張志生，曹敏，高尚飛，孫繼鵬

(云南電網(wǎng)公司信息中心，昆明 650217)

電網(wǎng)管理數(shù)據(jù)融合的輸電全景駕駛艙技術(shù)

張志生，曹敏，高尚飛，孫繼鵬

(云南電網(wǎng)公司信息中心，昆明 650217)

研究開發(fā)一套輸電線路全景駕駛艙系統(tǒng)，制定詳盡的、個性化的指標(biāo)體系，實時反映輸電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)、設(shè)備運維狀態(tài)、運行環(huán)境狀態(tài)，將各類監(jiān)視分析對象的信息形象化、直觀化、具體化。為輸電運行、設(shè)備檢修、現(xiàn)場作業(yè)等專業(yè)人員提供監(jiān)視、分析、查詢、操作和仿真的 “一站式”操作平臺。

輸電；智能運維；多源數(shù)據(jù)融合；全景拼接；全景展示；輔助決策；分層推送

0 前言

隨著云南電網(wǎng)規(guī)模逐步擴大，其運行機制和特性日趨復(fù)雜，生產(chǎn)運行管理難度加大。研究開發(fā)一套輸電線路全景駕駛艙系統(tǒng)，制定詳盡的、個性化的指標(biāo)體系，實時反映輸電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)、設(shè)備運維狀態(tài)、運行環(huán)境狀態(tài)，將各類監(jiān)視分析對象的信息形象化、直觀化、具體化。為輸電運行、設(shè)備檢修、現(xiàn)場作業(yè)等專業(yè)人員提供監(jiān)視、分析、查詢、操作和仿真的 “一站式”操作平臺。

1 研究內(nèi)容

研究針對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測、智能運維、決策支撐三方面核心業(yè)務(wù)，結(jié)合目前已有的輸電線路運維手段及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)流程，運用多種新型技術(shù)手段對輸電線路的運行維護進行綜合分析、管理，形成輸電業(yè)務(wù)系統(tǒng)橫向集成、省局及應(yīng)用的縱向貫通。實現(xiàn)輸電線路運維的全景可視化、數(shù)據(jù)集成化和互動化。主要研究內(nèi)容內(nèi)容包括多源數(shù)據(jù)融合、多維全景展示、智能輔助決策、個性化指標(biāo)體系、分層分級推送。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

1.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合

輸電線路智能化管理的概念是建立在當(dāng)今先進的計算機網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)基礎(chǔ)上進行設(shè)計提出的。目前，輸電相關(guān)的信息系統(tǒng)專業(yè)分散，形成信息孤島。要實現(xiàn)電力系統(tǒng)當(dāng)中輸電線路的智能化管理。不僅僅要針對輸電線路的數(shù)據(jù)采集進行即時性功能建設(shè)。同時也要考慮到數(shù)據(jù)的交換處理和信息庫的構(gòu)建。

采用規(guī)范化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息的輸電線路數(shù)據(jù)源，以統(tǒng)一標(biāo)準的方式實現(xiàn)輸電線路信息交互和共享，輸電線路的運行及維護管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，提供能夠反映輸電系統(tǒng)運行的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)以及輸電設(shè)備運行狀態(tài)、圖像等數(shù)據(jù)集合的平臺。

通過建設(shè)涵蓋輸電網(wǎng)多維度數(shù)據(jù)、多源信息融合，以設(shè)備為主要對象的綜合數(shù)據(jù)中心；研究與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、高壓工況系統(tǒng)等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口機制，建立指導(dǎo)輸電線路運維檢修工作的流程體系，提升輸變電設(shè)備故障應(yīng)急處置水平；實現(xiàn)與在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、雷電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)等其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，為輸電相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享開通了渠道。

技術(shù)實現(xiàn)手段上主要使用ETL工具，即抽取、轉(zhuǎn)換、加載。

1)數(shù)據(jù)抽?。簭妮旊姼鳘毩⒌南到y(tǒng)中抽取目的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)；具體又可分為全量抽取和增量抽取，全量抽取比較簡單，增量抽取只抽取自上次抽取以來數(shù)據(jù)庫中要抽取的表中新增或修改的數(shù)據(jù)。增量抽取需要兩點要求：準確性，能夠?qū)I(yè)務(wù)系統(tǒng)中的變化數(shù)據(jù)按一定的頻率準確地捕獲到；性能，不能對業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成太大的壓力，影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)。

2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：從數(shù)據(jù)源中抽取的數(shù)據(jù)不一定完全滿足目的庫的需求，例如數(shù)據(jù)格式的不一致、數(shù)據(jù)輸入錯誤、數(shù)據(jù)不完整等等，因此有必要對抽取出的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和加工。將從源數(shù)據(jù)源獲取的數(shù)據(jù)按照輸電業(yè)務(wù)需求和相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，轉(zhuǎn)換成目的數(shù)據(jù)源要求的形式，并對錯誤、不一致的數(shù)據(jù)進行清洗和加工；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和加工可以在ETL引擎中進行，也可以在數(shù)據(jù)抽取過程中利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特性同時進行。

3)數(shù)據(jù)加載：將轉(zhuǎn)換和加工后的數(shù)據(jù)裝載到目的庫中是整個多源數(shù)據(jù)融合的最后步驟，既將加工轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)共享交互中心。裝載數(shù)據(jù)的技術(shù)手段取決于所執(zhí)行操作的類型以及需要裝入多少數(shù)據(jù)。一般來說有兩種裝載方式：直接使用SQL語句操作或者采用批量裝載方法。

圖2 數(shù)據(jù)融合過程

1.2 全景多維展現(xiàn)

依據(jù)全景統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，研究實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、工況運行數(shù)據(jù)的綜合監(jiān)視。依據(jù)高級功能，實現(xiàn)輸電運維管理、全景感知、實時分析任務(wù)。一圖掌握轄區(qū)輸電線路整體情況，包括轄區(qū)輸電線路情況、環(huán)境情況、監(jiān)測情況、運維情況、重點特殊區(qū)段情況等。研究輸電網(wǎng)全局到局部、網(wǎng)架到周邊環(huán)境、報警到預(yù)警、預(yù)測到推演的監(jiān)測控制一體化的可視化管理機制，從可視化管理、人機交互優(yōu)化及管理有效性等多個方面進行界面設(shè)計、操作流程設(shè)計、管理規(guī)整梳理到系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。

具體研究內(nèi)容與方向如下：

＞輸電報表指標(biāo)可視化管理

＞輸電在線監(jiān)測可視化管理

＞輸電環(huán)境監(jiān)測可視化管理

＞輸電線路電壓等級可視化管理

＞輸電線路定位與可視化管理

＞輸電線路走勢與地形可視化管理

＞桿塔與輸電設(shè)備的可視化管理

＞輸電網(wǎng)特殊區(qū)段管理可視化

由此，實現(xiàn)對輸電設(shè)備信息資料做全方位展示，并在此基層上實現(xiàn)擴展功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動，同時兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)統(tǒng)計匯總和分析，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)智能應(yīng)用的新高度。設(shè)備展示方式豐富，利用富媒體技術(shù)實現(xiàn)了從整體到局部展示，同時能三維仿真模擬出設(shè)備周邊環(huán)境，能直觀便捷的了解環(huán)境情況。

同時，線路相關(guān)資料的數(shù)據(jù)流貫穿于全景展示、輔助決策、現(xiàn)場聯(lián)動三個展示窗、移動終端或其他系統(tǒng)內(nèi)各個模塊，最大程度上實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)動，能從一個數(shù)據(jù)角落經(jīng)過查詢分析和預(yù)習(xí)設(shè)計好的算法定位到遠方的數(shù)據(jù)角落，充分體現(xiàn)了平臺的數(shù)據(jù)一體化。實現(xiàn)了不同層級的數(shù)據(jù)逐層挖掘、線路關(guān)聯(lián)信息查詢、缺陷、跳閘、故障關(guān)聯(lián)性分析等。

根據(jù)線路運行、線路檢修、線路檢測、大修技改等各個流程。得出輸電線路可用系數(shù)、消缺及時率、執(zhí)行及時率。對于指標(biāo)評價不符合要求的線路、桿塔在全景視圖中提示。

1.3 智能運維輔助決策

通過對監(jiān)測信息的自動分析過濾、故障分析、計劃管理等，結(jié)合專家知識庫，為輸電運維管理提供可視化的智能分析診斷、導(dǎo)航?jīng)Q策，依據(jù)關(guān)鍵指標(biāo)，綜合評價輸電運行狀況。根據(jù)角色進行定位推送，幫助運行人員快速、準確的處理輸電作業(yè)。主要分為以下幾個方面：

智能巡檢：智能化線路巡檢通過計算機技術(shù)幫助線路巡檢工作人員快速有效實現(xiàn)線路巡檢工作的智能化系統(tǒng)設(shè)計。智能化線路巡檢系統(tǒng)擺脫了原有的人工記錄模式，通過計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信方式加強巡檢系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸性。不僅加快了線路巡檢工作的運行效率，同時也降低了人工記錄和核對的錯誤率。

智能輔助維護策略：根據(jù)在線監(jiān)測、氣象、跳閘等歷史信息，依據(jù)運維策略管控指導(dǎo)意見，輔助生成線路的運維策略，提高了運維策略制定效率，減少了由人工制定運維策略帶來的遺漏和錯誤。

智能跳閘關(guān)聯(lián)分析：系統(tǒng)在跳閘事件發(fā)生時，自動觸發(fā)進行關(guān)聯(lián)分析，主動推送出雷電分析數(shù)據(jù)、環(huán)境分析數(shù)據(jù)、保護測距數(shù)據(jù)等，快速輔助進行跳閘故障分析和定位分析，為跳閘后進行巡視提供數(shù)據(jù)支撐和輔助決策。

智能運維支撐：在巡視和檢修過程中，實時推送巡檢線路通道附近的氣象、監(jiān)測、運行信息，為巡檢作業(yè)提供智能動態(tài)的數(shù)據(jù)支撐。

智能經(jīng)驗數(shù)據(jù)輔助作業(yè)：在巡檢過程中，為作業(yè)人員提供巡視經(jīng)驗軌跡，幫助巡檢人員在野外快速高效安全的進行巡檢提供支撐。

智能計劃提醒：將年度、月度計劃，缺陷、隱患記錄、林木樹障生長周期等時間要素，以設(shè)備鬧鐘的方式，到時推送給相關(guān)人員，有效的對工作任務(wù)進行提醒。

1.4 個性化指標(biāo)體系

通過建立輸電專業(yè)結(jié)構(gòu)嚴密，系統(tǒng)科學(xué)的指標(biāo)體系，滿足電網(wǎng)公司分級管理要求，指標(biāo)可層層向上匯總，層層向下分解，供電局指標(biāo)對省公司指標(biāo)有較好的支撐，省公司指標(biāo)可由供電局指標(biāo)匯總而來；同時指標(biāo)體系應(yīng)反映輸電主要的專業(yè)管理領(lǐng)域，同一板塊指標(biāo)覆蓋全面，減少冗余。

指標(biāo)體系有效、及時反映輸電運行部門管理狀況、設(shè)備運行情況，輸電運行部門應(yīng)根據(jù)設(shè)備具體情況和上級的要求制定本部門的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)體系，積極進行橫向、縱向比較，開展量化分析不斷提高運行管理水平。

按生產(chǎn)要素可分生產(chǎn)過程指標(biāo)、安全指標(biāo)和運行指標(biāo)等；按照上報時間的差異，可劃分為年度指標(biāo)、季度指標(biāo)、月度指標(biāo)等；也可按照業(yè)務(wù)性質(zhì)、重要程度和來源途經(jīng)劃分。

基于輸電駕駛艙技術(shù)的個性化指標(biāo)體系主要體現(xiàn)在如下幾點：

指標(biāo)自動生成：系統(tǒng)在基于多源數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)交互中心，自動進行數(shù)據(jù)的挖掘、分析、統(tǒng)計完成不同層級、不同板塊的指標(biāo)計算。

指標(biāo)自動展示：系統(tǒng)根據(jù)用戶在工作中的不同角色，自動展現(xiàn)對應(yīng)層級的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并且用戶可以根據(jù)上層指標(biāo)繼續(xù)鉆取，分解細化到下層指標(biāo)。

1.5 分層分級推送信息

系統(tǒng)預(yù)制多個數(shù)據(jù)展現(xiàn)模塊，根據(jù)系統(tǒng)用戶的不同角色，分省公司、供電局、供電局設(shè)備部、輸電所、運維班組等分層分級推送數(shù)據(jù)。用戶也可以根據(jù)自身需求，配置自己所需的展示數(shù)據(jù)。由過去人進行數(shù)據(jù)的查詢轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)找人，不同用戶關(guān)心的主要數(shù)據(jù)一目了然。

2 結(jié)束語

系統(tǒng)建設(shè)實施后，增強了輸電運維的信息化和智能化水平，提高了原始數(shù)據(jù)的綜合利用效能。該系統(tǒng)為輸變電運維工作提供了智能化、全方位的技術(shù)支持，減少人工干預(yù)，節(jié)省大量資金及人力資源。

[1] 楊振軍.三維輸電線路地理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā) [J].西安科技大學(xué)，2009.

[2] 唐隴軍，邱家駒.基于3維地理信息系統(tǒng)的輸電線路管理系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003.

[3] 黃志明.輸電線路建設(shè)和展望 [J].中國電力，1999.

[4] 劉琳，張健.高壓輸電網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng) [J].華北電力技術(shù)，1998.

[5] 白文禮，曹甫弘.輸電線路運行維護問題探討 [J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2010.

[6] 曹敏，陳鵬，羅學(xué)禮，等.基于輸電線路工況在線監(jiān)測多源數(shù)據(jù)的多維度數(shù)據(jù)分析研究 [C].云南電力技術(shù)論壇論文集，2011.

[7] 高尚飛，張志生，劉剛.基于Google Earth的輸電線路三維建模與仿真 [C].云南電力技術(shù)論壇論文集，2009.

Research on Transmission Panoramic Cockpit Technology Based on Data Fusion of Grid Maintenance and Nanagement Data

ZHANG Zhisheng，CAO Ming，GAO Shangfei，SUN Jipeng
(Yunnan Power Grid Company Information Center，Kunming 650217)

As yunnan power grid scale expands gradually，its increasingly complex operation mechanism and features，production operation management.Panoramic cockpit system research and development a set of transmission line，and formulate detailed，personalized，index system，real-time reflect running state grid system，the equipment operational status，running environment，all kinds of monitoring analysis object of information visualization，visualization，shape.For the transmission operation，equipment maintenance，on-site professional personnel to provide monitoring，analysis，query，and the simulation of the"one-stop"operation platform.For condition monitoring of the transmission line，intelligent core business operations，decision support three aspects，combining the existing means of transmission line operations and related business data and related business processes，using a variety of new technical method for analyzing the operation of the transmission line maintenance，management，transmission business systems，ShengJu horizontal integration and application of vertical penetration.A panoramic view of the transmission line operations visualization，data integration and interaction.The main research contents include multi-source data fusion，multidimensional panoramic display，intelligent auxiliary decision-making，personalized index system，hierarchical classification to push.

transmission；intelligent operation maintenance；panoramic stitching；panoramic view；aid decision making；layered push

TM76

B

1006-7345(2014)05-0114-04

2014-08-23

張志生 (1981)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司信息中心，長期從事電力專業(yè)信息化、智能化相關(guān)建設(shè)與研究 (e-mail)zhangzhisheng51＠126.com。

曹敏 (1961)，男，高級工程師，云南電網(wǎng)公司首席技術(shù)科學(xué)家，享受云南省政府特殊津貼，全國電工儀器儀表標(biāo)準化委員會電能測量和負載控制設(shè)備分技術(shù)委員會副主任委員 (e-mail)cmword＠126.com。

高尚飛 (1984)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)公司電力研究院研發(fā)中心，長期從事電力信息化、輸電在線監(jiān)測相關(guān)建設(shè)與研究 (email)gaoshangfei＠enersun.com.cn。