基于大數據分析的電氣二次設備遠程智慧管理平臺研究

王志雄，韓曉瑞

（國能內蒙古西來峰電力有限公司，內蒙古 烏海 016000）

面對市場對電能供應需求不斷提高的發展趨勢，電力系統的運行壓力也越來越大。電氣一次設備故障問題是影響電力系統安全運行的一項重要問題，電氣二次設備繼電保護能夠在一定程度上幫助電力系統運行規避一次設備故障風險。在這一過程中，電氣二次設備的檢修和管理效果會直接對電氣繼電保護的效果產生影響。從大數據的角度對電氣二次設備的遠程智慧管理平臺進行研究，對提升電氣二次設備的應用效果具有積極的意義。

1 電氣設備的全生命周期維護

1.1 電氣設備的全生命周期維護內涵

全生命周期管理是現代社會發展背景下提出的一種新型管理模式，這種管理模式強調關注各類設備在生產經營過程中的所有環節，從設備的規劃設計、選型制造以及布置安裝整個過程來進行管理，以保障和延長設備的使用壽命、提升社會應用的經濟效果為主要目標，通過全生命周期管理的方式來提升設備應用的綜合產能。從電力行業發展的角度來看，對電氣設備進行全生命周期管理，需要能夠從整體的角度，對電力設備應用的各個環節進行管理和控制。

1.2 電氣設備的全生命周期維護要求

在電力系統的運行中，無論是變電站（升壓站）中的變壓器、斷路器、母線、互感器等一次高壓設備，還是繼電保護系統二次設備的應用，都需要消耗企業較高的成本，在設備的使用壽命以及修復周期方面也要求較高。將全生命周期維護的理念，融入電氣設備的管理中，能夠通過對電氣設備整個應用過程的管控，降低對各類電氣設備進行檢修的難度，通過定期的設備規范管理盡可能緩解良性社會與定期間球之間的矛盾。基于此，需要對電力系統中的電氣設備應用全生命周期管理維護的模式方法。

在考慮電氣設備應用實際情況的前提下，以加強電氣設備全生命周期管理為主要目的，應能夠實現對電氣設備運行狀態的動態監測，并能夠借助繼承系統以及邏輯程序來實現對檢測數據的集成分析。由于現階段電力系統運行中各類電氣設備的分布較為廣泛，為滿足對電氣設備進行全生命周期維護管理的要求，需要借助新型科學技術的作用實現對電氣設備的遠程管理和維護。

2 基于大數據分析的電氣二次設備遠程智慧管理平臺設計分析

大數據分析技術已經能夠借助當前網絡時代的總體發展趨勢，在各類行業和領域的發展中發揮自身的作用。從電力系統運行的角度，探討對電氣二次設備進行維護管理的有效方法，可以充分發揮大數據分析技術的作用，以構建遠程智慧管理平臺的方式，代替以往由人工進行電氣設備檢測的工作，在保障電氣二次設備安全運行的同時，也能夠有效推動電力系統的高效運行。基于此，結合電力系統運行的實際情況，對電氣二次設備遠程智慧管理平臺進行設計，主要可以從以下幾個方面入手。

2.1 平臺功能職責

對電氣二次設備進行遠程管理，應能夠圍繞電力系統運行的實際情況以及電力企業對二次設備應用提出的要求，以保證電力系統的安全運行為主要目的進行管理平臺和系統的設計。考慮大數據分析技術的應用優勢，對設備遠程智慧管理平臺的設計，應能夠圍繞設備運行中產生的各項參數進行。電力系統運行中二次設備各項參數的變化，能夠作為管理系統平臺獲取數據的主要依據。

在平臺功能與職責的規劃設計上，首先應能夠保證遠程智慧管理平臺具有數據分析處理和統計分析的功能，能夠在電力系統的運行中，依據智能化的系統邏輯程序，實現對二次設備運行中收集數據的分類處理，并能夠對各個類別下的數據信息進行統計分析，從中找出數據信息蘊含的規律，將分析結果作為后續對電氣二次設備進行維護管理的主要參考依據。

其次，設備遠程智慧管理平臺還應具備信息匹配控制以及智慧管理的功能。考慮當前電力系統運行中應用的各類設備類型較多，設備與設備之間相互連接的型號和尺寸等也存在一定的差異，可以基于設備遠程指揮管理平臺來實現對各類設備系統的高效匹配，讓電力系統中的各個子系統能夠在遠程社會管理平臺的框架下實現高效運行。同時，對電氣二次設備遠程智慧管理平臺的設計應能夠充分發揮智能化技術的作用，實現對電氣二次設備使用和運行狀態的智能化判斷，并能夠基于數據庫中儲存的相關信息來實現對設備運行狀態的自主判斷和決策，在節省電力系統運行中消耗的人力和物力資源的同時，也能夠有效保障，包括二次設備在內的整個電力系統的運行安全。

最后，設備遠程智慧管理平臺還應具備人員管理以及設備運維管理等方面的職責。人員管理強調能夠針對電力系統運行中負責各個區域電氣二次設備運行監控與管理維護人員的行為進行管理，一方面，注重以科學的系統監控和評價考核程序來規范人員的行為；另一方面，也能夠為人員管理維護工作的開展提供依據。而設備運維管理是電氣二次設備遠程管理的重要內容，該平臺應能夠收錄電力系統運行中應用的各類電氣二次設備的運行參數，將其以檔案的方式儲存在平臺的數據庫中，方便后續在對電氣二次設備進行維護管理時調用。在完成設備的運維管理后，也需要將相應的維護方案和結果以規范的格式上傳到數據平臺中，供給后續進行系統和設備維護參考。

例如，某發電廠電氣二次設備遠程智慧管理平臺，承載著數據分類處理、統計分析、信息匹配控制、智慧管理、人員管理、設備運維管理等多種職責，能夠核查納入二次設備遠程管理智慧管理平臺范圍內的二次設備，結合設備運行年限和智慧管理平臺的接入要求，并對部分設備實施升級改造提供數據和支持。

2.2 可視化監管系統設計

在遠程智慧管理平臺中設計可視化監管系統，最主要的目的是能夠實現對二次設備運行狀態的監控，能夠以二次設備處于正常運行狀態下的相關參數作為系統運行的標準，直接由系統程序來實現對二次設備運行狀態是否存在異常進行提取對比。這種可視化監管系統的設計，強調能夠在二次設備的運行中及時發現可能造成故障或對電力系統預警安全產生影響的問題，為后續對電氣設備以及電力系統的運行維護提供更科學準確的依據。

具體而言，對可視化監管系統的設計，具體可以包括在線監測模塊、異常分析模塊、檢修處理模塊三個部分。其中，在線監測模塊主要能夠將在二次設備標記為監測對象，在大數據分析技術的幫助下，對二次設備的運行狀態進行實時監測。對監測中發現的設備異常運行情況，能夠直接借助監管系統將異常的信號發送到系統的檢修處理和異常分析模塊。在系統運行中，在線監測模塊主要負責對二次設備的遙測數據、遙信數據以及告警數據進行檢測對比，能夠基于既定的系統程序來實現對相關數據的統計分析，從而獲取監測對象相應的運行參數。

檢修處理模塊能夠在接收到設備的異常運行信號后，對設備產生異常情況的設置狀態進行補充分析，經由這一分析過程生成的處理信號會發送到管理人員的終端設備，實現對設備運行情況的及時告警和檢修處理。

異常處理模塊主要負責在系統接收異常信號后，在管理人員接收信息進行設備維護前，實現對異常設備運行狀態的監控分析。

系統中的數據庫主要負責儲存二次設備正常運行狀態下的各項數據，作為對設備運行情況進行對比分析的主要依據，從而便于判斷二次設備的運行狀態是否正常。同時，儲存模塊中還具有二次設備相關異常情況的各項數據，如果二次設備的異常數據達到維護檢修的相關要求或標準，則會自動由異常分析模塊向平臺發送檢修維護或升級改造信號。

某發電廠的電氣二次設備遠程智慧管理平臺，可實現對發電廠升壓站主要電氣二次設備信息的全面管理，實現智能數據核查，保證繼電保護統計分析及運行管理的高效、準確，基于大數據分析，實現對電氣二次設備全生命周期維護，對保護系統進行客觀的分析評論，給出準確、有效的預防措施。

2.3 智能管控系統設計

在二次設備的遠程智慧管理平臺中，設計智能管控系統能夠充分發揮智能化技術的作用，基于可視化監控得到的檢測結果快速定位設備故障。對于智能管控系統的設計，以周期性自動對所有保護設備進行遠方智能巡視為主要目的，重點從二次繼電保護設備的定值及定值區號、軟壓板、開入量、電流等數據出發，與可視化監控系統配合起來，時刻掌握電氣二次設備在電力系統中的運行情況。充分考慮當前電力系統運行中繼電保護系統的作用，在設備發生故障的情況下，可以發揮系統對數據信息的收集、篩選、整理和智能分析功能，能夠清晰展示二次設備可能存在的各種故障情況。

具體而言，該智能管控系統采用自動化、信息化技術和自上而下的頂層設計，對二次設備各環節實施動態監測、統計、分析和管理，實現數字化、管理動態化、數據可視化的管控一體化。電氣二次設備遠程智慧管理平臺的架構，最底層為物理層，通過通信數據總線實現電氣二次設備層面的可靠通信連接；中間層為信息層，通過在現場安裝部署邊緣采集終端和邊緣服務器，實現對物理層電氣二次設備設施的數據采集和分析管理；次上層為平臺層，在就地和云端分別部署電氣二次設備遠程智慧管理平臺，實現數據的分類、實時動態響應及歷史存儲；最上層為應用層，通過云計算技術將電氣二次設備遠程智慧管理平臺應用實現綜合監測、智慧分析、運營管理等功能，成為電氣二次設備運維中心。

2.4 遠程維護系統設計

遠程維護也是電氣二次設備遠程智慧管理平臺設計應強調的主要內容。對于平臺遠程維護系統的設計，最主要的就是能夠通過搭建合理的數據傳遞橋梁的方式，實現遠程維護工作站與二次設備監控系統之間的有效連接。在這一過程中，應通過合理的通道控制裝置優化設計，劃分變電站（升壓站）一體化監控系統安全區域，充分發揮遠程維護系統前置機在支持一體監控系統綜合應用服務器運行方面的作用。

具體而言，設計遠程維護系統，最主要的就是能夠在遠程維護工作站設置用于維護班組的監控后臺。結合遠程維護技術中的數據傳遞原理，在考慮應用大數據分析技術的前提下，可以選擇控制數據流或維護數據流的方式，來達到對二次設備進行遠程維護的目的。對于遠程維護系統功能的設計，應具體體現在以下幾個方面：首先，遠程維護系統的監控后臺應能夠支持數據網通斷運行過程中實時數據的及時傳遞，確保在系統不工作的情況下，數據網整體處于斷開的狀態。其次，遠程維護系統應能夠通過遙信信息來呈現出設備的遠程通信狀態以及遠程維護與控制器的應用情況。再次，遠程維護系統還應具備自動關斷的功能，能夠在借助控制器將系統端和監控后臺連接起來后，借助通信網絡來實現各類實時數據的發送和接收，以此達到遠程監控和維護的目的。

需要注意的是，盡管遠程維護系統自身，能夠在一定程度上保證信息網絡的運行安全，但在具體的使用過程中，相關人員也應注重加強對可能存在的各種危險點的預控，嚴格遵循相關的系統流程來進行管理使用，保障遠程維護信息的接收、記錄以及備份等工作能夠符合相應的規范要求，同時，也應注重對系統運行中各類自動化設備的定期維護。

3 結語

綜上所述，對電氣二次設備遠程智慧管理平臺進行設計，應充分發揮大數據分析的作用優勢，基于數據的分析處理來提升設備遠程管理和維護的實際效果。對遠程智慧管理平臺進行設計應強調對電氣二次設備使用情況的可視化監管，并能夠基于監管發現的問題對其進行及時檢修維護，對設備運行中存在的故障問題也能夠直接通過遠程維護的功能來保障設備的應用安全。