張勤+海龍++陳能++郭俊嶺

摘 要：近年來，國家為提升供電質(zhì)量適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，不斷加大配電網(wǎng)改造投資力度。為加快配電網(wǎng)建設(shè)改造，國家能源局近日發(fā)布《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃（2015—2020年）》，明確加大配電網(wǎng)投入。配電網(wǎng)是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施，但用電水平相對國際先進(jìn)水平仍有差距。該文圍繞供電可靠性問題，以配網(wǎng)故障檢修和搶修問題為核心，建立基于全景數(shù)據(jù)的輔助決策信息化平臺，為提高故障檢修和故障搶修效率提供智能化的管理手段。通過智能檢修流程與快速電力故障處置決策，實(shí)現(xiàn)快速搶修配網(wǎng)事故點(diǎn)，從而抑制災(zāi)害擴(kuò)大。

關(guān)鍵詞：全景數(shù)據(jù) 智能檢修 快速搶修 輔助決策

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0035-04

目前配網(wǎng)故障查找方式是基于在線監(jiān)測技術(shù)和人員巡檢信息進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)融合分析，而在不同時(shí)期需要采用不同技術(shù)手段構(gòu)建了各種配網(wǎng)故障搶修管理系統(tǒng)。然而，單純依賴這些設(shè)備和技術(shù)，對配網(wǎng)維護(hù)的實(shí)際作用有限。例如，在對配網(wǎng)電纜應(yīng)急搶修或日常維護(hù)時(shí)，需要對入地電纜進(jìn)行開挖、開關(guān)柜停電等重復(fù)性工作，對可能的故障點(diǎn)逐一排查，導(dǎo)致地下電纜維護(hù)工作繁重、操作復(fù)雜、難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，不能降低電纜等地下設(shè)施管理的難度和復(fù)雜性，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來較大隱患。

麗江古城的復(fù)雜地下和地面環(huán)境決定了電纜管溝內(nèi)的輸配電電纜可能長期運(yùn)行在高溫、高濕、高腐蝕的環(huán)境之下。由于電纜通道路徑復(fù)雜，有許多和市政污水管道交錯(cuò)，且部分電纜管溝長期水浸、積滿淤泥環(huán)境極其惡劣，極易導(dǎo)致有害及可燃?xì)怏w聚集，危及檢修人員身體健康，并存在爆炸隱患。如何長期有效的對配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能檢修以及快速復(fù)電搶修是迫切需要解決的問題。該文將通過配網(wǎng)故障管理的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析、配網(wǎng)檢修及搶修分析、快速電力故障處置平臺的構(gòu)建思想幾個(gè)方面闡述。

1 配網(wǎng)故障管理的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分析

在配電網(wǎng)中電氣柜、開關(guān)柜、變壓器、電纜和環(huán)網(wǎng)柜等關(guān)鍵設(shè)施受電氣老化、配網(wǎng)走廊周邊環(huán)境以及建筑物等因素影響，就會存在一些災(zāi)害漏洞。配電線路走線復(fù)雜，點(diǎn)多線長面廣，所用設(shè)備新舊程度不同、設(shè)備質(zhì)量參差不齊，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，受氣候或地理的環(huán)境影響較大，用戶供用電情況復(fù)雜，這些都直接或間接影響著配電線路的安全運(yùn)行。這就導(dǎo)致了配網(wǎng)故障原因遠(yuǎn)比輸電線路復(fù)雜，配電線路設(shè)備故障率居高不下。以麗江供電局為例，當(dāng)前配電網(wǎng)是架空線和地下電纜并存，城市配電網(wǎng)存在分布廣、環(huán)境雜、設(shè)備多，而在巡檢工作中，主要全憑運(yùn)行維護(hù)人員腦力記憶，很多線路桿塔、隧道、分支箱所處的地理位置、周圍的地形環(huán)境、線路的巡視路徑等信息隨著時(shí)間的推移，會模糊不清甚至遺忘，使得巡視和檢修人員常走錯(cuò)路徑、找錯(cuò)桿塔、隧道、分支箱。

經(jīng)過運(yùn)行統(tǒng)計(jì)配網(wǎng)常見故障可分為：自然災(zāi)害、人為因素、環(huán)境災(zāi)害、施工問題、配電設(shè)備等方面。具體有：電纜線路設(shè)備老化、導(dǎo)線斷線故障、變壓器故障、電纜接頭損壞、接地線被破壞、相間短路故障、低值、零值絕緣子造成故障、保護(hù)定值不準(zhǔn)、電纜頭爆炸、私自違規(guī)操作設(shè)備引發(fā)故障、各類交跨距離不夠引起線路故障、偷盜線路設(shè)備、盜割導(dǎo)線等造成線路停電、電桿破壞引起線路停電、樹障、竊電造成短路跳閘以及其它原因不明的故障。

配網(wǎng)故障的種類繁多，發(fā)生故障的頻率較高，覆蓋的范圍廣，從而導(dǎo)致管理困難。需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備根據(jù)具體情況和經(jīng)驗(yàn)?zāi)贸鰮屝薜姆桨负途唧w措施。雖然當(dāng)前電網(wǎng)公司已經(jīng)具備GIS系統(tǒng)標(biāo)注各項(xiàng)設(shè)備，但仍缺少地下電纜詳細(xì)信息和周邊環(huán)境信息，并沒有巡檢線路的管理和故障搶修管理，目前隨著城市建設(shè)不斷推進(jìn)，入地電纜逐漸增多，增加了管理難度。配網(wǎng)故障搶修主要依靠工作經(jīng)驗(yàn)的積累和各部門間高效的協(xié)作與配合才能在最短的時(shí)間完成，但工作經(jīng)驗(yàn)的需要時(shí)間積累、工作人員間協(xié)作需要時(shí)間來磨合，這就導(dǎo)致了供電部門往往感覺人員不足，專業(yè)設(shè)備不足，能快速解決問題專家也不足。

2 配網(wǎng)檢修及搶修分析

配網(wǎng)日常檢修對故障的早期發(fā)現(xiàn)早期處理具有關(guān)鍵作用，探索故障檢修的高效率方法一直是配網(wǎng)管理者所關(guān)心問題。設(shè)備維修是電力企業(yè)的主要工作之一，包括設(shè)備的定期現(xiàn)場評估、檢修、修復(fù)和更換。電力企業(yè)實(shí)施檢修計(jì)劃是為了使設(shè)備經(jīng)常保持正常的工作狀態(tài)，設(shè)備檢修計(jì)劃安排的好壞至關(guān)重要。電力設(shè)備的檢修與供電可靠性密切相關(guān)，設(shè)備維修總是伴隨著整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的潛在上升。優(yōu)化的檢修計(jì)劃可以提高供電可靠性、降低網(wǎng)損，直接關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)和用戶的利益，對電力系統(tǒng)、乃至整個(gè)社會的安全性和經(jīng)濟(jì)性都有著很大的影響。因此，根據(jù)國內(nèi)供電企業(yè)所有的配電網(wǎng)檢修工作的實(shí)際情況，建立一個(gè)兼顧電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化檢修計(jì)劃數(shù)據(jù)模型，并構(gòu)建相應(yīng)的優(yōu)化系統(tǒng)具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)快速搶修工作，按照南方電網(wǎng)提出的“服務(wù)型定位”發(fā)展戰(zhàn)略要求，以客戶為中心、不斷提升對客戶持續(xù)供電能力，提高供電可靠性為根本，提升故障搶修的管理水平，必須通過“技術(shù)創(chuàng)新+管理創(chuàng)新”的思路，配網(wǎng)檢修、搶修需要與配網(wǎng)故障分析有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力故障的智能分析、統(tǒng)一故障分析，輔助決策，變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)式客戶服務(wù)，提高故障搶修工作整體管理水平和搶修工作效率，從而達(dá)到降低用戶停電損失，減少電網(wǎng)企業(yè)的售電損失，提高電網(wǎng)供電可靠性的生產(chǎn)目標(biāo)。

我們可以從多個(gè)角度將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類，再根據(jù)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行計(jì)算。通過對配網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等進(jìn)行融合，研究各專業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)（包括歷史數(shù)據(jù)）與分析方法、環(huán)境條件、結(jié)果的關(guān)系，數(shù)據(jù)的提取機(jī)制，建立數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)分析平臺上的多參量自動(dòng)分析，模型本身能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)學(xué)習(xí)并更新算法。數(shù)據(jù)量越多、運(yùn)行時(shí)間越長，分析結(jié)果將會越準(zhǔn)確。例如，通過現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)包括電纜線芯電流、溫度等設(shè)備運(yùn)行信息（電參量），電纜型號等設(shè)備本體信息（非電參量），柜內(nèi)溫度等設(shè)備環(huán)境信息（非電參量），以及氣象等公共信息（非電參量）。環(huán)網(wǎng)柜故障診斷、預(yù)警及運(yùn)維決策模型基于上述設(shè)備運(yùn)行信息、本體信息、環(huán)境信息、公共信息等全景信息，對電纜故障及老化程度進(jìn)行定位、分析，對災(zāi)情進(jìn)行預(yù)警，并給出設(shè)備維護(hù)檢修、應(yīng)急響應(yīng)的決策建議，從而實(shí)現(xiàn)輔助決策。

通過初步智能化的配網(wǎng)故障分析功能給出防災(zāi)、檢修、搶修、故障處置的意見。并根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)維單位需要的推斷分析結(jié)果要求，建立相關(guān)配電網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)計(jì)推導(dǎo)模型。有效指導(dǎo)設(shè)備投運(yùn)的全生命周期管理，給出設(shè)備老化、故障定位、設(shè)備更換等信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

用戶側(cè)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的故障通常需要快速搶修和處理，其管理過程牽涉到電力企業(yè)的多個(gè)服務(wù)部分和相關(guān)領(lǐng)域及業(yè)務(wù)，管理難度較大，與電力搶修工作密切相關(guān)的配網(wǎng)、配電、調(diào)度等重要信息系統(tǒng)由于專業(yè)性強(qiáng)、信息安全要求高，目前都是分散部署、獨(dú)立應(yīng)用，而這些重要信息對于面向客戶直接提供服務(wù)的一線工作人員卻是信息盲區(qū)，在受理故障搶修話務(wù)時(shí)無法快速判斷出故障點(diǎn)位置，無法確定是否是已知故障、是否已經(jīng)在搶修狀態(tài)中、是否可立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案等，存在故障多頭報(bào)修、資源重復(fù)調(diào)派、服務(wù)環(huán)節(jié)拉長、監(jiān)控管理脫節(jié)等問題。同時(shí)整個(gè)搶修派工過程中存在大量人工溝通環(huán)節(jié)。為此設(shè)計(jì)一套基于海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析處理模型勢在必行，其設(shè)計(jì)流程分為數(shù)據(jù)采集部分、診斷分析部分、決策支持部分。其具體全景數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如圖1。

基于以上設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際搶修工作，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能修理與快速電力故障處置支持平臺。該平臺建立在不同應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)之上，首先通過數(shù)據(jù)采集平臺，從各種系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，統(tǒng)一經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和過濾，再經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘和重構(gòu)形成可供分析的熟數(shù)據(jù)，再經(jīng)過診斷分析的集成平臺生成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型由不同類型的數(shù)據(jù)引擎分發(fā)到不同的應(yīng)用模塊，同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口解決數(shù)據(jù)兼容問題。

應(yīng)用系統(tǒng)層面可由多個(gè)子系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集既可以平行和垂直采集，子系統(tǒng)之間無耦合要求，只作為大數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)采集來源。信息集成層定義了通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于生成特定的數(shù)據(jù)模型，起到關(guān)鍵的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和分發(fā)功能。中間件和數(shù)據(jù)引擎解決數(shù)據(jù)的傳輸瓶頸問題和高性能高并發(fā)問題。業(yè)務(wù)處理與數(shù)據(jù)展現(xiàn)層提供人機(jī)接口。其具體智能檢修與快速電力故障處置支持平臺結(jié)構(gòu)如圖2。

智能修理與快速電力故障處置支持平臺，是一整套有機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合了各種應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并且相互協(xié)同配合完成智能處置的全過程。智能修理與快速電力故障搶修的決策支持需要同時(shí)用到平臺的移動(dòng)運(yùn)用APP及電子地圖技術(shù)，通過可視化的地圖標(biāo)識及擴(kuò)展運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)無紙化移動(dòng)辦公，摒除辦公現(xiàn)場的地點(diǎn)限制，可便捷的開展線路運(yùn)維管理工作，做到信息及時(shí)傳遞，擴(kuò)充信息溝通傳遞渠道，助力運(yùn)維工作的有效開展，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)精益化管理提升。其移動(dòng)應(yīng)用業(yè)務(wù)主要由企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)管理、GIS系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)接入日常巡視的大數(shù)據(jù)（工作任務(wù)、事故信息、照片、安全措施信息等），通過大數(shù)據(jù)分析模型梳理為“任務(wù)接收、路徑導(dǎo)航、任務(wù)執(zhí)行、結(jié)果反饋”的閉環(huán)業(yè)務(wù)流程，具體內(nèi)容如圖3。從而構(gòu)建一套線上、線下的快速潛修的輔助流程。

智能修理與快速電力故障處置支持平臺與多系統(tǒng)協(xié)同工作，通過數(shù)據(jù)的自動(dòng)化接收與處理，并分發(fā)到后臺處理智能快速分析平臺形成處置方案并通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)派工到相應(yīng)工作人員完成故障及時(shí)處理：

（1）數(shù)據(jù)收集過程：通過標(biāo)準(zhǔn)接口和數(shù)據(jù)抽象實(shí)時(shí)監(jiān)測各項(xiàng)相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總與處理初步判斷系統(tǒng)是否異常，當(dāng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，處置過程將匯集數(shù)據(jù)分發(fā)到后臺智能決策系統(tǒng)細(xì)致分析。

（2）智能處置平臺將根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行知識庫匹配和相應(yīng)算法進(jìn)行故障分析，分析數(shù)據(jù)將通過自學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)模型生成相應(yīng)處置方案，之后納入結(jié)果回執(zhí)與實(shí)際解決方案進(jìn)行比較分析。

（3）處置方案生成的同時(shí)將通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通過工作人員和自動(dòng)處理設(shè)備，實(shí)施方案解決故障問題，并將執(zhí)行結(jié)果通過移動(dòng)應(yīng)用APP或智能終端發(fā)送到后臺由智能支持平臺收錄并總結(jié)自動(dòng)生成相應(yīng)的故障報(bào)告。

4 智能修理與快速電力故障處置支持平臺的優(yōu)勢

（1）數(shù)據(jù)容量大，以真實(shí)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，方便建立更科學(xué)準(zhǔn)確的故障數(shù)據(jù)模型。

（2）可基于全景數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際的故障檢修和搶修基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障全生命周期管理。

（3）建立專家知識庫，可自學(xué)習(xí)、可復(fù)用，從定性與定量兩方面進(jìn)行故障診斷、預(yù)警及決策。

（4）移動(dòng)應(yīng)用信息推送服務(wù)，針對用戶的信息需求通過數(shù)據(jù)庫和信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)檢索到符合用戶要求的信息，人性化推送用戶關(guān)注的信息，并結(jié)合圖形化圖表化的分析結(jié)果和趨勢圖方便理解和判斷。

（5）不同組織和相關(guān)部門可向平臺充實(shí)數(shù)據(jù)，共享處理和分析結(jié)果。

（6）應(yīng)用數(shù)據(jù)歸檔機(jī)制，歷史數(shù)據(jù)的可追溯性，可以以時(shí)間主線，故障類型主線，部門主線，效率性主線等為要點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（7）可向不同的終端推送數(shù)據(jù)和提供數(shù)據(jù)采集接口具有良好的交互體驗(yàn)和人機(jī)接口。

（8）基于數(shù)據(jù)建模方法建立故障數(shù)據(jù)模型和原型，將離散隨機(jī)的數(shù)據(jù)片斷提升為易于分析的可用的單元。

（9）在真實(shí)故障數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上建立故障事件的內(nèi)在聯(lián)系和通過分析得到趨勢性結(jié)果以供決策。

5 結(jié)論

建立配網(wǎng)故障數(shù)據(jù)模型作為分析和統(tǒng)計(jì)的重要數(shù)據(jù)方法為配網(wǎng)故障管理提供決策依據(jù)，通過大數(shù)據(jù)平臺整合各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決配網(wǎng)故障管理的數(shù)據(jù)整合與統(tǒng)計(jì)利用的問題。在復(fù)雜的配電網(wǎng)中，利用大數(shù)據(jù)分析預(yù)測故障，為運(yùn)維人員提供科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案及解決方案，不僅能大幅減輕運(yùn)維人員工作，快速的故障解決還能提高客戶滿意度。

基于配網(wǎng)故障全景數(shù)據(jù)的建立，智能修理與快速電力故障處置支持平臺將為決策和分析提供可量化和可視化的科學(xué)依據(jù)。大幅提升客戶服務(wù)水平及服務(wù)質(zhì)量。電力搶修工作效率提升后，能夠有效減少停電帶來的各項(xiàng)損失，從而大幅提升客戶服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量，提高客戶滿意度。促進(jìn)企業(yè)管理模式的創(chuàng)新。實(shí)現(xiàn)信息獲取模式從孤立分散到逐步集成并最終實(shí)現(xiàn)信息整合的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)了搶修指揮模式從“指揮孤島”到協(xié)同有效的指揮控制轉(zhuǎn)變；事件處置模式從被動(dòng)“救火隊(duì)”到主動(dòng)監(jiān)測預(yù)防、事件驅(qū)動(dòng)控制、預(yù)案流程控制轉(zhuǎn)變。

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