基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法研究

張霄霄，陸生兵，唐克義，陳 鑫，王云鵬

（1.國網(wǎng)浙江長興縣供電有限公司，浙江湖州 313100；2.湖州電力設(shè)計院有限公司長興分公司，浙江 湖州 313100；3.山東容弗新信息科技有限公司，山東濟南 250100）

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展與普及，變電站內(nèi)二次設(shè)備的運維管理要求不斷提高，尤其是繼電保護作為保障電網(wǎng)安全的第一道防線，其可靠運維管理是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要支撐[1]。由于二次設(shè)備數(shù)量繁多、類型龐雜，且海量信息的邏輯關(guān)系嚴(yán)密，對其進行精細化管理十分必要[2]。同時，二次設(shè)備運行維護和檢修工作面臨監(jiān)督和反事故措施信息化支撐手段有限等問題，因此研究動態(tài)管控二次設(shè)備運維檢修工作的方式具有重大意義[3-4]。

為持續(xù)提升國家電網(wǎng)公司二次運維工作精益化管理水平，深化落實技術(shù)監(jiān)督工作和反事故措施，提出一種基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法。將圖檔管理系統(tǒng)與二次專業(yè)管理、運檢作業(yè)相結(jié)合，發(fā)揮信息化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)優(yōu)勢，支撐運維檢修作業(yè)，深化二次專業(yè)管理能力，增強作業(yè)管控能力，提升現(xiàn)場作業(yè)效率，為繼電保護設(shè)備的監(jiān)督評價、反措落實跟蹤分析、設(shè)備檢修試驗分析管理提供支撐，強化多層次“穿透式”運檢管理，全面提升二次專業(yè)管理效率和效益。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于圖檔管理系統(tǒng)的二次設(shè)備運維管理系統(tǒng)，以二次設(shè)備臺賬為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對其分析挖掘，構(gòu)建監(jiān)督評價、反措管理、檢修管理的數(shù)據(jù)分析處理模型。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 運維管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖檔管理系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)共同組成，主要包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、信息分析子系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、前置通信系統(tǒng)以及二次檢修數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等[5]。其中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包含模型解析、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)安全分析防控等單元；二次檢修數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含可視化單元、智能擬票單元、反措防誤規(guī)則庫[6]、防誤校驗單元、模擬預(yù)演單元、遠動操作、操作票及日志管理單元等。

2 圖檔管理系統(tǒng)

首先，在設(shè)備臺賬的基礎(chǔ)上，構(gòu)建反措模型。然后，智能識別出裝置型號，再自動篩選出該型號裝置設(shè)備，最終形成反措任務(wù)。圖檔管理系統(tǒng)功能設(shè)計分成文件資料管理、查詢定位管理、層次化管理、數(shù)據(jù)分析管理、預(yù)警管理以及系統(tǒng)分析管理等模塊，如圖2 所示。

圖2 圖檔管理系統(tǒng)整體架構(gòu)

1）圖形化管理模塊：將變電站內(nèi)所涉及到的所有設(shè)備進行圖像收集管理和運維數(shù)據(jù)分析，以最直觀的圖形方式來反映所有設(shè)備之間的聯(lián)系以及各設(shè)備所處狀態(tài)。

2）層次化管理模塊：包含圖紙數(shù)據(jù)管理、對象權(quán)限管理、圖紙故障定位、信息分層管理以及后臺數(shù)據(jù)管理模塊，通過對管理對象的分層分類管理，可以有效保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)，并便于后期查詢分析。

3）預(yù)警管理模塊：基于設(shè)備臺賬中的保護裝置校驗的最新校驗時間和周期，下一個校驗時間到了會提前3 天進行預(yù)警，超過校驗時間的進行告警。

4）系統(tǒng)管理模塊：包括圖檔數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理、用戶管理、角色管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)日志管理以及數(shù)據(jù)庫管理等。

圖檔管理系統(tǒng)最終目的是保證設(shè)備數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性，并在各個過程階段均可實現(xiàn)準(zhǔn)確流轉(zhuǎn)共享。其歸檔流程如圖3 所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)圖檔信息資料管理流程圖

如圖3 所示，網(wǎng)絡(luò)圖檔信息資料管理的起點為信息采集時刻，以資料提交歸檔為終點。在流程啟動后，系統(tǒng)會在歸檔圖紙的同時歸檔資料，在保留原版資料的情況下方便在流程各個環(huán)節(jié)查看前一流程資料，且所有過程均為雙向傳遞，有利于批注修改。

3 二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理

針對變電站二次運維數(shù)據(jù)的全過程分析，目前主要涵蓋設(shè)備出廠、到貨安裝、運行維護、故障處理以及退役報廢等各階段關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)據(jù)收集、管理與分析，其目的在于及時發(fā)現(xiàn)并處理變電站設(shè)備在運維過程中的問題與缺陷，減少對外停電事故的發(fā)生。而其中較為重要的二次設(shè)備反措工作則主要包含日常設(shè)備巡視、缺陷的發(fā)現(xiàn)上報、計劃批準(zhǔn)和審核、檢修實施等多個環(huán)節(jié)；由運檢部批準(zhǔn)，變電檢修工區(qū)組織，檢修班組具體實施[7-8]。具體跨職能反措工作流程如圖4 所示。

由圖4 可以看出，反措工作的核心為省、市級電力公司運檢部，檢修工區(qū)負責(zé)具體組織，由工作班組進行實施[9]，形成了設(shè)備運行狀態(tài)運檢部、工區(qū)以及班組三級審核實施機制。整個過程可以分為變電檢修反措準(zhǔn)備、缺陷評估和反措策略制定、檢修記錄以及反措臺賬錄入4 個階段。

圖4 變電設(shè)備反措跨職能工作流程圖

3.1 系統(tǒng)功能

反措工作流程中的三級部門均有各自的權(quán)限與職責(zé)，協(xié)同工作中需要保證信息的實時共享。因此，數(shù)據(jù)分析管理模塊需要在滿足三級審核機制的條件下實時更新并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。反措過程中的缺陷消除過程需要嚴(yán)格滿足要求，以保證上下級審核實施的高效可行[10]。

3.2 二次運維數(shù)據(jù)全過程分析

1）設(shè)備基本信息處理

在設(shè)備的初始安裝階段，便將設(shè)備包含設(shè)備型號、電壓等級、容量、制造廠家、安裝地點和巡視維護責(zé)任人等基本信息，以變電設(shè)備雙重名稱為主索引存入圖檔管理系統(tǒng)中，為后期檢修管理中的上報審核等流程提供數(shù)據(jù)支撐[11]。且此類信息可以通過射頻電子標(biāo)簽或者掃描等方式方便、快捷地獲得，同時還可根據(jù)設(shè)備類型自動生成相應(yīng)數(shù)據(jù)模板。

2）構(gòu)建反措條目數(shù)據(jù)庫

將國家電網(wǎng)制定的關(guān)于變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、組合電器、輸電線路、開關(guān)柜、無功設(shè)備等設(shè)備在內(nèi)的18 項反措條款導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中，并建立與設(shè)備狀態(tài)信息庫相同的索引機制。同時結(jié)合解釋和實施細則，為設(shè)備上報與審核驗收提供可靠信息[12-13]。

3）設(shè)備缺陷分析處理

巡視過程中發(fā)現(xiàn)二次設(shè)備缺陷時，可首先利用射頻傳感器或圖片掃描儀結(jié)合平板電腦上傳缺陷設(shè)備信息和現(xiàn)場照片，在系統(tǒng)中添加不符合反措要求的設(shè)備條目并報送工區(qū)審核。當(dāng)審核通過后流轉(zhuǎn)到下一步處理流程，每個處理過程均進行相應(yīng)的時間標(biāo)記[14]。

4）檢修審核處理

在下一步處理過程中，根據(jù)缺陷類型及嚴(yán)重程度，結(jié)合反措要求生成細化檢修方案，并經(jīng)班組、工區(qū)及檢修專責(zé)逐級分工實施，利用數(shù)據(jù)共享交流平臺完成督辦事項[15-16]。督辦工作流程主要包括檢修信息下達、設(shè)備消缺及復(fù)查、上報審核等，督辦狀態(tài)以待處理、正在處理和處理完畢為標(biāo)志。

5）反措閉環(huán)處理

結(jié)合設(shè)備運行狀態(tài)信息、缺陷信息、檢修信息、上報信息和驗收信息等內(nèi)容，生成具有時間標(biāo)簽的設(shè)備運維臺賬，形成完整的反措檢修記錄，并能夠提供查詢統(tǒng)計、修改完善等功能。待全部信息審核后錄入圖檔管理系統(tǒng)并進行動態(tài)更新，提高運維效率[17]。

4 實驗結(jié)果與分析

實驗采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式，考慮數(shù)據(jù)的安全性，Web 服務(wù)器通過HTTP 協(xié)議采用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與后臺數(shù)據(jù)庫鏈接，并實現(xiàn)與其他終端的數(shù)據(jù)共享交互與存儲，最終實現(xiàn)設(shè)備二次運維數(shù)據(jù)的可靠存儲與安全交互。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

基于Web 服務(wù)器平臺，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)及反措信息數(shù)據(jù)庫，開發(fā)變電站二次運維數(shù)據(jù)全過程分析應(yīng)用程序，實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備的基礎(chǔ)信息、狀態(tài)管理、缺陷消除和系統(tǒng)管理等功能，并保證動態(tài)數(shù)據(jù)在共享和存儲過程中的可靠性和安全性。針對不同類型的二次變電站設(shè)備，可在用戶端聯(lián)系現(xiàn)場巡視、維護以及檢修工作，錄入現(xiàn)場缺陷信息，并通過瀏覽器生成反措模板、查詢檢修計劃、審核并管理運維信息，打印報表并進行內(nèi)部數(shù)據(jù)維護。該文針對所提變電站二次運維數(shù)據(jù)分析處理方法的時效性和準(zhǔn)確性，分別與文獻[3]和文獻[4]所提方法進行了對比分析。

4.1 運維數(shù)據(jù)實時性分析

對于二次運維信息的實時性，輸變電設(shè)備也有嚴(yán)格的要求，因此在分析二次運維數(shù)據(jù)的過程中，需要考慮數(shù)據(jù)采集及處理過程的時間延遲等性能指標(biāo)，通過測試結(jié)果的統(tǒng)計對比，分析了其數(shù)據(jù)運維信息的實時性，結(jié)果如圖6 所示。

圖6 輸變電設(shè)備運維信息實時性對比

由圖6 可知，所提方法對于輸變電設(shè)備的二次運維信息實時性具有較對比文獻結(jié)果更優(yōu)的效果。

4.2 二次運維數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

就變電站而言，運維信息的準(zhǔn)確性是涉及電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的重要因素，包括變電站各設(shè)備狀態(tài)信息、操作程序、檢修過程以及安全措施等信息。而二次信息則占其中的大部分比例，因此確保變電站二次運維及反措信息的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

根據(jù)平臺所獲得的大量輸變電設(shè)備數(shù)據(jù)，與實際數(shù)據(jù)進行了對比，以計算其準(zhǔn)確性，對比結(jié)果如圖7 所示。

圖7 輸變電設(shè)備狀態(tài)信息準(zhǔn)確性對比

從圖7 中可以看出，幾種實驗方案的設(shè)備狀態(tài)信息監(jiān)控結(jié)果都具有較高的準(zhǔn)確性，運維信息的準(zhǔn)確率均在99.95%以上。尤其當(dāng)設(shè)備數(shù)量較少時，3種方案所得準(zhǔn)確率均在99.9%左右；但當(dāng)設(shè)備數(shù)量或程序信息增加時，文獻[3]與文獻[4]所提方法的準(zhǔn)確性則較該文方法下降了很多，這說明使用該文方法對輸變電設(shè)備的二次狀態(tài)信息進行監(jiān)控和分析的穩(wěn)定性更高。

5 結(jié)束語

隨著二次設(shè)備運維管理要求的提高，相應(yīng)的排查評價、反措執(zhí)行等重點工作逐步增多，但目前仍缺少專業(yè)系統(tǒng)對其進行閉環(huán)管控。為此，該文提出了一種基于圖檔管理系統(tǒng)的電網(wǎng)二次運維數(shù)據(jù)全過程分析處理方法。在詳細介紹圖檔管理系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，結(jié)合工作流模式，構(gòu)建了電網(wǎng)二次設(shè)備運維的三級審核機制。并基于此審核制度，針對二次反措的全過程設(shè)計相應(yīng)的分析處理方式?；诖罱ǖ膶嶒炂脚_對所提方法進行實驗論證，結(jié)果表明，其運維數(shù)據(jù)實時性較好，能夠?qū)崟r動態(tài)更新系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)分析處理的準(zhǔn)確性較高，能夠為設(shè)備檢修提高可靠的信息支撐。該研究僅針對電網(wǎng)的二次設(shè)備，接下來的工作中將進行應(yīng)用拓展，使其能夠較好地應(yīng)用于整個電網(wǎng)體系。