摘要：隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，變電設(shè)備所應(yīng)用的監(jiān)控告警系統(tǒng)不足日趨明顯。從大數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，提出基于多源數(shù)據(jù)融合處理的變電設(shè)備全景狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。通過挖掘技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA）各類報文關(guān)鍵信息的提??；通過智能巡檢機器人圖像識別技術(shù)實現(xiàn)各類表計示數(shù)等數(shù)據(jù)的提取，并以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實現(xiàn)儲存，同時獲取設(shè)備在線監(jiān)測、生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PowerproductionManagementSystem，PMS）2.0等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以設(shè)備ID、時間為關(guān)聯(lián)字段，實現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的跨系統(tǒng)融合。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)變電設(shè)備監(jiān)控分析及故障告警分析等功能，輔助工作人員進行變電設(shè)備的監(jiān)控和故障處理，有效地提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：多源數(shù)據(jù)融合變電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)故障分析

ResearchonPanoramicConditionMonitoringSystemforSubstationEquipmentBasedonMulti-SourceDataFusionProcessing

MILi

StateGridYichangPowerSupplyCompany，Yichang，HubeiProvince，443000China

Abstract：Theinadequacyofmonitoringandalarmsystemsforsubstationequipmentisbecomingmoreandmoreapparentastheexpansionofthepowergrid.Fromthestandpointofbigdata，thisresearchsuggestsapanoramicstatemonitoringsystemforsubstationequipmentbasedonmulti-sourcedatafusionprocessing.ExtractkeyinformationfromvarioustypesofmessagesinSupervisoryControlAndDataAcquisition（SCADA）systemsthroughminingtechniques;Byusingintelligentinspectionrobotimagerecognitiontechnology，varioustypesofmeterreadingsandotherdatacanbeextractedandstoredasstructureddata.Atthesametime，structureddatafromequipmentonlinemonitoring，PowerProductionManagementSystem（PMS）2.0andothersystemscanbeobtained，withequipmentIDandtimeasassociatedfields，achievingcrosssystemintegrationofunstructureddataandstructureddata.Thissystemcanachievefunctionssuchasmonitoringandanalysisofsubstationequipmentandfaultalarmanalysis，assistingstaffinmonitoringandhandlingsubstationequipment，effectivelyimprovingthestabilityofthepowersystem.

KeyWords：Multi-sourcedatafusion;Substationequipment;Monitoringsystem;Faultanalysis

近年來，隨著電網(wǎng)發(fā)展十分迅速，其設(shè)備規(guī)模顯著擴大，這導(dǎo)致電網(wǎng)設(shè)備能否安全運行，面臨的風(fēng)險和壓力持續(xù)上升。變壓器、開關(guān)柜、斷路器等關(guān)鍵變電設(shè)備在運行中出現(xiàn)的不同類型、不同程度的故障都會直接影響整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行[1]。變電設(shè)備通過電能傳輸和分配、維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定性[2]，在變電站的日常運行和維護中，會同時收集和處理多種數(shù)據(jù)，包括實時的運行數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備故障信息以及歷史檢修記錄等，這些數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)性[3]，給電力公司帶來了系統(tǒng)運行和數(shù)據(jù)交換上的壓力。狀態(tài)數(shù)據(jù)的不斷拓展以及對于變電的全面監(jiān)控大大增加了狀態(tài)工作和階段性任務(wù)之間的技術(shù)難度。上述難度反映在多源異構(gòu)信息的統(tǒng)一管理和挖掘；設(shè)備工作狀況的多維度、精細(xì)化的評價與預(yù)報；多標(biāo)準(zhǔn)的檢修決策優(yōu)化模式的建立與運用等多個領(lǐng)域[4-5]。

1變電設(shè)備信息處理系統(tǒng)

變電設(shè)備的系統(tǒng)十分復(fù)雜，狀態(tài)特征量眾多，各參量具有不確定性和模糊性，關(guān)系復(fù)雜、相互耦合，這導(dǎo)致難以對設(shè)備運行狀態(tài)進行有效、準(zhǔn)確的評估。設(shè)備運維工作關(guān)鍵要素是設(shè)備的維護和檢修，在運維智能化發(fā)展方向下，現(xiàn)有變電設(shè)備運維檢修的傳統(tǒng)方式是定期檢測、例行維護和事后搶修的運維方法。目前，這種方法已經(jīng)無法解決變電設(shè)備眾多、數(shù)據(jù)量巨大及多系統(tǒng)孤島等問題。因此，數(shù)字化的變電設(shè)備需要直觀、流暢的可視化展示效果[6]。

本文研究利用設(shè)備履歷、隱患、缺陷、狀態(tài)評價等數(shù)據(jù)指導(dǎo)運維人員制定差異化檢修策略，探索如何實現(xiàn)全壽命周期更優(yōu)，以及現(xiàn)場安全管控、運檢成本歸集等實物ID的深化應(yīng)用，開展實物ID示范應(yīng)用建設(shè)。以實物ID為紐帶，貫穿全業(yè)務(wù)，以設(shè)備為視角推動變電生產(chǎn)業(yè)務(wù)全過程的數(shù)字化。

1.1數(shù)據(jù)展示與巡視結(jié)果

系統(tǒng)提供設(shè)備信息頁面，按運維班組、變電站、電壓等級等多層級篩選，并提供實物“ID”為索引查詢設(shè)備的方式，展示接入PMS的設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)。以設(shè)備為對象，多角度展示設(shè)備基本臺賬、設(shè)備履歷、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史缺陷告警、設(shè)備實時視頻等多項數(shù)據(jù)和指標(biāo)，并以此指導(dǎo)設(shè)備制定差異化檢修策略。

系統(tǒng)視頻巡檢產(chǎn)生的巡視結(jié)果，如變電站、巡視類型、任務(wù)名稱、巡視開始結(jié)束時間、巡視結(jié)果等內(nèi)容，與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PowerproductionManagementSystem，PMS）巡視記錄中的字段形成對應(yīng)，可以作為巡視記錄錄入PMS系統(tǒng)中。巡視結(jié)果中可以查看巡檢任務(wù)下所有點位的詳細(xì)的數(shù)據(jù)、圖片和識別后的圖片和識別值，人工可以進行審核和修正，并以此依據(jù)形成點位缺陷，點位缺陷將轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程巡視報告。通過綁定遠(yuǎn)程巡視報告和設(shè)備的關(guān)系，即可以將視頻巡檢中的缺陷和設(shè)備實物ID關(guān)聯(lián)起來。

1.2缺陷記錄

系統(tǒng)監(jiān)測集控站能輔控主站的輔控設(shè)備測點，并將測點關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)的設(shè)備臺賬。當(dāng)測點異常時，信號轉(zhuǎn)發(fā)到系統(tǒng)并產(chǎn)生聯(lián)動告警，提示設(shè)備發(fā)生故障或異常，產(chǎn)生的聯(lián)動告警綁定具體設(shè)備，可跳轉(zhuǎn)到具體的設(shè)備信息頁面。告警粒度具體到設(shè)備，告警將關(guān)聯(lián)設(shè)備實物ID，可形成缺陷記錄。

2功能實現(xiàn)

在集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力上，融合中臺數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)支撐，在設(shè)備信息查詢、設(shè)備遠(yuǎn)程巡視、設(shè)備缺陷管理等方面。同時結(jié)合設(shè)備實物ID，匯聚設(shè)備多角度多方面數(shù)據(jù)查詢，指導(dǎo)集控站設(shè)備監(jiān)控、巡視和運維，實現(xiàn)PMS系統(tǒng)與集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)融合和實物ID深化應(yīng)用。

2.1PMS接入與遠(yuǎn)程系統(tǒng)開發(fā)

PMS管理系統(tǒng)，即裝備（資產(chǎn)）及運維服務(wù)的精益管理。是一個全系統(tǒng)、有效、集約的運維服務(wù)檢修管理及智能化平臺。從電網(wǎng)業(yè)務(wù)資源中臺調(diào)取梳理PMS的各項數(shù)據(jù)，涵蓋基礎(chǔ)臺賬、變電業(yè)務(wù)等多項內(nèi)容作為系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。部署視頻遠(yuǎn)程巡視、圖像識別功能模塊，結(jié)合巡視計劃和巡視記錄，維護實物ID與巡視點位關(guān)系。

2.2多源數(shù)據(jù)匯聚融合

打通主設(shè)備的監(jiān)控主站和輔控主站數(shù)據(jù)，同時加入實物ID屬性，提供設(shè)備信息頁面。按運維班組、變電站、電壓等級等多層級篩選，并提供實物ID為索引查詢設(shè)備的方式，展示接入PMS的設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)。以設(shè)備為對象，多角度展示設(shè)備基本臺賬、設(shè)備履歷、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史缺陷告警、設(shè)備實時視頻等多項數(shù)據(jù)和指標(biāo)，并以此指導(dǎo)運維人員制定差異化檢修策略。

2.3警告缺陷管理

將集控站測點信號關(guān)聯(lián)視頻點位，點位關(guān)聯(lián)設(shè)備實物ID，配置聯(lián)動策略，最終形成告警發(fā)現(xiàn)、缺陷形成的完備流程。能實現(xiàn)三個應(yīng)用場景。場景一：集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以實物ID為索引調(diào)取PMS系統(tǒng)巡視計劃、設(shè)備履歷、缺陷、歷史故障等信息。場景二：集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)備發(fā)生故障或異常時，以實物ID為索引，在PMS系統(tǒng)中自動生成故障（缺陷）記錄。場景三：集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)巡視結(jié)果以實物ID為索引自動錄入PMS系統(tǒng)，形成巡視記錄。

3PMS系統(tǒng)與集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

本文通過調(diào)用業(yè)務(wù)中臺Rest接口的方式，獲取PMS系統(tǒng)中的設(shè)備臺賬和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提取其中的實物ID信息，建立與集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備的映射關(guān)系。并結(jié)合輔控主設(shè)備監(jiān)控實時數(shù)據(jù)、風(fēng)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，具有模型深度融合、指導(dǎo)運維決策、提升巡視質(zhì)效、數(shù)據(jù)流通閉環(huán)等技術(shù)特點。主要應(yīng)用成效如下。

3.1模型深度融合

系統(tǒng)通過實物ID融合PMS系統(tǒng)13種設(shè)備臺賬模型，變電一次設(shè)備記錄35839條，實物ID記錄16648條，提升系統(tǒng)精細(xì)度，增強設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少維護成本。

3.2指導(dǎo)運維決策

以實物ID為紐帶，建立PMS系統(tǒng)與主設(shè)備監(jiān)控、輔控等系統(tǒng)中設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，通過挖掘PMS中設(shè)備缺陷、試驗、巡視、技改、大修、作業(yè)等各方面數(shù)據(jù)，主設(shè)備監(jiān)控、輔控的告警和設(shè)備實時情況，指導(dǎo)運維人員進行綜合決策。

3.3提升巡視質(zhì)效

已接入24座變電站軌道機器人，31座變電站高清視頻，以實物ID為紐帶連接巡視點位與設(shè)備，將巡視點位結(jié)果中設(shè)備狀態(tài)寫入巡視記錄或缺陷記錄。

3.4數(shù)據(jù)流通閉環(huán)

集控站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)自動化巡視體系生成的巡視記錄、缺陷記錄等可以通過實物ID反寫入PMS系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)生成到歸檔流程閉環(huán)。

4結(jié)語

采用基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)、時空多尺度事件關(guān)聯(lián)信息融合的變電設(shè)備故障智能診斷技術(shù)。綜合利用業(yè)務(wù)中臺、SCADA、PMS2.0、巡檢機器人、設(shè)備在線監(jiān)測、用電信息采集等系統(tǒng)產(chǎn)生提供的多源信息，建立具備時序特征、空間分布、歷史累積效應(yīng)的診斷模型，綜合開展變電設(shè)備故障分析，能夠快速準(zhǔn)確實現(xiàn)故障的判斷。

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