基于云計(jì)算的電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)云平臺(tái)運(yùn)維體系

［摘 要］電力監(jiān)控系統(tǒng)是供電局合理配置資源、提升自動(dòng)化程度、保障用電供電安全的重要措施，利用云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立信息集成平臺(tái)是當(dāng)前的熱門課題，基于此，本文提出基于云計(jì)算的電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)云平臺(tái)運(yùn)維體系，闡述總體設(shè)計(jì)思路，說(shuō)明云架構(gòu)和業(yè)務(wù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)和智能運(yùn)維云平臺(tái)展開(kāi)分析。

［關(guān)鍵詞］云計(jì)算；電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；云平臺(tái)運(yùn)維

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.01.048

［中圖分類號(hào)］F272.7；TP315 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1673-0194（2023）01-0185-05

0" " "引 言

電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心是當(dāng)前供電所電力監(jiān)控系統(tǒng)向信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化優(yōu)化轉(zhuǎn)型的重要舉措，能夠大幅度提升電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率、基礎(chǔ)功能和各項(xiàng)拓展功能，將電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心和當(dāng)前熱門的云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建基于云計(jì)算的電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)云平臺(tái)運(yùn)維體系，能夠通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)中豐富的資源和資源二次配置能力，對(duì)傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全方位升級(jí)，包括系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)化能力、安全保障能力、電力控制能力、資源合理配置能力、自動(dòng)化運(yùn)維管理能力等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和安全保護(hù)較完備的云平臺(tái)中，自動(dòng)完成監(jiān)控行為、信息記錄、動(dòng)態(tài)分析等重要功能，進(jìn)而發(fā)展出信息共享及聯(lián)動(dòng)控制能力，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的運(yùn)維管理，強(qiáng)化電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維功能［1］。

1" " "總體設(shè)計(jì)

1.1" "總體設(shè)計(jì)思路

為提高基于云計(jì)算的電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)云平臺(tái)運(yùn)維體系的系統(tǒng)開(kāi)放性、自動(dòng)化程度、數(shù)字化程度、信息化程度、智能化程度，使用開(kāi)放式分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)分布式的硬件搭建結(jié)構(gòu)，將總部集控中心和下方控制設(shè)備建立垂直連接，減少傳統(tǒng)硬件連接造成的系統(tǒng)冗余；通過(guò)開(kāi)放式的軟件搭建結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的智能化處理、運(yùn)維集控化控制和遠(yuǎn)端少人化操作，實(shí)現(xiàn)軟件運(yùn)行的高性能、高魯棒性和高穩(wěn)定性，最大程度上“開(kāi)源節(jié)流”，提高投資效益；通過(guò)專屬運(yùn)營(yíng)商的專線通信網(wǎng)絡(luò)，建立專屬的云計(jì)算服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算獨(dú)立運(yùn)行的同時(shí)，避免系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的沖突；通過(guò)實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)機(jī)制和智能運(yùn)行管控模式，實(shí)現(xiàn)該平臺(tái)的智能運(yùn)維，總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)主要分為總部集控中心和站端數(shù)據(jù)采集兩大部分，盡可能減少中間環(huán)節(jié)的冗余，其中實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)和運(yùn)維云平臺(tái)均布設(shè)在總部控制中心，兩平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、協(xié)調(diào)運(yùn)行、資源整合和設(shè)備共享，達(dá)到集中監(jiān)控和集約化管理的最終目的，本文將這種結(jié)構(gòu)化運(yùn)行模式總結(jié)為“一個(gè)中心，兩個(gè)平臺(tái)、雙向控制、垂直互通”［2］：

（1）一個(gè)中心：總部集控中心。

（2）兩個(gè)平臺(tái)：實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)和運(yùn)維云平臺(tái)。

（3）雙向控制：雙向控制代表總部端和站端兩部分的協(xié)調(diào)控制，即各電站部署數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備（包括陣列、匯流箱、逆變器、升壓站等）實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和功率預(yù)測(cè)等非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和傳輸功能；總部集控中心部署遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)和運(yùn)維云平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬多個(gè)電站的遠(yuǎn)程集中監(jiān)視、控制、生產(chǎn)管理、統(tǒng)計(jì)分析和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)投入應(yīng)用后的全自動(dòng)化控制。

（4）垂直互通：實(shí)現(xiàn)總部與各電站間相互通信、相互協(xié)作，總部集控中心安全控制區(qū)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上行和控制指令下達(dá)，信息管理區(qū)管理數(shù)據(jù)上行和管理指令下達(dá)，加強(qiáng)總部對(duì)下屬電站生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力。

1.2" "云架構(gòu)設(shè)計(jì)

電站運(yùn)維云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如表1所示。

1.3" "業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

電站運(yùn)維云平臺(tái)是基于云計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在總部搭建遠(yuǎn)程集控中心，實(shí)現(xiàn)公司對(duì)下屬電站的集中管控，項(xiàng)目業(yè)務(wù)體系架構(gòu)分為兩層，包括總部層和電站層。

1.3.1" "總部層

在公司總部搭建集控中心，該中心是公司的管理中心、展示中心和評(píng)估決策中心，部署運(yùn)維云平臺(tái)及實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，可接收下屬各電站上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和管理下屬各電站主要設(shè)備的運(yùn)行情況，為后期實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班、少人值守”的管理目標(biāo)打下基礎(chǔ)［3］；同時(shí)可根據(jù)業(yè)主的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行管理需求增添功能，不斷提高電站智能化管理水平，使其滿足更高層次的需求［4］。

1.3.2" "電站層

電站站端主要采集陣列、匯流箱、逆變器、升壓站、電能計(jì)量裝置、功率預(yù)測(cè)、箱變、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過(guò)電力專線或運(yùn)營(yíng)商專線上傳至總部集控中心［5］。建設(shè)各電站站端數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上傳、通信管理所需軟件、硬件設(shè)備及相關(guān)配套設(shè)施，解決集控中心系統(tǒng)與現(xiàn)地各智能監(jiān)控系統(tǒng)廠家設(shè)備的通訊接口規(guī)約問(wèn)題，同時(shí)將采集的所有數(shù)據(jù)加密后通過(guò)中間傳輸鏈路層上傳至集控中心，統(tǒng)一納入集控中心的一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)，開(kāi)通調(diào)度通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電站的遠(yuǎn)程控制功能［6］。

2" " "實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)完成各電站監(jiān)控系統(tǒng)的整合，在各電站配置數(shù)據(jù)采集裝置，用來(lái)采集場(chǎng)站端的匯流箱數(shù)據(jù)、逆變器數(shù)據(jù)、升壓站數(shù)據(jù)、電能數(shù)據(jù)、功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)、箱變數(shù)據(jù)信息，通過(guò)加密裝置上傳至總部集控中心一體化的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)控的整合，實(shí)現(xiàn)站端設(shè)備遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視，按要求向調(diào)度上傳電站數(shù)據(jù)，接收調(diào)度指令，對(duì)場(chǎng)站實(shí)現(xiàn)AGC/AVC控制，完成與調(diào)度的對(duì)調(diào)工作［7］。實(shí)現(xiàn)集控中心與省調(diào)調(diào)度電力數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控的通信，實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)的主要功能如表2所示。

3" " "智能運(yùn)維云平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

3.1" "實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

智能運(yùn)維平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能主要分為總部集控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和站端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩方面，其中總部集控中心的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是對(duì)總部?jī)?nèi)的各類用電設(shè)備、控制設(shè)備進(jìn)行基本運(yùn)行信息、控制策略變化、控制參數(shù)變化等部分的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而快速了解各電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及存在故障信息；站端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是對(duì)站端內(nèi)高壓設(shè)備、逆變器、匯流箱、串組逆變器等重要電氣設(shè)備的整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)的精度較高、持續(xù)性較強(qiáng)，進(jìn)而方便用戶及時(shí)、直觀、準(zhǔn)確地了解電站所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、快速定位故障點(diǎn)、迅速完成現(xiàn)場(chǎng)消缺工作、提高運(yùn)維效率，遭遇故障時(shí)最大程度降低電站損失。

3.2" "智能運(yùn)維

運(yùn)維管控功能滿足集團(tuán)公司實(shí)時(shí)了解各類型電站的基本運(yùn)維信息，及時(shí)查看各電站的消缺率、上網(wǎng)電量完成率及兩票完成率信息。同時(shí)，可以實(shí)時(shí)獲取各電站未完成的消缺工作、兩票工作和安全工作，并督促電站相關(guān)人員盡快處理，提高運(yùn)維效率［8］。

運(yùn)維管理功能實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維人員對(duì)電站運(yùn)維管理的需求，主要包括兩票三制、交接班、設(shè)備、運(yùn)行日志的管理以及對(duì)巡視、檢修、安全等計(jì)劃的完成情況進(jìn)行統(tǒng)一的綜合管理與監(jiān)督［9］。系統(tǒng)提供運(yùn)維工作臺(tái)總操作功能，以規(guī)范電站的安全操作、提高電站人員的執(zhí)行力、提升電站的管理水平［10］。

智能運(yùn)維系統(tǒng)以電站大量歷史故障信息及其產(chǎn)生原因?yàn)榛A(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型訓(xùn)練，建立電站常見(jiàn)故障及產(chǎn)生原因模型庫(kù)。并利用智能搜索及推理技術(shù)，對(duì)各電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，及時(shí)獲取各電站的隱藏故障并進(jìn)行聲音報(bào)警提醒用戶［11］。主要包括數(shù)據(jù)越限、設(shè)備告警、遙信變位、設(shè)備故障、庫(kù)存不足、亞健康設(shè)備等，從而使用戶在第一時(shí)間了解電站存在的異常信息［12］。

3.3" "統(tǒng)計(jì)報(bào)表

統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能如表3所示。

4" " "總 結(jié)

綜上所述，電力數(shù)據(jù)中心自動(dòng)運(yùn)維體系運(yùn)用云計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)資源實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)云平臺(tái)將得到的信息上報(bào)給相應(yīng)模塊，等待接收處理命令，實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)管理，滿足網(wǎng)絡(luò)化信息管理系統(tǒng)的功能和性能要求。本文提出基于云計(jì)算的電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)云平臺(tái)運(yùn)維體系，闡述總體設(shè)計(jì)思路，說(shuō)明云架構(gòu)和業(yè)務(wù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)和智能運(yùn)維云平臺(tái)展開(kāi)分析。該設(shè)計(jì)符合新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)，能夠最大程度提升供電局的業(yè)務(wù)能力。

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