文 晶

（國網(wǎng)重慶市電力公司永川供電分公司，重慶 402160）

0 引 言

輸電線路分布范圍廣，線路長且地形復(fù)雜，在輸電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息。由于數(shù)據(jù)量較大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)無法滿足輸電安全應(yīng)急管理的需求。目前，國內(nèi)多家電力企業(yè)已建立了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的輸電安全應(yīng)急管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行、應(yīng)急指揮、安全監(jiān)督以及決策支持等方面。在電網(wǎng)安全生產(chǎn)中，輸電線路作為其重要組成部分，對其運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和應(yīng)急管理，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 輸電線路大數(shù)據(jù)概述

輸電線路大數(shù)據(jù)主要包括3 個(gè)方面：一是輸電線路的數(shù)據(jù)，包括輸電線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、桿塔數(shù)據(jù)、導(dǎo)線數(shù)據(jù)、絕緣子數(shù)據(jù)等；二是電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括電網(wǎng)的電壓、頻率、電量等；三是其他相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，如氣象、環(huán)境等。

從信息資源價(jià)值角度來看，輸電線路大數(shù)據(jù)包括以下4 個(gè)方面：一是輸電線路設(shè)備的狀態(tài)信息，主要包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)；二是輸電線路作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境信息，主要包括溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等；三是輸電線路生產(chǎn)管理中產(chǎn)生的信息，主要包括安全管理信息、生產(chǎn)管理信息和工程質(zhì)量管理信息等；四是其他領(lǐng)域的信息，如氣象信息等[1]。

從技術(shù)角度來看，輸電線路大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理技術(shù)主要有數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Web 技術(shù)和云存儲(chǔ)技術(shù)。其中，數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，而Web 技術(shù)包括云存儲(chǔ)技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)和Web 服務(wù)等。

2 大數(shù)據(jù)在輸電安全應(yīng)急管理中的應(yīng)用方案

2.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電務(wù)故障應(yīng)急指揮中的應(yīng)用

2.1.1 數(shù)據(jù)采集

該系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集方式主要有2 種：一是通過短信、移動(dòng)App、微信公眾號(hào)以及智能終端等多種渠道進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；二是通過移動(dòng)巡檢終端，如地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）巡檢車、無人機(jī)等，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)采用“兩級三層”架構(gòu)?！皟杉墶笔侵钢鞣?wù)器和分服務(wù)器，“兩級”通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，共同完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作。“三層”分別為業(yè)務(wù)應(yīng)用層、現(xiàn)場采集接口層以及數(shù)據(jù)采集接口層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要是針對業(yè)務(wù)的特殊需求，開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用功能；現(xiàn)場采集接口層是負(fù)責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的接口，可以與各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)采集接口層主要是負(fù)責(zé)對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的接口，可以與各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享?！皟杉壢龑印奔軜?gòu)，使系統(tǒng)具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)不同規(guī)模的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。

2.1.2 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)分析與處理指處理采集的數(shù)據(jù)，提取有用信息，再根據(jù)提取的有用信息分析數(shù)據(jù)，找出問題所在并及時(shí)采取有效措施進(jìn)行解決[2]。

本系統(tǒng)以輸電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，針對數(shù)據(jù)中存在的異常值、重復(fù)值、冗余數(shù)據(jù)等問題，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。結(jié)合電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境以及相關(guān)歷史資料，分析輸電線路運(yùn)行數(shù)據(jù)中存在的異常值。結(jié)合歷史資料和相關(guān)專業(yè)知識(shí)分析重復(fù)值、冗余數(shù)據(jù)等問題，分析輸電線路故障影響范圍及故障原因等方面的內(nèi)容，判斷輸電線路故障范圍及故障原因。

2.1.3 結(jié)果發(fā)布與展示

系統(tǒng)將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將處理結(jié)果以報(bào)表或圖形形式輸出，主要包括故障統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障原因分析、故障區(qū)域分析以及搶修資源分析等。故障統(tǒng)計(jì)報(bào)表，系統(tǒng)將采集到故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成數(shù)據(jù)報(bào)表，對一段時(shí)間內(nèi)的電網(wǎng)故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并可通過圖形或表格顯示具體的故障情況。故障原因分析，通過對不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)引起設(shè)備故障的原因。例如，對于一個(gè)或幾個(gè)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的事故調(diào)查，研究其故障發(fā)生時(shí)設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、使用環(huán)境等因素對設(shè)備發(fā)生故障的影響；研究如何在復(fù)雜系統(tǒng)中快速準(zhǔn)確地定位最薄弱環(huán)節(jié)[3]。故障區(qū)域分析，對采集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合輸電線路實(shí)際情況，確定輸電線路故障范圍。搶修資源分析，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，分析故障發(fā)生的原因、故障發(fā)生時(shí)的地理位置、現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施分布情況以及搶修人員數(shù)量等信息，為搶修工作提供參考。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在輸電應(yīng)急指揮系統(tǒng)構(gòu)建中的應(yīng)用

2.2.1 利用數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)結(jié)合云計(jì)算綜合信息查詢

利用數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)結(jié)合云計(jì)算綜合信息查詢，可以實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)查詢，也可以在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。可以對輸電安全應(yīng)急管理中所需的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)和管理，然后根據(jù)業(yè)務(wù)需要采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)分析數(shù)據(jù)，并為相關(guān)部門提供決策支持。在輸電安全應(yīng)急管理中，數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)可以結(jié)合云計(jì)算綜合信息查詢，實(shí)現(xiàn)輸電安全應(yīng)急管理的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、歷史數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)和管理。

2.2.2 利用智能預(yù)警技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障定位及原因分析

采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過故障診斷及預(yù)警分析技術(shù)，分析線路的故障原因，第一時(shí)間定位故障點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)隱患排查、管理等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行線路風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和模型算法分析處理線路上運(yùn)行的各類監(jiān)控設(shè)備信息，如氣象信息、覆冰信息、桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，得到線路覆冰分布情況、運(yùn)行狀態(tài)等信息。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)統(tǒng)計(jì)分析處理后的數(shù)據(jù)，得到覆冰情況的發(fā)展趨勢和分布規(guī)律。利用歷史上發(fā)生的覆冰事故情況分析可能發(fā)生覆冰事故區(qū)段，得到歷史上發(fā)生覆冰事故概率，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警[4]。

2.2.3 基于互聯(lián)網(wǎng)GIS 技術(shù)快速定位搶修維護(hù)人員位置

在輸電線路日常運(yùn)維管理工作中，需要對輸電線路的各種桿塔、基礎(chǔ)、塔基等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行及時(shí)的巡檢和維護(hù)。巡檢工作通過人工的方式進(jìn)行，不僅工作量大，而且效率低下，只能發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、隱患等簡單問題，不能發(fā)現(xiàn)隱蔽缺陷和隱患。

利用互聯(lián)網(wǎng)GIS 技術(shù)，通過衛(wèi)星定位、地理編碼、互聯(lián)網(wǎng)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對輸電線路基礎(chǔ)設(shè)施的全景監(jiān)控、信息采集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并通過GIS 地圖信息技術(shù)將線路基礎(chǔ)設(shè)施信息及巡視人員的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)GIS 地圖中，實(shí)現(xiàn)線路基礎(chǔ)設(shè)施的全壽命周期管理。在線路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理中，利用互聯(lián)網(wǎng)GIS 地圖信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)輸電線路基礎(chǔ)設(shè)施的全景監(jiān)控、信息采集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并且可根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的地理位置自動(dòng)定位到輸電線路基礎(chǔ)設(shè)施巡視人員的位置[5]。

2.2.4 建立故障處理專家?guī)彀丛O(shè)備或故障現(xiàn)象分類

對于輸電線路上的故障，現(xiàn)場搶修維護(hù)人員通常按照線路重要程度和故障現(xiàn)象進(jìn)行分類。在進(jìn)行搶修維護(hù)前，先分類設(shè)備和故障現(xiàn)象，然后根據(jù)不同類別設(shè)備及其故障現(xiàn)象來決定采取何種搶修維護(hù)方案。

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對輸電線路上的故障和缺陷的分類，是提升電網(wǎng)應(yīng)急管理效率、提高電網(wǎng)運(yùn)行安全性的重要手段，當(dāng)出現(xiàn)輸電線路上的設(shè)備或缺陷時(shí)，將其自動(dòng)歸入相應(yīng)類別，這樣可以節(jié)省在查找、識(shí)別設(shè)備或缺陷上所花費(fèi)的時(shí)間。

以輸電線路的設(shè)備為例，可以將設(shè)備分為高壓設(shè)備、中壓設(shè)備、低壓設(shè)備及其他類別。高壓設(shè)備包括桿塔、絕緣子、金具等，其中桿塔是輸電線路上最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對輸電線路的安全運(yùn)行具有重要意義若發(fā)生故障，會(huì)造成輸電線路發(fā)生跳閘，甚至?xí)疠旊娋€路發(fā)生大面積停電，產(chǎn)生重大影響。因此，在進(jìn)行故障搶修前，需要將桿塔的信息進(jìn)行采集并建立桿塔信息數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合桿塔的狀態(tài)、位置、屬性等信息來進(jìn)行分類管理，有效避免在故障搶修過程中因?yàn)闆]有對桿塔信息進(jìn)行準(zhǔn)確分類而導(dǎo)致?lián)屝迺r(shí)間延長的情況。

2.2.5 建立搶險(xiǎn)人員電子臺(tái)賬實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急處理

根據(jù)以往的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，線路上發(fā)生故障時(shí)，平均故障時(shí)間為24 h 左右，且故障處理人員多為運(yùn)維人員，由于運(yùn)維人員專業(yè)技能的局限性，往往不能及時(shí)處理線路故障。可以利用大數(shù)據(jù)建立輸電線路的應(yīng)急搶修人員電子臺(tái)賬，將線路上的故障發(fā)生時(shí)間、故障現(xiàn)象、故障地點(diǎn)、搶修人員以及搶修時(shí)間等數(shù)據(jù)記錄到電子臺(tái)賬中，對線路的應(yīng)急處理有一個(gè)提前的了解，從而達(dá)到快速進(jìn)行應(yīng)急處理的目的，將損失降到最低，提高應(yīng)急效率。建立應(yīng)急搶修人員電子臺(tái)賬，對每個(gè)搶修人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，從而使每個(gè)搶險(xiǎn)人員都能熟練掌握各種專業(yè)技能，并且明確分工和職責(zé)，增強(qiáng)其責(zé)任心。

3 大數(shù)據(jù)在輸電安全應(yīng)急管理中的應(yīng)用效果

3.1 輸電設(shè)備智能巡檢

在輸電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對海量的輸電設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、分析和挖掘，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)判斷。在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)υO(shè)備出現(xiàn)的各類故障進(jìn)行快速定位和處置，進(jìn)而有效提升輸電設(shè)備管理工作效率。具體來說，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠從以下4 個(gè)方面來提升輸電設(shè)備管理效率：一是實(shí)現(xiàn)對海量輸電設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，將多個(gè)不同部門的輸電設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，形成一個(gè)完整的輸電設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)中心，為故障分析提供有效支撐；二是對不同類型的缺陷進(jìn)行自動(dòng)分類、統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)輸電設(shè)備故障的提前預(yù)警；三是實(shí)現(xiàn)輸電設(shè)備缺陷的智能化分析，通過分類和統(tǒng)計(jì)缺陷類型，并制定相應(yīng)的檢修計(jì)劃和檢修策略，提高輸電設(shè)備的運(yùn)維效率；四是實(shí)現(xiàn)輸電設(shè)備在線監(jiān)測，在系統(tǒng)中可以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)巡檢計(jì)劃安排進(jìn)行巡檢，提高設(shè)備巡檢效率。

3.2 輸電線路快速搶險(xiǎn)

利用大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合無人機(jī)和高清視頻，可以實(shí)現(xiàn)對輸電線路的快速搶險(xiǎn)，加快對輸電線路突發(fā)事件的響應(yīng)速度。在發(fā)生輸電線路故障后，通過智能巡檢系統(tǒng)，結(jié)合無人機(jī)和高清視頻對故障點(diǎn)進(jìn)行智能識(shí)別，并自動(dòng)定位和監(jiān)控故障點(diǎn)。對于現(xiàn)場視頻的回傳，通過分析故障點(diǎn)所在的地理位置和周邊環(huán)境，自動(dòng)識(shí)別出故障點(diǎn)的周圍情況、人員和車輛等信息，并將其反饋給故障處理人員。例如，2020 年7 月3 日13 時(shí)左右，江蘇省蘇州市相城區(qū)供電公司輸電運(yùn)檢中心在巡視過程中發(fā)現(xiàn)2 條220 kV 線路發(fā)生跳閘故障。該中心迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，派出人員趕赴現(xiàn)場，在確保安全的前提下開展現(xiàn)場搶修工作。由于此次故障點(diǎn)位于相城工業(yè)園內(nèi)，該中心與當(dāng)?shù)卣M(jìn)行了多次溝通，最終確定利用無人機(jī)和高清視頻對故障點(diǎn)進(jìn)行智能識(shí)別后開展搶修工作。

3.3 輸電設(shè)備的可追溯性

建立輸電設(shè)備的可追溯性，是針對設(shè)備現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能終端及GIS 等技術(shù)手段，將輸電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與地理信息、歷史巡檢數(shù)據(jù)等關(guān)聯(lián)分析，以直觀、快速的方式呈現(xiàn)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并分析與統(tǒng)計(jì)設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以提高運(yùn)維人員對輸電設(shè)備的整體了解程度。建立輸電設(shè)備的可追溯性由智能終端來實(shí)現(xiàn)，智能終端可以實(shí)現(xiàn)以下功能：一是通過數(shù)據(jù)接口將輸電設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)；二是通過圖像識(shí)別技術(shù)對輸電設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，判斷其狀態(tài)是否異常；三是通過語音識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對輸電線路中故障點(diǎn)的定位。

4 結(jié) 論

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的輸電安全應(yīng)急管理方案，可為電網(wǎng)企業(yè)提供更加便捷、高效的數(shù)據(jù)分析工具，有效提高輸電安全應(yīng)急管理水平，促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展。未來，還可以進(jìn)一步對輸電線路大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到輸電安全應(yīng)急管理中，以提高電網(wǎng)企業(yè)對輸電線路運(yùn)行狀況的監(jiān)控水平。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)企業(yè)將面臨更多復(fù)雜的電力問題，如何有效利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性將成為未來電網(wǎng)企業(yè)需要解決的重要問題，希望本文能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供一定參考。