒng)的功能架構變電站設備作為電力運維系統(tǒng)中的底層節(jié)點，在整個系統(tǒng)中主要是為了將設備數(shù)據(jù)信息實時運行情況發(fā)送給運維系統(tǒng)，使發(fā)生異常狀況時工作人員能夠通過運維系統(tǒng)立刻發(fā)現(xiàn)并處理該異常狀況。智慧電力運維系統(tǒng)是由各變電站節(jié)點信息數(shù)據(jù)組成的系統(tǒng)軟件，目的是為了工作人員能夠更直觀的觀測各變電站設備節(jié)點實時狀態(tài)，即使出現(xiàn)異常狀況也方便工作人員選擇更適合的解決方案。運維系統(tǒng)從系統(tǒng)上分為預警系統(tǒng)和分析系統(tǒng)。預警系統(tǒng)是作為運維系統(tǒng)中主要起到電力安全的作用，通過對各變電站節(jié)點信息數(shù)據(jù)進行閾值監(jiān)測，使得發(fā)生異常狀況前能夠提前做好檢修方案或規(guī)避危險狀況。分析系統(tǒng)是作為運維系統(tǒng)中主要起到電力節(jié)能的作用，通過對各變電站節(jié)點信息數(shù)據(jù)的變化趨勢，為運維人員提供節(jié)能減排的方面幫助。從功能上分為多維數(shù)據(jù)監(jiān)控、智能輔助降耗和智能分析報告。功能架構框圖如圖3-1所示。圖3-1功能架構框圖多維數(shù)據(jù)監(jiān)控多維數(shù)據(jù)監(jiān)控是將電力數(shù)據(jù)通過多種電力維度進行觀測后，從而得到數(shù)據(jù)分析方案的過程。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控中最重要的一個概念就是維度，即觀察數(shù)據(jù)的角度。同樣的數(shù)據(jù)從不同角度觀察，可能會得到不同的數(shù)據(jù)結論，同時也有助于管理人員更加全面的制定電力運維方案。例如設備節(jié)點運行數(shù)據(jù)，從物理層次來看，可得知各設備節(jié)點的功能類型和設備型號；從使用過程的角度來看，可得知各設備節(jié)點在運行過程中的電流電壓波動。從使用時間來看，可按照年度、季度以及月度來觀察設備節(jié)點的使用情況。因此從不同方面觀察數(shù)據(jù)，可以得到更多有利于決策的有益因素。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控中另一個重要的概念就是指標，即數(shù)據(jù)本身的屬性，例如電力數(shù)據(jù)中的三項電壓、電流等。常見的多維度操作有鉆取、切片、切塊和旋轉。多維數(shù)據(jù)監(jiān)控圖如圖3-2所示。圖3-2多維數(shù)據(jù)監(jiān)控圖智能輔助降耗由于我國智能變電站發(fā)展起步晚，建設和運營不夠完善。在節(jié)能降耗的發(fā)展環(huán)境下，降耗也成為電力行業(yè)發(fā)展和運營的重要目標。智慧電力運維系統(tǒng)可通過各設備節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理以便進行節(jié)能分析。對數(shù)據(jù)根據(jù)設備權重、設備使用時間、設備使用功能等因素進行節(jié)能分析，并根據(jù)運維系統(tǒng)中使用過的電力設備向電力人員提供可替換的節(jié)能設備。因此，可從以上環(huán)節(jié)和技術進行進一步的智能化節(jié)能技術研究，促進降耗目標的實現(xiàn)。智能分析報告數(shù)據(jù)通過采集器采集用戶數(shù)據(jù)，并進行預處理以便流計算進行分析。對上傳的數(shù)據(jù)進行實時檢測。同時機器學習依照用能分析模型和竊電模型對異常數(shù)據(jù)判定進行學習，依照檢測規(guī)則輸出檢測結果，并對結果進行可視化展示。智能分析報告如圖3-3所示。圖3-3智能分析報告總結智慧電力運維系統(tǒng)可實現(xiàn)隨時隨地在線查看各設備節(jié)點實時電力數(shù)值，并根據(jù)一段時間的電力數(shù)據(jù)分析各設備能耗提出合理的節(jié)能方案和能耗圖表。系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測設備電力數(shù)值并及時發(fā)現(xiàn)異常發(fā)送警報給運維人員；在檢修時運維人員能夠通過系統(tǒng)實時查看檢修過程中節(jié)點的變動，可以防止因錯誤操作導致出現(xiàn)安全問題。模式創(chuàng)新帶來更高效的用能服務，通過“線上監(jiān)控+線下巡檢”的方式使智慧電力運維系統(tǒng)能夠全天24小時實時監(jiān)測各設備節(jié)點的實時狀態(tài)，并通過異常報警可迅速搶修和巡檢。同時智慧電力運維系統(tǒng)采用的微服務架構開發(fā)，使得系統(tǒng)可擴展性強，功能模塊化，未來對系統(tǒng)進行功能添加和配置擴展更加方便，能夠滿足用戶需求。用戶通過智慧電力運維系統(tǒng)能隨時查看設備節(jié)點狀態(tài)，可以避免出現(xiàn)嚴重故障，日常巡檢中也可以輕易發(fā)現(xiàn)問題并排除隱患，在查看設備節(jié)點的同時可以根據(jù)設備情況制定節(jié)能方案，使得能效和節(jié)能方面變得寂靜和環(huán)保，降低運維成本。智慧電力運維系統(tǒng)協(xié)助電力用戶完成對電力設備的管理和維護，通過電力設備數(shù)據(jù)上降低了巡檢的人力資源成本，提高了電力設備的使用效率，提升了整體電網(wǎng)的服務能力。參考文獻[1]陳俊杰,張平靜.多維數(shù)據(jù)分析方法在全面預算中的應用[J].上海船舶運輸科學研究所學報,2016,39(02):81