輸變電設備狀態可視化管控平臺研究及應用

劉海峰 岳國良 何瑞東 趙建利 鐘劍財

摘 要：狀態良好、運行穩定的輸變電設備是堅強智能電網的物質基礎。隨著電網規模的快速發展，以及全社會對供電可靠性要求的不斷提高，設備管理部門迫切需要通過一個全景、實時、多維、智能化的設備管控信息平臺，使數量龐大、新舊不一、狀態各異的設備始終處于嚴密監控下，提前防范設備運行風險，提高對突發事件的反應速度。本文主要研究面向智能電網的輸變電設備狀態可視化管控平臺的整體架構、功能，以及平臺的應用場景，為實現設備狀態可觀測、生產過程可監控、運行風險可預警，進一步提升運行管理水平、保障電網安全可靠供電提供有力支撐。平臺是在虛擬系統上全局、真實再現電網的區域分布和運行環境。通過設備導航樹，可實現輸變電設備的二維/三維定位查看、設備基本信息瀏覽、在線監測信息、桿塔圖片、特殊區域劃分情況、歷史故障情況、交叉跨越情況等內容的查看。

關鍵詞：可視化管控平臺 輸變電設備 狀態監測 風險預警

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

引言

近年來，因質量問題導致的設備故障時有發生，同時受全球氣候變化影響雷暴、飆線風等極端天氣呈多發趨勢，對電網設備安全運行影響日益突出。電網企業為應對電網運行面臨的復雜形勢，提高運行管理水平，十一五以來，加大了生產管理、SCADA、雷電定位等信息系統的建設和應用，特別是輸變電設備狀態監測系統和統一視頻監控系統的上線使電網設備的管控水平邁上了一個新臺階。輸變電設備狀態可視化管控平臺只需直接調用上述系統中的實時數據，而不必重新建設各應用系統，也不需要對相關數據進行日常維護（數據維護工作由原系統完成），因此平臺的建設水到渠成。

本文的主要研究內容包括輸變電設備狀態可視化管控平臺的整體架構、業務需求、平臺功能組成及特點，以及平臺的應用場景，通過研究成果的應用，為平臺的開發和實施奠定理論依據和基礎前提條件。

整體架構

通過一個全景、實時、多維、智能化的設備可視化管控平臺，使數量龐大、新舊不一、狀態各異的設備始終處于嚴密監控下，提前防范設備運行風險，提高對突發事件的反應速度。落實國家電網公司“生產管理精益化，設備管理狀態化”的要求，實現設備狀態實時管控。

平臺通過現有多源異構數據的融合，對設備數據、設備狀態進行大數據分析，為客戶提供設備全壽命周期管理、設備狀態的實時監測、設備運行狀態分析、運行風險連續掃描、設備故障診斷及決策建議，并以更為直觀的三維GIS、站內實景、移動互聯、增強現實等可視化方式展示。

功能設計

全網信息總覽：作為輸變電設備狀態可視化管控平臺的入口，以直觀的統計圖方式展示輸變電設備整體規模、設備當前運行狀態，并在GIS地圖和三維實景展示平臺上定位設備及風險。

設備狀態運行信息：實現設備所有實時信息的展示、分析和統計。接入變電站視頻監控圖像，集中展示變電站視頻監控信息。集成在線監測數據，集中展示已經安裝了在線監測裝置設備的狀態監測情況，對于超過標準的監測數據，對用戶給出警告。

設備全壽命跟蹤：通過移動端掃碼識別等方式，跟蹤用戶關注的設備，以生命周期為時間軸對設備從投運開始，發生的故障、缺陷、預警、告警、評價、檢修等全部大事件的信息匯總。

風險掃描、預警：系統定期觸發自動掃描功能，對電網內部及外部存在的薄弱點進行掃描，實時發布隱患內容，并提醒生產管理人員密切注意并及時消除這些電網中的安全隱患，確保電網運行安全穩定。

分析與輔助決策：對設備的實時設備狀態信息及設備歷史故障、缺陷，對設備的運行狀態做出綜合評估，并給出風險設備和電網薄弱點的輔助建議。

隱患及劣化設備：根據狀態檢修輔助決策系統中的狀態評價結果，實時掃描狀態由好到壞的設備，提醒管理人員注意該設備的狀態劣化趨勢，并給出引起設備狀態變化的主要狀態量。根據老化評估模塊的診斷結果，監視老化狀況較為嚴重的變壓器，并給出診斷數據、老化程度及其發展趨勢，發布預警信息。

專題圖層疊加：將雷電、污區、鳥害等專題圖層疊加到GIS底圖上，用于管理人員判斷變電站和線路所處地區的運行環境。

缺陷分析統計：缺陷信息智能查詢功能，能夠通過各種條件綜合查詢設備缺陷。統計設備缺陷隨運行時間的發生幾率，得出每類缺陷的發展規律，作為其他同類設備的參考。對各類設備發生缺陷的概率進行統計，根據缺陷的危急程度進行分級，并實時發布每類設備缺陷率靠前和靠后的設備供應商作為設備選型和維護的參考。

移動端擴展功能：集成主站系統的設備信息、運行狀態、輔助決策功能，并與主站端實時交互，擴展關注設備、缺陷日報、運行信息提醒，設備掃碼識別等移動端特有功能，充分發揮移動應用便捷、實時、隨時隨地辦公的優勢。

應用場景

全局的電網信息總覽

以設備及運行情況的整體統計圖作為設備狀態可視化應用的入口，從設備整體規模數量、設備裝備水平、運行狀態分析、當前故障、缺陷、評價以及電網薄弱點、劣化設備等方面全方位匯總電網信息，并以圖表的形式按照單位、電壓、廠家、型號等多維度的分析對比。并全面適應國網公司相關數據規范要求，結合設備狀態監測系統運行數據，對各類設備狀態信息進行集中展示，應用可視化技術，將數字和文字轉化為圖形，采用動態曲線、統計圖、列表等友好方式展示設備狀態的個體差異和發展趨勢。

實時的設備狀態監控

以GIS的地理信息展示線路、變電站、設備的可視化效果，使管理人員隨時隨地的用手機等移動終端瀏覽電網設備及運行狀況，查看線路走廊、變電站布局等信息。同時，平臺將疊加各專業圖層，可疊加風、雷、冰、鳥害等專業圖塊，多維度展現設備狀態信息。真實再現電網的區域分布，以直觀的統計圖方式展示設備整體規模、設備信息、運行狀態、設備圖片、設備告警情況、設備評價結果等。

便捷的設備跟蹤定位

通過移動端掃碼識別等方式，跟蹤用戶關注的設備，以生命周期為時間軸對設備從投運開始，發生的故障、缺陷、預警、告警、評價、檢修等全部大事件的信息匯總。

快速的運行風險預警

定期觸發自動掃描功能，對電網內部及外部存在的風險進行掃描，分析得到家族缺陷設備、劣化狀態設備、在線監測異常設備、重載設備、老化設備，實時發布這些隱患內容，并通過移動端平臺，通過預警方式提醒生產管理人員密切注意并及時消除這些電網中的安全隱患，確保電網運行安全穩定。

及時的考核指標提醒

根據系統配置的國網公司或省公司的生產考核指標，實時掃描將要超時和超標的指標項，自動生成簡報并第一時間發送到指標負責人的移動設備進行提醒，避免發生由于工作緊急而忽略的指標項被考核的情況。并在每月形成考核指標報告，對超標、超時等情況進行匯總分析。

智能的專業輔助管理

依據運檢專業日常管理工作需求，平臺從各應用系統中鉆取實時數據，根據定制的模型進行智能統計和自動分析，并調用固化在系統中的專用模板，快速生成完整詳實的運行分析報告，將管理人員從繁鎖的數據分析工作中解放出來，提高工作效率。

取得成效

輸變電設備狀態可視化管控平臺適用于省級供電公司和地市級供電公司的運檢部門，可以實現對下級供電單位的輸變電設備信息總覽、運行風險掃描、設備實時監控、輔助決策等功能，加強了運檢部門設備的監控力度，減輕了繁瑣的數據分析工作，給電網公司帶來了良好的社會和經濟效益。

結論

綜上所述，輸變電設備狀態可視化管控平臺能夠全局總覽地有效反映所轄電網區域內輸變電設備的規模、裝備水平、運行狀態，實現對全網狀態的實時互動管控，及早發現運行設備存在的潛伏性故障。同時，根據設備狀態提出處理措施，實行科學化設備管理，采取有力措施，確保電力設備安全經濟運行。

參考文獻

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[4] 變電設備狀態監測系統的設計方案[J]， 電力建設， 2011， 11（11）.