基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的配電網(wǎng)缺陷看板與分析技術(shù)應(yīng)用

龐洪敏，潘冬林

（廣東電網(wǎng)公司湛江雷州供電局，廣東湛江524200）

0 引言

缺陷記錄及處理工作是配電網(wǎng)運(yùn)維工作中的重點(diǎn)工作內(nèi)容，供電所員工按照生產(chǎn)計(jì)劃對配電網(wǎng)設(shè)備開展日常巡視或維護(hù)，將發(fā)現(xiàn)的缺陷按照要求錄入企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。管理人員根據(jù)企業(yè)管理系統(tǒng)中記錄的缺陷安排消除缺陷工作，這是目前配電網(wǎng)企業(yè)對缺陷進(jìn)行處理的常見方式[1-2]。

隨著經(jīng)濟(jì)、商業(yè)、工程的發(fā)展以及時(shí)代的進(jìn)步，配電網(wǎng)供電可靠性水平不斷提高，進(jìn)而對設(shè)備缺陷管理要求也越來越嚴(yán)格。然而由于配網(wǎng)設(shè)備超負(fù)荷工作及設(shè)備年久殘舊，外力破壞，雷暴天氣影響，樹木影響等原因，配電網(wǎng)一直存在各種缺陷[3-4]，且各類缺陷在系統(tǒng)中記錄，造成海量數(shù)據(jù)需處理與分析。缺陷種類多、涉及責(zé)任人多、消除缺陷進(jìn)度緩慢等問題所造成的問題，一直是管理工作中存在的難點(diǎn)，因此對配電網(wǎng)缺陷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析管理至關(guān)重要。

本文通過大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合供電企業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，運(yùn)用針對性分析方式，對企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)所記錄的設(shè)備缺陷進(jìn)行分析歸納和整理[5]，幫助相關(guān)工作者找到數(shù)據(jù)信息之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)，提供更加具有價(jià)值的信息。結(jié)合雷州局配電網(wǎng)缺陷管理系統(tǒng)情況，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)重新設(shè)計(jì)了配電網(wǎng)缺陷統(tǒng)計(jì)與分析的過程，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)配電網(wǎng)缺陷看板系統(tǒng)，以期通過現(xiàn)代化信息技術(shù)手段改善我國配電網(wǎng)可靠性。

1 當(dāng)前配電網(wǎng)缺陷管理分析

目前雷州局配電網(wǎng)配電網(wǎng)缺陷的管理依靠生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行記錄，然后運(yùn)維工作人員去進(jìn)行維修。流程為：發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)缺陷并填報(bào)——缺陷信息審核——制定缺陷消缺計(jì)劃——對缺陷進(jìn)行消缺——缺陷情況驗(yàn)收——系統(tǒng)流程終結(jié)閉環(huán)。然而經(jīng)過大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種對配電網(wǎng)缺陷的管理存在一定的問題。

首先，作為全局管理者，各單位匯總后的缺陷，是在缺陷管理系統(tǒng)中呈現(xiàn)出大量的數(shù)據(jù)，無類別統(tǒng)計(jì)、無狀態(tài)分析、無相關(guān)責(zé)任人統(tǒng)計(jì)。管理者需下載匯總各供電所數(shù)據(jù)后進(jìn)行額外統(tǒng)計(jì)與分析，這一過程增加了管理者處理數(shù)據(jù)的工作量，從而無法對各供電所或各單位的運(yùn)行維護(hù)設(shè)備情況進(jìn)行評價(jià)，各單位或供電所也無法定為自身在眾多單位中的設(shè)備運(yùn)維水平[6]。

其次，全局海量的缺陷數(shù)據(jù)是以靜態(tài)的方式記錄在缺陷管理系統(tǒng)，只有在運(yùn)維人員對缺陷記錄進(jìn)行手動(dòng)更改的情況下，才會(huì)得以更新數(shù)據(jù)[7]。但設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并非呈現(xiàn)出靜態(tài)，而是隨著運(yùn)行時(shí)間或環(huán)境的變化而出現(xiàn)缺陷嚴(yán)重性加劇的情況，因此，現(xiàn)有的缺陷管理系統(tǒng)，無法及時(shí)呈現(xiàn)設(shè)備的健康度，從而使得部分設(shè)備錯(cuò)失最佳消缺時(shí)間，進(jìn)而影響供電的可靠性。

供配電系統(tǒng)的設(shè)備缺陷需要實(shí)時(shí)以最新的狀態(tài)得以匯總、整理與統(tǒng)計(jì)分析，并對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、健康度、重要度等情況予以反應(yīng)，提示管理者或設(shè)備運(yùn)維人員及時(shí)對設(shè)備展開運(yùn)維消缺措施[8]。

2 缺陷統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)需求

由于配電缺陷的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，包含設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備責(zé)任單位數(shù)據(jù)等，眾多數(shù)據(jù)在匯總之后，呈現(xiàn)龐大的數(shù)據(jù)量，鑒于大數(shù)據(jù)技術(shù)在處理系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)過程中具有明顯的優(yōu)勢，將大數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的功能應(yīng)用在缺陷管理的分析和統(tǒng)計(jì)缺陷消除工作所需的數(shù)據(jù)信息，減輕企業(yè)管理者在統(tǒng)計(jì)與分析缺陷工作中的工作量。另外，由于大數(shù)據(jù)技術(shù)提供了一個(gè)全新的手段及角度進(jìn)行對配電網(wǎng)可靠性分析，簡化了建模和求解的流程。并且大數(shù)據(jù)技術(shù)也可以對配電數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分析、儲(chǔ)存、預(yù)測，從中獲取信息，精準(zhǔn)預(yù)測以后工作的可靠性[9]。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)，本文重新設(shè)計(jì)了配電網(wǎng)缺陷統(tǒng)計(jì)與分析的流程，改為各單位將缺陷信息公開，并自行運(yùn)維->配電網(wǎng)缺陷統(tǒng)計(jì)與分析進(jìn)行檢測監(jiān)督，形成缺陷管理的數(shù)據(jù)看板，為管理者評價(jià)各單位缺陷處理、設(shè)備維護(hù)工作水平提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.1 功能性需求

結(jié)合本文重新設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)缺陷管理流程，配電網(wǎng)缺陷看板應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下基本需求。

（1）通過看板查看各所新增缺陷數(shù)量，對一個(gè)時(shí)間段的缺陷新增情況，可以從中看出供電所日常巡視、測溫是否到位。

（2）通過看板查看各所消缺缺陷數(shù)量，對一個(gè)時(shí)間段的缺陷消缺情況，可以從中看出供電所運(yùn)維積極性，設(shè)備健康程度。

（3）通過缺陷類型分布，可以從看板中了解各所存在問題、并針對存在問題制定整改措施。

（4）了解各線路存在問題，對重復(fù)跳閘線路可以進(jìn)一步分析，從而提高供電可靠性。

（5）利用數(shù)據(jù)看板，對供電所消缺情況進(jìn)行排名，利用通報(bào)方式，激發(fā)各單位對運(yùn)維相互競爭的良好氛圍。

以上功能應(yīng)盡力實(shí)現(xiàn)圖形可視化顯示以方便工作人員工作。

2.2 非功能性需求

（1）可擴(kuò)展性。系統(tǒng)的整體規(guī)劃要實(shí)現(xiàn)各方面可進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)也會(huì)自于業(yè)務(wù)本身流程的更改或者數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)方便維護(hù)與升級。

（2）平滑性。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和高度的自動(dòng)化效果，配電網(wǎng)缺陷看板應(yīng)妥善預(yù)處理這些異構(gòu)數(shù)據(jù)已實(shí)現(xiàn)平滑性。

（3）穩(wěn)定性。當(dāng)在數(shù)據(jù)的輸入穩(wěn)定時(shí)，配電網(wǎng)缺陷看板所必須保證穩(wěn)定，此時(shí)系統(tǒng)最大的不穩(wěn)定因素應(yīng)該是來自于配電網(wǎng)缺陷看板的網(wǎng)絡(luò)和其他硬件設(shè)備的不穩(wěn)定因素，本系統(tǒng)需要選擇的大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)必須有高可用性[10-12]。

3 陷統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

經(jīng)過對配電網(wǎng)缺陷統(tǒng)計(jì)與分析應(yīng)用的系統(tǒng)需求分析，為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下功能：（1）各單位以轄區(qū)地圖模式展示；（2）看板顯示各單位缺陷總量、各流程節(jié)點(diǎn)存在數(shù)量；（3）看板顯示缺陷超期情況，以紅綠燈方式提醒；（4）看板顯示各單位未完成缺陷排名；（5）看板顯示各單位一定期限內(nèi)消缺積極性；（6）看板顯示各單位緊急重大缺陷、及一般缺陷總體、分布情況。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)缺陷數(shù)據(jù)主要由Python爬蟲向各單位采集。由于采集到的配電網(wǎng)缺陷信息屬于異構(gòu)數(shù)據(jù)，所以需要預(yù)處理[13-14]。預(yù)處理完畢的數(shù)據(jù)將通過實(shí)際方便的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，傳輸匯聚到大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)后的缺陷數(shù)據(jù)才可以作為統(tǒng)計(jì)與的原始數(shù)據(jù)。在爬蟲采集到的的缺陷信息數(shù)據(jù)被處理和發(fā)送之后，應(yīng)被大數(shù)據(jù)相關(guān)處理的系統(tǒng)層進(jìn)行接收和存儲(chǔ)。在該層中使用Spark大數(shù)據(jù)處理框架來對海量的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和操作，去實(shí)現(xiàn)各單位缺陷總量、各流程節(jié)點(diǎn)存在數(shù)量、缺陷超期情況等功能[15]。本系統(tǒng)將使用基于Nodejs的C/S架構(gòu)網(wǎng)站作為配電網(wǎng)缺陷看板系統(tǒng)的應(yīng)用層。通過這種形式去節(jié)約開發(fā)的成本與時(shí)間，也去降低用戶的學(xué)習(xí)難度。本系統(tǒng)也必須劃分出一個(gè)數(shù)據(jù)處理層去實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)用戶的平臺(tái)操作各種請求時(shí)限為成大數(shù)據(jù)平臺(tái)的各種任務(wù)，并把相應(yīng)的結(jié)果發(fā)送給應(yīng)用層的需求與功能。通過對數(shù)據(jù)處理層進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)，上面的應(yīng)用層應(yīng)調(diào)用設(shè)計(jì)好的API來實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理相關(guān)的各種服務(wù)請求；同時(shí)系統(tǒng)的node中間件會(huì)調(diào)用管理系統(tǒng)的API來把處理后的結(jié)果返回，并將數(shù)據(jù)傳入VUE中的echart組件予以可視化顯示。中間件層的存在讓整個(gè)系統(tǒng)做到更加解耦，通過中間件層的API可以使得應(yīng)用層之下的3個(gè)系統(tǒng)層具有可擴(kuò)展和升級的特點(diǎn)，應(yīng)用層里的各項(xiàng)操作調(diào)動(dòng)中間件層的各個(gè)API進(jìn)行服務(wù)請求去實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的處理[16]。因此，系統(tǒng)各組件邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)各組件邏輯關(guān)系

4 缺陷統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 雷州局配電網(wǎng)現(xiàn)狀介紹

雷州供電局現(xiàn)供電面積3 664.44 km2，供電用戶132.11萬戶。隨著雷州半島區(qū)域經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，用電負(fù)荷逐年攀升，部分設(shè)備運(yùn)行年限長，各類設(shè)備缺陷不斷發(fā)現(xiàn)并記錄。截止2021年7月，企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)缺陷管理模塊累計(jì)共記錄設(shè)備缺陷約26 896條，共涉及18個(gè)供電所。為實(shí)現(xiàn)對缺陷精準(zhǔn)管理，做到及時(shí)消缺的目的，本項(xiàng)目結(jié)合利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對雷州供電局設(shè)備缺陷再統(tǒng)計(jì)與分析，設(shè)計(jì)出雷州局缺陷看板，并得以應(yīng)用。

4.2 缺陷看板系統(tǒng)在雷州局配電網(wǎng)的應(yīng)用

本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)已在雷州局得以順利測試實(shí)踐，如圖2所示，缺陷管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)更新全局缺陷現(xiàn)狀，對企業(yè)管理系統(tǒng)中所記錄的設(shè)備缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)與分析，梳理出各供電所設(shè)備缺陷類別、缺陷處理狀態(tài)，當(dāng)前缺陷與前一天相變化情況、以及設(shè)備健康度情況，并根據(jù)狀態(tài)督促相關(guān)責(zé)任單位對缺陷進(jìn)行處理。

圖2 系統(tǒng)界面

缺陷處理流程控制管理再造業(yè)務(wù)流程圖可以讓管理人員方便各地區(qū)獲取缺陷信息數(shù)量，缺陷處理所在流程位置，并提供需要干預(yù)流程的缺陷信息，與各地區(qū)情況排名。這樣一來審管理人員可以方便實(shí)行缺陷的統(tǒng)計(jì)與分析工作，易于對需要進(jìn)行流程控制的地區(qū)，與常出現(xiàn)的缺陷信息進(jìn)行及時(shí)處理。

5 結(jié)束語

供電企業(yè)的設(shè)備缺陷管理事關(guān)設(shè)備的健康度，為更高效地對企業(yè)設(shè)備缺陷進(jìn)行跟蹤管理，企業(yè)管理者需全局對設(shè)備缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。基于配電網(wǎng)設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)量龐大的特點(diǎn)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過實(shí)時(shí)對企業(yè)管理系統(tǒng)缺陷記錄模塊所記錄的缺陷進(jìn)行匹配與統(tǒng)計(jì)與分析，可高效率對企業(yè)設(shè)備缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出企業(yè)設(shè)備缺陷看板。依據(jù)企業(yè)設(shè)備缺陷看板對相關(guān)責(zé)任單位及運(yùn)維單位指導(dǎo)實(shí)施設(shè)備消缺工作，提高設(shè)備的消缺率，進(jìn)而保障配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行效率及供電可靠性。