基于大數(shù)據(jù)的輸變電設備狀態(tài)預警系統(tǒng)架構研究

2017-03-11 18:57:04 電力信息與通信技術　點擊量：評論 (0)

摘要：為了支撐輸變電設備狀態(tài)大數(shù)據(jù)的應用需求,提高電網公司運檢業(yè)務工作成效,文章圍繞業(yè)務需求和輸變電設備狀態(tài)預警系統(tǒng)體系架構,梳理了電網公司運檢部門的大數(shù)據(jù)業(yè)務需求,并分類提出了支撐各項需求的詳細功能

1.3 典型應用

1)通道環(huán)境分析與預警。綜合利用氣象信息、地理信息、氣象探測站資料、在線監(jiān)測信息、輸變電設備基礎臺賬和歷史運維信息,通過建模分析實現(xiàn)所有通道環(huán)境的精細化預測和輸變電設備風險預測,并以三維圖像動態(tài)展示通道環(huán)境的精細化預測結果,在地理信息系統(tǒng)中給出災害的高發(fā)區(qū)、高發(fā)期提示。

2)設備故障模式識別。接入直升機、機器人、帶電檢測、可穿戴設備和其他巡檢設備的攝影、攝像下的數(shù)字圖像、序列圖像和紅外圖像信息,對已知設備、線路隱患和故障圖片進行分類分析,提取特征,建立識別或檢測模型,實現(xiàn)故障的圖像診斷,以圖片標識展示異常或故障圖像識別及故障診斷結果。

3)設備重載預警。通過提取調度OMS系統(tǒng)數(shù)據(jù),實現(xiàn)重載線路、重載變壓器實時負荷的統(tǒng)計與分析,推送當前各電壓等級重載設備清單。結合多源信息數(shù)據(jù),如設備負荷率、投運時間、生產廠家、歷史缺陷故障信息、狀態(tài)評價結果、運行環(huán)境數(shù)據(jù)、運行時長、帶電檢測結果等多種因素,同時對變壓器油溫歷史數(shù)據(jù)進行分析,獲知各變壓器油溫變化規(guī)律及冷卻器運行工況,通過氣溫預測數(shù)據(jù)、負荷預測數(shù)據(jù)、基礎油溫、冷卻器工況,對3日內變壓器油溫進行預測和預警,綜合分析不同地域重載設備的分布狀況,以圖表形式顯示、分析重載設備同期歷史負荷變化曲線,對運行風險相對較大的設備在系統(tǒng)中予以提示。

2 體系架構設計

輸變電設備狀態(tài)預警系統(tǒng)體系架構以國家電網公司輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)標準化設計方案為基礎,從總體架構、數(shù)據(jù)架構、技術架構和物理架構4個方面提出支撐系統(tǒng)業(yè)務需求的體系架構設計方案,并采用大數(shù)據(jù)技術對存儲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一建模、管理與分析,以解決海量數(shù)據(jù)融合及設備狀態(tài)預警的時效性問題。

2.1 總體架構

輸變電設備各類監(jiān)測數(shù)據(jù)通過站內狀態(tài)接入控制器(Condition Access Controller,CAC)或狀態(tài)監(jiān)測代理(Condition Monitoring Agent,CMA)上傳給網省公司狀態(tài)接入網關(Condition Acquisition Gateway,CAG)進行存儲與加工,并為網省公司PMS提供數(shù)據(jù)服務。加工后的數(shù)據(jù)與PMS數(shù)據(jù)將在網省側數(shù)據(jù)中心匯總,其中,調度、覆冰等其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)將由PMS直接提供。網省側數(shù)據(jù)利用企業(yè)服務總線(Enterprise Service Bus,ESB)與狀態(tài)預警系統(tǒng)主站進行交互,同時在系統(tǒng)主站接入無人機、直升機以及部分其他監(jiān)測數(shù)據(jù)。考慮到數(shù)據(jù)的安全性,監(jiān)測數(shù)據(jù)需在異地作容災備份,數(shù)據(jù)的異地容災備份可利用現(xiàn)有的容災資源,選擇其他城市的容災中心存放監(jiān)測數(shù)據(jù)。輸變電設備狀態(tài)預警系統(tǒng)總體架構如圖3所示。

圖3 輸變電設備狀態(tài)預警系統(tǒng)總體架構

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

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

對于局放監(jiān)測、紅外監(jiān)測等目前無法接入CAC的監(jiān)測數(shù)據(jù),依托自主設計的監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取/轉換裝置處理。該裝置具備各類監(jiān)測裝置的接入接口,能夠按照接口規(guī)范將特高壓站內帶電檢測、在線監(jiān)測、機器人巡檢、氣象數(shù)據(jù)等各類監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一獲取,并按規(guī)范對數(shù)據(jù)進行標準化轉換、預處理,實現(xiàn)跨平臺交互共享。數(shù)據(jù)獲取/轉換裝置技術路線如圖4所示。