配電網(wǎng)故障搶修中的可視化通信技術(shù)應(yīng)用研究

趙 娜

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司延安供電公司供電服務(wù)指揮中心，陜西 延安 716000）

0 引 言

配電網(wǎng)故障搶修是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。隨著電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，電力客戶對(duì)電力服務(wù)的要求越來(lái)越高，不僅需要提高電力供應(yīng)的可靠性和質(zhì)量，還要及時(shí)處理電力故障[1]。因此，如何提高配電網(wǎng)故障搶修的效率和質(zhì)量，減少故障對(duì)電力客戶的影響，成為電力行業(yè)的一個(gè)重要課題。配電網(wǎng)故障搶修涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，如故障檢測(cè)、故障定位、故障隔離、搶修指揮、搶修執(zhí)行以及供電恢復(fù)等。在這些環(huán)節(jié)中，信息的獲取、傳遞和處理至關(guān)重要[2]。基于此，文章研究配電網(wǎng)故障搶修中的可視化通信技術(shù)應(yīng)用，希望能提升配電網(wǎng)故障搶修的效率，提高電力客戶的滿意度。

1 可視化技術(shù)在配電網(wǎng)故障搶修中的應(yīng)用

為保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力客戶的滿意度，需要對(duì)配電網(wǎng)故障展開(kāi)搶修。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)故障搶修信息系統(tǒng)依賴于人工錄入、電話通知、短信發(fā)送等方式，導(dǎo)致信息傳遞的延遲、不準(zhǔn)確、不完整，造成搶修指揮人員對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)不足，搶修人員不能清晰掌握故障原因和處理方案內(nèi)容，電力客戶不能及時(shí)了解故障處理進(jìn)展和供電恢復(fù)時(shí)間[3]。信息化技術(shù)的發(fā)展為配電網(wǎng)故障管理提供新的技術(shù)手段和管理模式，可以利用可視化技術(shù)將配電網(wǎng)地理空間的數(shù)據(jù)信息集成于配電網(wǎng)故障搶修管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障搶修的可視化和智能化。

2 配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

2.1 開(kāi)發(fā)配電網(wǎng)故障搶修和管理系統(tǒng)的必要性

2.1.1 適應(yīng)電力市場(chǎng)的發(fā)展需求

隨著電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，供電可靠性成為衡量一個(gè)電力企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。配電網(wǎng)故障搶修和管理系統(tǒng)可以快速定位故障，提高搶修效率，縮短停電時(shí)間，從而提升供電可靠性，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于配電網(wǎng)的智能化管理需求也越來(lái)越迫切。配電網(wǎng)故障搶修和管理系統(tǒng)可以通過(guò)信息化手段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析和控制配電網(wǎng)，提高配電網(wǎng)的智能化水平，滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展需求[4]。同時(shí)，利用可視化技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)發(fā)的配電網(wǎng)故障搶修和管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)故障信息的快速獲取、傳遞和處理，提高故障搶修的響應(yīng)速度和處置效率，增強(qiáng)故障搶修的透明度和客戶服務(wù)的互動(dòng)性，滿足電力市場(chǎng)的發(fā)展需求。

2.1.2 提升配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平

通過(guò)安裝傳感器、無(wú)人機(jī)巡檢以及人工巡檢等方式，可以實(shí)時(shí)獲取配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障發(fā)生的位置和類型等信息。這些信息對(duì)于后續(xù)的故障搶修和管理至關(guān)重要。而利用可視化技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)發(fā)的配電網(wǎng)故障搶修和管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)故障的快速檢測(cè)和定位、故障的快速隔離和供電恢復(fù)、故障的快速處理和案例推薦以及故障的快速分析和評(píng)估，提升配電網(wǎng)故障搶修的水平，保障配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

2.1.3 促進(jìn)配電網(wǎng)的智能化和信息化建設(shè)

配電網(wǎng)智能化和信息化建設(shè)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平。利用可視化技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集故障檢測(cè)、故障定位、故障隔離、搶修指揮、搶修執(zhí)行、供電恢復(fù)以及客戶服務(wù)等功能于一體的配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障搶修全過(guò)程的可視化、智能化和信息化，促進(jìn)配電網(wǎng)的智能化和信息化建設(shè)。

2.2 配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的結(jié)架構(gòu)

配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層主要由各個(gè)配電網(wǎng)設(shè)備和傳感器組成，包括多功能電力儀表、微機(jī)綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、直流屏、母排溫度傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、剩余電流互感器、電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、視頻監(jiān)控?cái)z像頭以及門(mén)禁系統(tǒng)等。這些設(shè)備和傳感器通過(guò)不同的通信協(xié)議和通信方式，如無(wú)線通信和光纖通信等，將配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息實(shí)時(shí)上傳至數(shù)據(jù)處理層。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層主要由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件及應(yīng)用軟件組成。服務(wù)器包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器以及數(shù)據(jù)展示服務(wù)器等。這些服務(wù)器和軟件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和處理。例如，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)采集層的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)分析服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行故障檢測(cè)、故障定位、故障隔離、故障處理以及故障評(píng)估等操作；數(shù)據(jù)處理服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)信息開(kāi)展故障隔離控制、故障處理指令下發(fā)、故障案例推薦、故障分析報(bào)告生成等工作；數(shù)據(jù)展示服務(wù)器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果以圖形或圖像的形式發(fā)送到數(shù)據(jù)展示層。

2.2.3 數(shù)據(jù)展示層

數(shù)據(jù)展示層主要由各種終端設(shè)備和用戶界面組成，包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板、大屏幕、地圖、圖表、圖標(biāo)以及動(dòng)畫(huà)等。這些終端設(shè)備和用戶界面利用網(wǎng)絡(luò)接收由數(shù)據(jù)處理層處理后的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)故障搶修全過(guò)程的可視化展示和交互操作。計(jì)算機(jī)可以通過(guò)瀏覽器或客戶端軟件訪問(wèn)數(shù)據(jù)展示服務(wù)器，查看配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、故障處理方案、故障案例以及故障分析報(bào)告等。手機(jī)和平板可以通過(guò)移動(dòng)App 訪問(wèn)數(shù)據(jù)展示服務(wù)器，獲取故障信息和供電恢復(fù)時(shí)間，反饋故障處理進(jìn)展和結(jié)果，提出故障咨詢和投訴。大屏幕可以通過(guò)支持高清多媒體接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI）或無(wú)線投屏方式接收數(shù)據(jù)展示服務(wù)器的數(shù)據(jù)，顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行概況、故障統(tǒng)計(jì)、故障分布等。地圖可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)將配電網(wǎng)的設(shè)備位置、故障位置、搶修人員位置等信息在地圖上用不同的顏色和圖標(biāo)表示出來(lái)；通過(guò)可視化技術(shù)將配電網(wǎng)的故障頻率、故障時(shí)長(zhǎng)、故障影響范圍、故障處理效率等指標(biāo)在圖表上進(jìn)行展示；通過(guò)可視化技術(shù)將配電網(wǎng)的故障類型、故障原因、故障級(jí)別等信息在圖標(biāo)上進(jìn)行展示；通過(guò)可視化技術(shù)將配電網(wǎng)的故障隔離方案和供電恢復(fù)方案在動(dòng)畫(huà)上進(jìn)行展示。

3 配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程

分析配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，繪制配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，如圖2 所示。

圖2 配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程

3.1 故障檢測(cè)和定位

當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)采集層的設(shè)備和傳感器將故障信號(hào)上傳至數(shù)據(jù)處理層的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器將故障信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)分析服務(wù)器，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器利用知識(shí)圖譜中的調(diào)度知識(shí)和故障處理知識(shí)，分析故障信號(hào)，判斷故障類型、故障原因和故障位置等信息，并將故障信息發(fā)送到數(shù)據(jù)展示層的計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板等終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)故障的快速檢測(cè)和定位。

3.2 故障隔離和供電恢復(fù)

當(dāng)故障信息到達(dá)終端設(shè)備時(shí)，搶修指揮人員和搶修執(zhí)行人員可以通過(guò)圖形或圖像的方式直觀了解故障情況，根據(jù)故障信息和供電需求，選擇最優(yōu)的故障隔離方案和供電恢復(fù)方案，并將方案發(fā)送到數(shù)據(jù)處理層的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器會(huì)利用知識(shí)圖譜中的業(yè)務(wù)流程知識(shí)，驗(yàn)證和優(yōu)化方案，并將方案下發(fā)到數(shù)據(jù)采集層的設(shè)備和傳感器，實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離和供電的快速恢復(fù)。

3.3 故障處理和案例推薦

當(dāng)故障隔離和供電恢復(fù)完成后，搶修執(zhí)行人員需要處理故障設(shè)備，終端設(shè)備會(huì)根據(jù)故障類型和故障特征，從知識(shí)圖譜中匹配最合適的故障處理方案，并以圖形或圖像的方式展示給搶修執(zhí)行人員。同時(shí)，終端設(shè)備會(huì)根據(jù)故障相似度和故障效果，從知識(shí)圖譜中推薦最有價(jià)值的故障案例，并以圖形或圖像的方式展示給搶修執(zhí)行人員，實(shí)現(xiàn)故障的快速處理和案例的快速推薦。

3.4 故障分析和評(píng)估

當(dāng)故障處理完成后，搶修執(zhí)行人員需要及時(shí)反饋故障處理的進(jìn)展和結(jié)果。終端設(shè)備會(huì)將反饋信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，而數(shù)據(jù)處理服務(wù)器會(huì)將反饋信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)，并將反饋信息發(fā)送到數(shù)據(jù)分析服務(wù)器，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器會(huì)利用知識(shí)圖譜中的故障處理知識(shí)和業(yè)務(wù)流程知識(shí)分析故障數(shù)據(jù)，計(jì)算故障頻率、故障時(shí)長(zhǎng)、故障影響范圍以及故障處理效率等指標(biāo)，并將指標(biāo)發(fā)送至終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)故障的快速分析和評(píng)估。

3.5 客戶服務(wù)和滿意度

當(dāng)故障分析和評(píng)估完成后，搶修指揮人員需要總結(jié)故障處理的效果，以便后續(xù)改進(jìn)。數(shù)據(jù)展示層的終端設(shè)備會(huì)將故障分析報(bào)告和故障評(píng)估結(jié)果發(fā)送到電力客戶的終端設(shè)備，提高故障處理的透明度和客戶服務(wù)的互動(dòng)性。

4 結(jié) 論

文章構(gòu)建配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確檢測(cè)和定位故障，快速指揮人員進(jìn)行搶修，同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)和案例庫(kù)推薦最優(yōu)解決方案。該系統(tǒng)不僅可以縮短故障處理時(shí)間，降低配電網(wǎng)故障率，提高搶修和供電恢復(fù)效率，確保用電安全性和可靠性，而且可以積累故障案例數(shù)據(jù)，并進(jìn)行深入分析評(píng)估，不斷提升系統(tǒng)智能化水平和自主學(xué)習(xí)能力。配電網(wǎng)可視化故障搶修和管理系統(tǒng)推動(dòng)配電網(wǎng)向信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)故障防治全過(guò)程的精細(xì)化管理，對(duì)促進(jìn)電網(wǎng)安全高效運(yùn)行具有重要意義。未來(lái)，需要不斷優(yōu)化完善業(yè)務(wù)流程，豐富案例庫(kù)，并積極推廣應(yīng)用，以發(fā)揮系統(tǒng)效能，助力電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展。