電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)智能管控平臺(tái)應(yīng)用研究

周啟平， 郭俊凱， 范海波

(安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司， 安徽, 合肥 230088)

0 引言

數(shù)據(jù)作為電力企業(yè)核心資產(chǎn)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是公司開(kāi)展專業(yè)分析、管理提升工作的基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)網(wǎng)設(shè)備部高度重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，持續(xù)組織開(kāi)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理，利用大數(shù)據(jù)開(kāi)展供應(yīng)商績(jī)效評(píng)價(jià)、變壓器大數(shù)據(jù)畫(huà)像等一系列工作，成效顯著。為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，國(guó)網(wǎng)設(shè)備部組織各單位持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理工作。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)治理貫穿于電力設(shè)備的整個(gè)生命周期，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)與制定，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)行實(shí)施與監(jiān)控，同時(shí)還包括公司事物流程與規(guī)章制度的建立和維護(hù)[1]。通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理，期望達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和流程化處理數(shù)據(jù)的目的，從而有效提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和及時(shí)性，更深層次地發(fā)掘數(shù)據(jù)價(jià)值，助力于電力企業(yè)的科學(xué)決策和支撐。

高效的數(shù)據(jù)治理能夠有效地保障數(shù)據(jù)質(zhì)量始終可控、在控，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量的常態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化管理，最終有效提高輸變配設(shè)備的運(yùn)行效率，在一定程度上降低故障率，大大提高運(yùn)行安全性，并有效減少維護(hù)成本的支出。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)治理可有效提高設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理水平，并為提高供電可靠性、降低事故發(fā)生率等提供技術(shù)手段，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[2]。

然而目前的數(shù)據(jù)治理存在一系列問(wèn)題，各基層單位開(kāi)展數(shù)據(jù)治理工作缺乏統(tǒng)一并且與專業(yè)管理深度結(jié)合的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各單位的存量、增量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量無(wú)法進(jìn)行綜合評(píng)估。因此，開(kāi)展電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)治理技術(shù)研究十分必要，通過(guò)對(duì)PMS2.0系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)賬、運(yùn)行工況、巡視檢修、基礎(chǔ)圖形等4類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史供應(yīng)商績(jī)效評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)開(kāi)展治理工作，保證數(shù)據(jù)的完整性和正確性，持續(xù)推動(dòng)和促進(jìn)系統(tǒng)深化應(yīng)用。

1 研究目的

在國(guó)家電網(wǎng)有限公司全面深化“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”，加快建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司，創(chuàng)建“兩個(gè)一流”以及“三集五大”工作全面開(kāi)展的大背景下，電力企業(yè)開(kāi)展了運(yùn)營(yíng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心建設(shè)。運(yùn)營(yíng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心的主要職責(zé)是對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，對(duì)不合理的部分進(jìn)行改進(jìn)修正，其業(yè)務(wù)面涵蓋所有的主營(yíng)業(yè)務(wù)。通過(guò)專業(yè)的線上系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、重要資源以及各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析[3]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障缺陷和企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題并提供有效的解決方案，在一定程度上提高電力公司整體運(yùn)營(yíng)效率，增加公司的經(jīng)濟(jì)效益，為公司精益化管理和精細(xì)化運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

本文提出建設(shè)電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)智能管控平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“管控平臺(tái)”)，以全面支撐PMS2.0數(shù)據(jù)和應(yīng)用情況分析為目標(biāo)，覆蓋基礎(chǔ)設(shè)備臺(tái)賬、生產(chǎn)業(yè)務(wù)2大類數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)實(shí)用化評(píng)價(jià)機(jī)制，提供數(shù)據(jù)校核、應(yīng)用分析等功能，持續(xù)推動(dòng)和促進(jìn)系統(tǒng)深化應(yīng)用，其主要目的如下。

(1) 數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合管控

根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的精細(xì)化、規(guī)范化管理要求，對(duì)現(xiàn)有PMS2.0系統(tǒng)中的輸變配專業(yè)基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，完成對(duì)數(shù)據(jù)治理分析語(yǔ)句、數(shù)據(jù)問(wèn)題清單、數(shù)據(jù)質(zhì)量得分等方面維護(hù)，為PMS2.0系統(tǒng)提供全方位數(shù)據(jù)管理的有力支撐。

(2) 數(shù)據(jù)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控

對(duì)異常數(shù)據(jù)、新增數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有異常消息提醒、問(wèn)題清單導(dǎo)出等功能，為數(shù)據(jù)治理、指標(biāo)考核、移動(dòng)管控等應(yīng)用提供多角度、可視化支撐。

(3) 數(shù)據(jù)多維分析展現(xiàn)

在現(xiàn)有大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度統(tǒng)計(jì)分析并進(jìn)行展現(xiàn)，能夠有效提升數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步深化系統(tǒng)實(shí)用化。

2 電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)智能管控平臺(tái)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

管控平臺(tái)以PMS、GIS多年系統(tǒng)運(yùn)維與數(shù)據(jù)治理經(jīng)驗(yàn)為依托，從數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)維護(hù)等智能管控要素入手，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)邏輯、模塊應(yīng)用范圍及深度等方面治理[4]，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性、一致性、及時(shí)性、關(guān)聯(lián)性等問(wèn)題數(shù)據(jù)的整改，從而實(shí)現(xiàn)深化PMS2.0系統(tǒng)應(yīng)用，提高電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量，推動(dòng)公司精益化管理水平持續(xù)提升。管控平臺(tái)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 整體架構(gòu)圖

管控平臺(tái)綜合運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)處理、分布式存儲(chǔ)等應(yīng)用技術(shù)，對(duì)PMS2.0系統(tǒng)內(nèi)部各流程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵字信息提取、業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系判別，并對(duì)各系統(tǒng)橫向數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行智能化評(píng)估。另外，平臺(tái)接入圖模質(zhì)檢工具和全方位輔助平臺(tái)部分模塊作為圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的歸口系統(tǒng)，形成涵蓋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、巡視檢修數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、供應(yīng)商評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的管控平臺(tái)，進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)據(jù)治理應(yīng)用價(jià)值。

2.2 應(yīng)用架構(gòu)

為了保障各業(yè)務(wù)模塊獨(dú)立運(yùn)行管理，降低各模塊之間的耦合度，采用模塊分離的方法，將各業(yè)務(wù)模塊劃分成若干個(gè)小模塊，每個(gè)小模塊都有其獨(dú)立的功能，形成平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)

管控平臺(tái)功能主要包括臺(tái)賬數(shù)據(jù)監(jiān)控、圖形數(shù)據(jù)監(jiān)控、運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控、巡檢數(shù)據(jù)監(jiān)控、供應(yīng)商評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)監(jiān)控、進(jìn)度與成效管理、系統(tǒng)管理等6個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)輸變配基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的智能化、精細(xì)化、實(shí)時(shí)化管控，提高數(shù)據(jù)治理與應(yīng)用效率。

2.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)

按照應(yīng)用特點(diǎn)，管控平臺(tái)數(shù)據(jù)可分為基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、電網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、指標(biāo)數(shù)據(jù)、問(wèn)題數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)等6種類型[5]。其構(gòu)成如下。

(1) 基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)作為指標(biāo)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有一定的精確度和實(shí)時(shí)性要求。基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)包括輸變配三大類基礎(chǔ)設(shè)備類型臺(tái)賬，是臺(tái)賬數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和指標(biāo)計(jì)算的基礎(chǔ)。

(2) 電網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)

電網(wǎng)資源空間數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行、電廠發(fā)電、輸電線路傳輸、配變電以及居民和企業(yè)用戶用電的空間數(shù)據(jù)，通過(guò)人工采集和專業(yè)設(shè)備采集，按一定的格式存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，能夠全面有效地描述設(shè)備的各項(xiàng)信息。

(3) 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括設(shè)備臺(tái)賬應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)圖形應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，作為指標(biāo)計(jì)算運(yùn)用數(shù)據(jù)的依據(jù)。

(4) 指標(biāo)數(shù)據(jù)

指標(biāo)數(shù)據(jù)由指標(biāo)管理綜合體系計(jì)算評(píng)價(jià)得到，它是全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)治理指標(biāo)計(jì)算的基準(zhǔn)。

(5) 問(wèn)題數(shù)據(jù)

問(wèn)題數(shù)據(jù)是根據(jù)實(shí)用化指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)生成的各類指標(biāo)扣分的問(wèn)題清單數(shù)據(jù)，是用戶進(jìn)行問(wèn)題數(shù)據(jù)處理的依據(jù)，用于提高生產(chǎn)應(yīng)用數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(6) 其他數(shù)據(jù)

其他數(shù)據(jù)主要包括各種文檔、照片等文件數(shù)據(jù)。

2.4 技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)某省電力公司整體信息化架構(gòu)及規(guī)劃現(xiàn)狀，管控平臺(tái)整體技術(shù)架構(gòu)層級(jí)從下至上依次分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、基礎(chǔ)服務(wù)層和業(yè)務(wù)層。技術(shù)架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

(1) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)計(jì)算，其目的是為數(shù)據(jù)源提供一個(gè)可供外界訪問(wèn)的接口，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。

(2) 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層

通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件、實(shí)體關(guān)系映射組件、JDBC適配層、數(shù)據(jù)緩存組件等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)工作。

(3) 服務(wù)層

針對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層清洗后的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提供組件式服務(wù)，包含消息處理、信息推送等服務(wù)。

(4) 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層主要用于處理展現(xiàn)層和基礎(chǔ)服務(wù)層之間的數(shù)據(jù)交互，主要包括指標(biāo)監(jiān)控、異常提醒、業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等相關(guān)業(yè)務(wù)功能，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)組件。

2.5 部署架構(gòu)

管控平臺(tái)采用信息內(nèi)網(wǎng)集中部署方式，通過(guò)信息內(nèi)網(wǎng)接入PMS、ERP等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用分布式存儲(chǔ)將管控平臺(tái)關(guān)鍵指標(biāo)信息推送至移動(dòng)端。系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖4所示。

圖4 平臺(tái)部署架構(gòu)

2.6 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系通過(guò)建立大數(shù)據(jù)下的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞進(jìn)行實(shí)時(shí)的量化診斷和評(píng)價(jià)，能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)治理的效果進(jìn)行有效評(píng)估，有效提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。對(duì)電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要步驟如下。

步驟1：以基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、電網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、指標(biāo)數(shù)據(jù)、問(wèn)題數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)為依據(jù)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

步驟2：根據(jù)大量數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析得出電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重為

Rj,j=1,2,…,n

(1)

步驟3：使用信息熵來(lái)求解客觀權(quán)重，消除數(shù)據(jù)的不確定性，使質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果更為實(shí)際。設(shè)有m個(gè)待評(píng)對(duì)象，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則用原始指標(biāo)值構(gòu)建的原始數(shù)據(jù)矩陣為

Ym×n=(yij)m×n

(2)

對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到式(3)：

(3)

利用信息熵的原理，求解得到第j個(gè)指標(biāo)的信息熵值Xj如：

(4)

令評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息效用價(jià)值為Aj=1-Xj，則第j個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的客觀權(quán)重為

(5)

步驟4：令Rmin和Rmax分別為主觀權(quán)重的最小值和最大值，利用主觀限制客觀權(quán)重法求得綜合權(quán)重Hi。

1) 若Wi

(6)

其中，k=i+1,i+2,…,n。

2) 若Wi∈[Rmin,Rmax]，則Hi=Wi。

3) 若Wi>Rmin，則Hi=Rmax，其他評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重根據(jù)式(7)修改，即：

(7)

步驟5：利用TOPSIS綜合模型[6]計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)決策系數(shù)，如式(8)。

(8)

由式(8)計(jì)算得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣：

(9)

計(jì)算得到理想最優(yōu)解P+和理想最差解P-為

(10)

(11)

結(jié)合上述各式計(jì)算得到各指標(biāo)的相對(duì)近似度：

(12)

式中，ej的取值范圍為0到1，ej越大表示越貼近最優(yōu)解，評(píng)價(jià)越好。當(dāng)ej=1時(shí)系統(tǒng)模型評(píng)價(jià)最好，ej=0時(shí)系統(tǒng)模型評(píng)價(jià)最差。

以某年部分電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、電網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、指標(biāo)數(shù)據(jù)、問(wèn)題數(shù)據(jù)、其他數(shù)據(jù)為依據(jù)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系作為評(píng)估指標(biāo)，按照上述步驟求解出各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的相對(duì)近似度，得到各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估結(jié)果如表1所示。

表1 各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估結(jié)果

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可看出電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)均趨近于最優(yōu)解，具有較高的系統(tǒng)模型評(píng)價(jià)，管控平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)治理的效果十分顯著。

3 總結(jié)

本文通過(guò)構(gòu)建電網(wǎng)設(shè)備全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)智能管控平臺(tái)，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類別和業(yè)務(wù)特征，建立完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量智能管控機(jī)制，持續(xù)有效開(kāi)展治理工作，滿足電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)治理的應(yīng)用需求。另外，利用數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系對(duì)電網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)狀態(tài)的有效管控，達(dá)到了良好的效果，有效保障了數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。