基于大數(shù)據(jù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)研究

2017-03-11 18:57:04 電力信息與通信技術(shù) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：為了支撐輸變電設(shè)備狀態(tài)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求,提高電網(wǎng)公司運(yùn)檢業(yè)務(wù)工作成效,文章圍繞業(yè)務(wù)需求和輸變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)體系架構(gòu),梳理了電網(wǎng)公司運(yùn)檢部門的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求,并分類提出了支撐各項(xiàng)需求的詳細(xì)功能

1.3 典型應(yīng)用

1)通道環(huán)境分析與預(yù)警。綜合利用氣象信息、地理信息、氣象探測(cè)站資料、在線監(jiān)測(cè)信息、輸變電設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬和歷史運(yùn)維信息,通過建模分析實(shí)現(xiàn)所有通道環(huán)境的精細(xì)化預(yù)測(cè)和輸變電設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè),并以三維圖像動(dòng)態(tài)展示通道環(huán)境的精細(xì)化預(yù)測(cè)結(jié)果,在地理信息系統(tǒng)中給出災(zāi)害的高發(fā)區(qū)、高發(fā)期提示。

2)設(shè)備故障模式識(shí)別。接入直升機(jī)、機(jī)器人、帶電檢測(cè)、可穿戴設(shè)備和其他巡檢設(shè)備的攝影、攝像下的數(shù)字圖像、序列圖像和紅外圖像信息,對(duì)已知設(shè)備、線路隱患和故障圖片進(jìn)行分類分析,提取特征,建立識(shí)別或檢測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)故障的圖像診斷,以圖片標(biāo)識(shí)展示異常或故障圖像識(shí)別及故障診斷結(jié)果。

3)設(shè)備重載預(yù)警。通過提取調(diào)度OMS系統(tǒng)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)重載線路、重載變壓器實(shí)時(shí)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析,推送當(dāng)前各電壓等級(jí)重載設(shè)備清單。結(jié)合多源信息數(shù)據(jù),如設(shè)備負(fù)荷率、投運(yùn)時(shí)間、生產(chǎn)廠家、歷史缺陷故障信息、狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果、運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)、運(yùn)行時(shí)長、帶電檢測(cè)結(jié)果等多種因素,同時(shí)對(duì)變壓器油溫歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲知各變壓器油溫變化規(guī)律及冷卻器運(yùn)行工況,通過氣溫預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)油溫、冷卻器工況,對(duì)3日內(nèi)變壓器油溫進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警,綜合分析不同地域重載設(shè)備的分布狀況,以圖表形式顯示、分析重載設(shè)備同期歷史負(fù)荷變化曲線,對(duì)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大的設(shè)備在系統(tǒng)中予以提示。

2 體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

輸變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)體系架構(gòu)以國家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ),從總體架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和物理架構(gòu)4個(gè)方面提出支撐系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模、管理與分析,以解決海量數(shù)據(jù)融合及設(shè)備狀態(tài)預(yù)警的時(shí)效性問題。

2.1 總體架構(gòu)

輸變電設(shè)備各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過站內(nèi)狀態(tài)接入控制器(Condition Access Controller,CAC)或狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理(Condition Monitoring Agent,CMA)上傳給網(wǎng)省公司狀態(tài)接入網(wǎng)關(guān)(Condition Acquisition Gateway,CAG)進(jìn)行存儲(chǔ)與加工,并為網(wǎng)省公司PMS提供數(shù)據(jù)服務(wù)。加工后的數(shù)據(jù)與PMS數(shù)據(jù)將在網(wǎng)省側(cè)數(shù)據(jù)中心匯總,其中,調(diào)度、覆冰等其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)將由PMS直接提供。網(wǎng)省側(cè)數(shù)據(jù)利用企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus,ESB)與狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)主站進(jìn)行交互,同時(shí)在系統(tǒng)主站接入無人機(jī)、直升機(jī)以及部分其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。考慮到數(shù)據(jù)的安全性,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需在異地作容災(zāi)備份,數(shù)據(jù)的異地容災(zāi)備份可利用現(xiàn)有的容災(zāi)資源,選擇其他城市的容災(zāi)中心存放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。輸變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖3所示。

圖3 輸變電設(shè)備狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)

Fig.3 Overall architecture of power transmission and transformation equipment status early warning system

該方案可以解決3個(gè)方面問題：一是解決各輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯總管理問題;二是解決狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量增大后查詢分析的時(shí)效性問題;三是通過在站端增布設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取/轉(zhuǎn)換裝置,解決部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的問題。

對(duì)于局放監(jiān)測(cè)、紅外監(jiān)測(cè)等目前無法接入CAC的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),依托自主設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲取/轉(zhuǎn)換裝置處理。該裝置具備各類監(jiān)測(cè)裝置的接入接口,能夠按照接口規(guī)范將特高壓站內(nèi)帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、機(jī)器人巡檢、氣象數(shù)據(jù)等各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一獲取,并按規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換、預(yù)處理,實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)交互共享。數(shù)據(jù)獲取/轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)路線如圖4所示。