姚 軍 張志宏 陳少哺 張宇蓉 許 泉

基于數(shù)據(jù)源改造的二次系統(tǒng)智能巡視技術(shù)

姚 軍1張志宏1陳少哺1張宇蓉1許 泉2

（1. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州供電分公司, 江蘇 泰州 225300；2. 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司興化市供電分公司, 江蘇 泰州 225700）

隨著變電站二次系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模的持續(xù)增加，二次系統(tǒng)人工巡視呈現(xiàn)出效率低、效果弱等特點(diǎn)，運(yùn)行巡視及專業(yè)巡視人員承載力不足的問(wèn)題日益突出，亟待研究變電站二次系統(tǒng)智能巡視技術(shù)，推動(dòng)巡視模式由傳統(tǒng)人工巡視向智能巡視轉(zhuǎn)變。本文提出基于無(wú)盲區(qū)數(shù)據(jù)源改造的二次系統(tǒng)差異化智能巡視策略、巡視數(shù)據(jù)積累模型和設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)性預(yù)測(cè)方法，依托現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及傳輸通道，構(gòu)建二次設(shè)備狀態(tài)智慧全景感知與智能運(yùn)維系統(tǒng)，融合多源數(shù)據(jù)采集清洗、狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析、巡視任務(wù)定制交互等智能巡視技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二次系統(tǒng)高效精準(zhǔn)智能巡視。

變電站；二次系統(tǒng)；智能巡視；數(shù)據(jù)源改造

0 引言

變電站二次系統(tǒng)在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮著基礎(chǔ)性保障作用。二次設(shè)備故障給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)，一、二次設(shè)備故障連鎖反應(yīng)可引發(fā)電網(wǎng)事故，經(jīng)濟(jì)損失慘重，社會(huì)影響巨大[1-3]。當(dāng)前，變電站二次系統(tǒng)傳統(tǒng)巡視模式普遍為人工巡視、紙質(zhì)記錄、定期評(píng)價(jià)，此巡視模式存在明顯的局限性，難以顯現(xiàn)應(yīng)有效果[4-6]。

首先時(shí)效性不足，傳統(tǒng)周期性人工巡視設(shè)備運(yùn)行狀況，巡視周期長(zhǎng)、信息采集慢，時(shí)效性難以跟隨設(shè)備運(yùn)行狀況變化；其次數(shù)據(jù)可信度不高，人工巡視高度依賴運(yùn)行、檢修人員的業(yè)務(wù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)，增加人為干擾因素，信息采集完整性和準(zhǔn)確度難以掌控，巡視數(shù)據(jù)質(zhì)量無(wú)法保證；再次是信息數(shù)字化落后，紙質(zhì)材料作為巡視信息載體，難以開(kāi)展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，影響數(shù)據(jù)信息挖掘，數(shù)字化管理程度低；最后是安全成本控制難，運(yùn)行、檢修人員往返變電站開(kāi)展人工巡視，增加了途中交通安全及現(xiàn)場(chǎng)巡視作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生巨大時(shí)間、車輛浪費(fèi)。

近年來(lái)，行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其信息采集范圍涵蓋站內(nèi)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、智能終端、合并單元、過(guò)程層交換機(jī)及二次回路，為遠(yuǎn)程智能巡視提供數(shù)據(jù)支撐，但應(yīng)用中仍存在較大局限性[7-12]。首先在數(shù)據(jù)源方面，現(xiàn)有數(shù)據(jù)未能全面覆蓋巡視對(duì)象信息，如電源空氣開(kāi)關(guān)（簡(jiǎn)稱空開(kāi)）狀態(tài)、硬壓板狀態(tài)、裝置指示燈狀態(tài)等方面依然存在數(shù)據(jù)盲區(qū)；其次在異常診斷規(guī)則方面，目前普遍采用的異常診斷策略為固定參考值比對(duì)，海量信息堆積于數(shù)據(jù)列表中等待歷史數(shù)據(jù)查詢功能調(diào)用，海量在線數(shù)據(jù)的挖掘分析能力和運(yùn)行狀態(tài)診斷的智能化水平仍有提升空間[13-16]。

本文提出一種基于數(shù)據(jù)源改造的二次系統(tǒng)智能巡視技術(shù)，通過(guò)改造數(shù)據(jù)源、打通數(shù)據(jù)交互通道，依托設(shè)備數(shù)據(jù)積累模型，融合多源數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的狀態(tài)量特點(diǎn)采用差異化比對(duì)策略，開(kāi)展二次設(shè)備狀態(tài)多維度分析和趨勢(shì)感知預(yù)測(cè)，提高變電站二次系統(tǒng)巡視工作的智能化水平。

1 智能巡視關(guān)鍵技術(shù)

1.1 數(shù)據(jù)源改造及巡視策略

1）裝置電源空開(kāi)

通常，監(jiān)控后臺(tái)及主站端不采集變電站內(nèi)裝置電源空開(kāi)的狀態(tài)信息，遠(yuǎn)程巡視無(wú)法感知電源空開(kāi)的狀態(tài)，空開(kāi)狀態(tài)信息采集存在數(shù)據(jù)盲區(qū)。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)裝置失電或裝置通信中斷等異常信息時(shí)，無(wú)法判斷是裝置本身故障還是電源空開(kāi)跳閘，影響缺陷分析處置。

在數(shù)據(jù)源改造方面，本文提出在廠站端加裝空開(kāi)位置輔助觸頭，將觸頭信號(hào)引入測(cè)控裝置或者智能終端，以實(shí)現(xiàn)空開(kāi)位置信號(hào)上傳功能。智能運(yùn)維系統(tǒng)獲取空開(kāi)狀態(tài)信息后，可結(jié)合裝置運(yùn)行狀態(tài)、相鄰裝置或屏柜的空開(kāi)狀態(tài)完成故障診斷定位。

在巡視策略方面，空開(kāi)狀態(tài)巡視可采用多參數(shù)比對(duì)策略。若僅單裝置電源空開(kāi)分位，定位該裝置的直流電源回路故障；若多套裝置或多面屏柜電源空開(kāi)均在分位，則判斷直流回路電源回路混用或電纜通道外力故障；若電源空開(kāi)均合位，報(bào)出裝置失電異常信息，則推斷為裝置直流電源回路正常、電源模塊故障。

2）裝置硬壓板

通常，監(jiān)控后臺(tái)及主站端不采集變電站內(nèi)功能硬壓板及出口硬壓板狀態(tài)，硬壓板狀態(tài)信息采集存在數(shù)據(jù)盲區(qū)。運(yùn)行、檢修人員只能現(xiàn)場(chǎng)巡查硬壓板狀態(tài)，巡視效率低、效果弱?，F(xiàn)場(chǎng)檢修試驗(yàn)中需改變硬壓板狀態(tài)，在工作完成后，需對(duì)照運(yùn)行要求逐一核對(duì)硬壓板的投退情況，人為差錯(cuò)導(dǎo)致壓板誤投、漏投現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，滋生安全隱患。

某變電站線路故障時(shí)保護(hù)裝置正常動(dòng)作但無(wú)法發(fā)出跳閘命令，原因是檢修試驗(yàn)中整面屏柜所有硬壓板置為“退出”狀態(tài)，調(diào)試工作結(jié)束后未恢復(fù)硬壓板至初始狀態(tài)，人為差錯(cuò)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)拒動(dòng)、經(jīng)濟(jì)損失巨大。

在數(shù)據(jù)源改造方面，本文提出硬壓板狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)改造技術(shù)，加裝位置傳感器、低功率信號(hào)收發(fā)器等采集元器件，將硬壓板的投退狀態(tài)信息傳送至保信子站及智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)硬壓板狀態(tài)信息遠(yuǎn)程采集。

在巡視策略方面，相比于二次設(shè)備其他狀態(tài)參數(shù)，硬壓板狀態(tài)參考值并非恒定不變，硬壓板狀態(tài)隨設(shè)備運(yùn)行方式及工況產(chǎn)生變化，巡視時(shí)不應(yīng)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，本文提出多巡視策略綜合判別方法。

（1）靜態(tài)參考值比對(duì)策略。新建或改擴(kuò)建工程二次設(shè)備投運(yùn)前后，現(xiàn)場(chǎng)硬壓板投退狀態(tài)與運(yùn)行規(guī)程中預(yù)設(shè)的硬壓板狀態(tài)要求進(jìn)行比對(duì)。

（2）動(dòng)態(tài)參考值比對(duì)策略。設(shè)備檢修前后，檢修間隔相關(guān)的硬壓板投退狀態(tài)進(jìn)行比對(duì)，此策略可避免檢修工作后硬壓板投退狀態(tài)錯(cuò)誤。

（3）多參數(shù)比對(duì)策略。利用設(shè)備狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系判斷硬壓板投退狀態(tài)是否正確，如功能硬壓板與軟壓板投退狀態(tài)一致性、關(guān)聯(lián)性校核比對(duì)。

3）裝置指示燈

裝置指示燈狀態(tài)信息采集同樣存在數(shù)據(jù)盲區(qū)。運(yùn)行、檢修人員主要通過(guò)巡視裝置指示燈狀態(tài)來(lái)判斷是否存在異常，再加上巡視周期長(zhǎng)、巡視工作量大等因素，運(yùn)行隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除。

本文提出在變電站繼電保護(hù)室中加裝軌道升降式攝像頭的解決方案，由攝像頭實(shí)時(shí)采集裝置面板照片，經(jīng)過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸至智能運(yùn)維系統(tǒng)，智能運(yùn)維系統(tǒng)的圖像識(shí)別模塊獲取圖片后，基于圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別裝置指示燈位置及色彩，從而獲取裝置指示燈的狀態(tài)信息。

考慮到個(gè)別變電站對(duì)于軌道攝像機(jī)安裝條件的限制，也可采用狀態(tài)量信號(hào)融合計(jì)算的方式完成指示燈狀態(tài)虛擬采集，即根據(jù)二次設(shè)備內(nèi)部計(jì)算邏輯，通過(guò)組合相關(guān)聯(lián)狀態(tài)量信號(hào)創(chuàng)建指示燈狀態(tài)表達(dá)式，智能運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集的相關(guān)聯(lián)狀態(tài)量進(jìn)行邏輯計(jì)算后得到裝置指示燈狀態(tài)信息，直觀呈現(xiàn)給巡視人員。

在巡視策略方面，本文提出使用以下兩種策略相結(jié)合的方法。

（1）靜態(tài)參考值比對(duì)策略。對(duì)于裝置故障、裝置告警等異常指示燈，對(duì)比策略采用與統(tǒng)一參考值對(duì)比即可，指示燈異常推斷裝置故障。

（2）多參數(shù)比對(duì)策略。對(duì)于狀態(tài)類指示燈，如開(kāi)關(guān)分合閘指示燈、壓板投退狀態(tài)指示燈等，需對(duì)比相應(yīng)的信號(hào)實(shí)時(shí)值，若不滿足一致判據(jù)，則推斷裝置故障。

4）裝置定值及軟壓板

智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集裝置定值和軟壓板狀態(tài)信息，無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)源改造。

由于裝置定值和軟壓板參考值相對(duì)固定，本文提出使用以下兩種策略相結(jié)合的方法。

（1）靜態(tài)參考值比對(duì)策略。在前期輸入定值單參數(shù)后，可將定值與軟壓板實(shí)時(shí)值與定值單核對(duì)，在巡視系統(tǒng)與定值系統(tǒng)數(shù)據(jù)打通的情況下，此策略實(shí)用性及可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)。

（2）動(dòng)態(tài)參考值比對(duì)策略。將定值與軟壓板實(shí)時(shí)值和其他狀態(tài)參數(shù)比對(duì)，利用狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系判斷設(shè)備是否存在異常。

5）裝置采樣

智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集裝置模擬量信息，無(wú)需進(jìn)行數(shù)據(jù)源改造。

由于模擬量信息具有不同的特點(diǎn)，需根據(jù)信息類型及其運(yùn)行特性，使用不同的巡視策略，本文提出使用以下三種策略相結(jié)合的方法。

（1）參考范圍比對(duì)策略。對(duì)于電壓采樣值等，因其具有長(zhǎng)期運(yùn)行在一定范圍內(nèi)的特點(diǎn)，可采用參考值范圍比對(duì)策略。結(jié)合相關(guān)規(guī)范和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，為被測(cè)量設(shè)置上下限，超出合理區(qū)間時(shí)報(bào)警。此策略可基于相關(guān)規(guī)范指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)適當(dāng)縮小參考值區(qū)間，達(dá)到早感知、早報(bào)警、早處理的目標(biāo)。

（2）波動(dòng)幅度比對(duì)策略。對(duì)于裝置溫度、光強(qiáng)等內(nèi)部狀態(tài)采樣值，其在一段時(shí)間內(nèi)波動(dòng)幅度較小，并不容易設(shè)定其絕對(duì)值范圍，可采用與前一次采樣計(jì)算差值的巡視策略，當(dāng)差值過(guò)大時(shí)表示裝置存在異常情況。

（3）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)比對(duì)策略。對(duì)于雙套配置的保護(hù)裝置、智能終端及過(guò)程層設(shè)備，可采用A套數(shù)據(jù)和B套數(shù)據(jù)互相比較的巡視策略，在數(shù)據(jù)變化頻率較高的環(huán)境下，通過(guò)同源比對(duì)檢測(cè)判別數(shù)據(jù)采樣和傳輸通道是否存在故障。

1.2 巡視數(shù)據(jù)積累模型

二次系統(tǒng)設(shè)備擁有豐富的狀態(tài)信息，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合、價(jià)值挖掘，能夠幫助運(yùn)行、檢修人員快速掌握設(shè)備運(yùn)行情況。

本文針對(duì)二次系統(tǒng)提出基于智能運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)積累模型如圖1所示，用以支撐對(duì)二次系統(tǒng)設(shè)備的全方位狀態(tài)評(píng)價(jià)。

圖1 二次系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)積累模型

從二次設(shè)備本身出發(fā)，將反映二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)按照從外往內(nèi)的順序建立數(shù)據(jù)積累模型，依次為附件狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、自檢狀態(tài)、基礎(chǔ)信息四個(gè)維度。附件狀態(tài)維度描述裝置外圍相關(guān)輔助設(shè)備是否存在異常，包括空開(kāi)狀態(tài)和硬壓板狀態(tài)等，其中空開(kāi)狀態(tài)信息可從D5000系統(tǒng)獲取，硬壓板狀態(tài)可從保信主站獲??；運(yùn)行狀態(tài)維度描述外部輸入及裝置可配置選項(xiàng)是否存在異常，包括定值狀態(tài)、軟壓板狀態(tài)、通信狀態(tài)、遙測(cè)量狀態(tài)等，其中定值和軟壓板狀態(tài)從保信主站獲取，通信狀態(tài)和遙測(cè)量狀態(tài)同時(shí)從D5000系統(tǒng)和保信主站獲取，提高數(shù)據(jù)采集豐富度；自檢狀態(tài)維度描述裝置內(nèi)部軟硬件是否存在異常，包括裝置溫度、指示燈狀態(tài)、通道光強(qiáng)及其他自檢信號(hào)等，其中裝置溫度、通道光強(qiáng)及其他自檢信號(hào)從保信主站采集，指示燈狀態(tài)從視頻監(jiān)控主站采集；基礎(chǔ)信息維度描述裝置固有的屬性，包括裝置型號(hào)、所屬間隔、所屬屏柜、所屬變電站、裝置廠家、是否在運(yùn)、關(guān)聯(lián)備件編號(hào)、生產(chǎn)日期等，為檢修人員分析決策提供支持。

1.3 趨勢(shì)性預(yù)測(cè)分析方法

利用數(shù)據(jù)積累模型，智能運(yùn)維系統(tǒng)不僅能夠發(fā)現(xiàn)存在異常情況的設(shè)備，還能通過(guò)對(duì)獲取到的各類狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，基于不同的分析方法和預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)二次系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)尚未引起故障的潛在風(fēng)險(xiǎn)，使用戶能夠提前安排預(yù)防性檢修工作，以避免帶來(lái)嚴(yán)重資產(chǎn)損失的故障發(fā)生。

1）時(shí)間序列分析法

時(shí)間序列分析法常用于設(shè)備自檢狀態(tài)量的趨勢(shì)性預(yù)測(cè)。同一臺(tái)設(shè)備的固有參數(shù)在正常運(yùn)行周期內(nèi)一般變化較小，當(dāng)某些元件加速老化或發(fā)生異常時(shí)，在參數(shù)的歷史曲線中會(huì)有所體現(xiàn)。例如，在繼電保護(hù)小室溫度恒定的情況下，最近30次采樣的裝置溫度呈持續(xù)上升態(tài)勢(shì)，裝置溫度散點(diǎn)圖如圖2所示，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析判斷裝置存在風(fēng)險(xiǎn)，需安排預(yù)防性檢修。

圖2 裝置溫度散點(diǎn)圖

2）雷達(dá)圖分析法

面向單一設(shè)備，將數(shù)據(jù)積累模型中每項(xiàng)狀態(tài)數(shù)據(jù)作為一個(gè)維度，繪制裝置狀態(tài)雷達(dá)圖如圖3所示。外層界限是狀態(tài)期望值，內(nèi)層界限是故障閾值，當(dāng)實(shí)時(shí)采樣值落在外層界限和內(nèi)層界限中間時(shí)，不會(huì)顯示狀態(tài)異常，但從雷達(dá)圖的角度容易看出多個(gè)采樣值靠近內(nèi)層界限，這種情況代表裝置臨近故障的邊緣，需安排預(yù)防性檢修。

3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法

隨著數(shù)據(jù)量的快速積累，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，利用其高度的自適應(yīng)和容錯(cuò)特性等特征優(yōu)勢(shì)，建立數(shù)據(jù)模型并分析二次系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)規(guī)律。因電力二次系統(tǒng)設(shè)備的故障樣本較少，反映故障過(guò)程數(shù)據(jù)變化的樣本更少，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可從海量正常狀態(tài)數(shù)據(jù)出發(fā)，建立數(shù)據(jù)分析模型，由正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)變化規(guī)律推導(dǎo)異常狀態(tài)判定條件。

圖3 裝置狀態(tài)雷達(dá)圖

2 智能巡視技術(shù)應(yīng)用

2.1 巡視系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及自身特性，巡視技術(shù)必須具備可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可配置、可擴(kuò)展、可交互等技術(shù)特點(diǎn)。

本文提出的技術(shù)方案是建立一套智能運(yùn)維系統(tǒng)，融入現(xiàn)有的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與已有的數(shù)據(jù)平臺(tái)建立數(shù)據(jù)傳輸通道，解決電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)跨區(qū)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源，從調(diào)控中心D5000系統(tǒng)、保護(hù)信息主站系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)主站采集巡視數(shù)據(jù)。智能運(yùn)維系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

智能運(yùn)維系統(tǒng)采用B/S模式，在調(diào)控中心部署系統(tǒng)服務(wù)器，采集實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、保護(hù)信息數(shù)據(jù)、監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)等信息，依靠計(jì)算機(jī)程序?qū)χ付〝?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，完成對(duì)智能設(shè)備、指示燈、空開(kāi)、硬壓板、定值、軟壓板、裝置溫度、光強(qiáng)、電壓電流測(cè)量量等對(duì)象的巡視工作。依托用戶權(quán)限管理，局域網(wǎng)內(nèi)部任何具備瀏覽器軟件的計(jì)算機(jī)都能使用智能運(yùn)維系統(tǒng)。

變電站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)裝置收集保護(hù)、測(cè)控裝置上送的信號(hào)。通過(guò)IEC 101/104規(guī)約在Ⅰ區(qū)與調(diào)控中心D5000系統(tǒng)建立通信，上送二次系統(tǒng)設(shè)備的空開(kāi)狀態(tài)、電壓電流測(cè)量量等二次設(shè)備數(shù)據(jù)信息。Ⅰ區(qū)D5000系統(tǒng)經(jīng)過(guò)正向隔離裝置向Ⅲ區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，并由Ⅲ區(qū)的D5000系統(tǒng)通過(guò)文件或數(shù)據(jù)接口的方式向智能運(yùn)維系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

圖4 智能運(yùn)維系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

變電站內(nèi)保信子站收集保護(hù)裝置、壓板集中監(jiān)控主機(jī)上送的數(shù)據(jù)。通過(guò)國(guó)網(wǎng)103規(guī)約在Ⅱ區(qū)與調(diào)控中心保信主站系統(tǒng)建立通信，上送硬壓板狀態(tài)、定值、軟壓板狀態(tài)、裝置溫度、光強(qiáng)等保護(hù)裝置數(shù)據(jù)信息。Ⅱ區(qū)保信主站經(jīng)過(guò)正向隔離裝置向Ⅲ區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，并由Ⅲ區(qū)的保信主站通過(guò)文件或數(shù)據(jù)接口的方式與智能運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Ⅲ區(qū)保信主站提供數(shù)據(jù)召喚接口，由智能運(yùn)維系統(tǒng)下發(fā)召喚數(shù)據(jù)命令，保信主站接到命令后經(jīng)過(guò)反向隔離裝置傳遞至Ⅱ區(qū)保信主站，Ⅱ區(qū)保信主站從保信子站調(diào)取實(shí)時(shí)信息后發(fā)送至智能運(yùn)維系統(tǒng)。

變電站內(nèi)加裝導(dǎo)軌移動(dòng)升降式攝像頭，由站內(nèi)視頻監(jiān)控子站采集圖像信息，包括裝置面板實(shí)時(shí)圖像等內(nèi)容，經(jīng)視頻網(wǎng)絡(luò)防火墻發(fā)送至綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的統(tǒng)一視頻平臺(tái)，由統(tǒng)一視頻平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)接口的方式與智能運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

智能運(yùn)維系統(tǒng)布置在Ⅲ區(qū)，通過(guò)數(shù)據(jù)接口向D5000系統(tǒng)、保信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析輸出巡視報(bào)告，用戶通過(guò)Ⅳ區(qū)的工作站經(jīng)防火墻訪問(wèn)智能運(yùn)維系統(tǒng)。

2.2 巡視業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

智能巡視的工作流程應(yīng)包含數(shù)據(jù)模型的初始化關(guān)聯(lián)配置、巡視任務(wù)配置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)果展示和存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)，如圖5所示。

圖5 巡視業(yè)務(wù)流程

1）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)配置。在軟件實(shí)施時(shí)，配置人員根據(jù)各變電站的實(shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)源相關(guān)屬性及分類進(jìn)行加工，完善數(shù)據(jù)與設(shè)備對(duì)象的映射關(guān)系。

2）用戶登錄和權(quán)限校驗(yàn)。

3）巡視任務(wù)配置。在軟件調(diào)試完成后，根據(jù)地方電網(wǎng)公司運(yùn)行檢修部門相關(guān)要求，配置巡視任務(wù)參數(shù)，包括巡視設(shè)備范圍、巡視對(duì)象類別、巡視策略、自動(dòng)巡視周期、巡視結(jié)果推送要求等。

4）數(shù)據(jù)采集。根據(jù)巡視任務(wù)配置內(nèi)容和設(shè)備數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)接口，在指定時(shí)間向D5000系統(tǒng)、保信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集目標(biāo)數(shù)據(jù)。

5）數(shù)據(jù)清洗。根據(jù)既定的各類巡視對(duì)象數(shù)據(jù)屬性規(guī)則，判斷數(shù)據(jù)的完整性、惟一性、權(quán)威性、合法性是否符合要求，為數(shù)據(jù)分析提供前提。

6）數(shù)據(jù)分析。用數(shù)據(jù)積累模型將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，根據(jù)巡視任務(wù)配置的巡視策略，將清洗后的數(shù)據(jù)與各自的參考值、參考范圍進(jìn)行比對(duì)，判斷其是否存在異常情況。

7）結(jié)果展示。以巡視報(bào)告的方式呈現(xiàn)每次智能巡視分析結(jié)果，內(nèi)容包括巡視時(shí)間、巡視設(shè)備、巡視異常情況統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)值記錄、參考值記錄、處理建議等。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)歷史曲線、多維數(shù)據(jù)分析等功能，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行趨勢(shì)性預(yù)測(cè)，協(xié)助用戶快速了解設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)，合理安排檢修工作。

3 智能巡視功能定制

3.1 巡視目標(biāo)定制

在設(shè)備對(duì)象選擇上，根據(jù)系統(tǒng)記錄的變電站內(nèi)二次設(shè)備全方位的屬性信息，包括設(shè)備的物理位置、所屬屏柜、所屬間隔、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)等，用戶即可在設(shè)備列表里快速選擇巡視設(shè)備對(duì)象，也可根據(jù)設(shè)備的共同特征進(jìn)行篩選，同時(shí)選中多個(gè)設(shè)備。例如某間隔下的所有二次設(shè)備、220kV的所有保護(hù)裝置等。

在巡視目標(biāo)選擇上，可選擇空開(kāi)狀態(tài)、硬壓板狀態(tài)、指示燈狀態(tài)、定值、軟壓板、遙測(cè)量實(shí)時(shí)值、裝置內(nèi)部檢測(cè)信息等多個(gè)類別的對(duì)象，根據(jù)每類對(duì)象的巡視需求差異，有針對(duì)性地配置巡視任務(wù)，能更好地滿足運(yùn)檢部門的個(gè)性化需要。

3.2 巡視周期定制

在巡視周期選擇上，由于智能運(yùn)維系統(tǒng)的巡視工作具備速度快和成本低的特點(diǎn)，對(duì)比傳統(tǒng)巡視模式有了質(zhì)的飛躍，運(yùn)檢部門對(duì)設(shè)備的巡視頻率要求可以擺脫時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本限制，提出更個(gè)性化的巡視時(shí)間要求。智能運(yùn)維系統(tǒng)結(jié)合多種配置方式，實(shí)現(xiàn)巡視周期配置最大的自由度。例如將巡視時(shí)間配置為“每三天巡視一次”、“每周一和周四巡視一次”、“每月1、15日巡視一次”等，在低運(yùn)行成本的前提下與運(yùn)檢部門的工作安排時(shí)間節(jié)點(diǎn)具有更高的契合度。

4 應(yīng)用效果

關(guān)鍵技術(shù)在泰州二次系統(tǒng)智能巡視示范應(yīng)用，取得了良好效果。巡視成本及效率分析見(jiàn)表1。

表1 成本及效率分析

由表1可以看出，本文提出的技術(shù)方案在多個(gè)方面產(chǎn)生顯著效益：①降低巡視成本，包括人力成本、培訓(xùn)成本、辦公耗材成本、勞保用具損耗成本、資料保管成本等；②實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，避免了巡視中人為差錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，同時(shí)使數(shù)據(jù)更容易存儲(chǔ)，降低了歷史巡視數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)；③提高故障處理效率，依托系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析功能，檢修人員能夠更快速地定位故障并安排工作，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；④增強(qiáng)管理智能化水平，絕大部分工作由系統(tǒng)自動(dòng)完成，解決了傳統(tǒng)巡視中對(duì)巡視人員業(yè)務(wù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)過(guò)度依賴的問(wèn)題，對(duì)海量數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘及高級(jí)應(yīng)用極具參考價(jià)值。

示范應(yīng)用過(guò)程中，智能運(yùn)維系統(tǒng)曾報(bào)出“1號(hào)主變AB套保護(hù)軟壓板異?！备婢畔?，具體為A套主變保護(hù)“閉鎖高壓側(cè)備自投軟壓板”值為1，B套主變保護(hù)“閉鎖高壓側(cè)備自投軟壓板”值為0，原因是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作結(jié)束后，恢復(fù)軟壓板原始設(shè)置時(shí)存在遺漏，人為因素導(dǎo)致AB套軟壓板投退不一致問(wèn)題發(fā)生。

5 結(jié)論

變電站二次系統(tǒng)智能巡視技術(shù)能夠確保巡視數(shù)據(jù)的真實(shí)性和時(shí)效性，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常隱患、預(yù)判設(shè)備劣化趨勢(shì)、輔助異常診斷處置提供科學(xué)、精準(zhǔn)的技術(shù)支撐。

智能巡視技術(shù)在泰州垛田變電站二次系統(tǒng)巡視工作中成功應(yīng)用，顯著降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作質(zhì)量、效率，提升了管理智能化水平，有效確保了變電站二次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。智能巡視技術(shù)的推廣應(yīng)用，將在變電站二次系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)挖掘中發(fā)揮更大的作用、產(chǎn)生更高的價(jià)值。

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Intelligent inspection technology for secondary system based on data source transformation

YAO Jun1ZHANG Zhihong1CHEN Shaobu1ZHANG Yurong1XU Quan2

(1. State Grid Taizhou Power Supply Company, Taizhou, Jiangsu 225300;2. State Grid Xinghua County Power Supply Company, Taizhou, Jiangsu 225700)

With the continuous increase of equipment scale in the substation secondary system, the manual inspection of the secondary system is characterized by low efficiency and weak effect. The problem of insufficient carrying capacity of operational inspection and professional inspection personnel is becoming increasingly prominent. It is urgent to study the intelligent inspection technology of the substation secondary system and promote the inspection mode from traditional manual inspection to intelligent inspection. This paper proposes a differentiated intelligent inspection strategy for secondary system based on data source transformation without blind spots, the inspection data accumulation model and the trend prediction method of equipment state. Relying on the existing data network architecture and transmission channels, the intelligent panoramic perception and intelligent operation and maintenance system of secondary equipment status is constructed, which integrates intelligent inspection technologies such as multi-source data collection and cleaning, state trend prediction and analysis, inspection task customization and interaction to achieve efficient, accurate and intelligent inspection of the secondary system.

substation; secondary system; intelligent inspection; data source transformation

2022-03-04

2022-05-11

姚 軍（1970—），女，江蘇省泰州市人，碩士，主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)建設(shè)。