數(shù)據(jù)可視化在變電運維工作中的探討

摘 要：隨著智能電網(wǎng)建設的不斷推進，國家電網(wǎng)信息化水平快速提高，電力行業(yè)的數(shù)據(jù)量海量增長，標志著電網(wǎng)已步入大數(shù)據(jù)時代。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術與運維方法已經(jīng)不再適合電網(wǎng)的發(fā)展，而大數(shù)據(jù)技術的不斷成熟正在引發(fā)著電力行業(yè)技術的變革，為國家電網(wǎng)企業(yè)創(chuàng)造更多運維價值。本文通過引入數(shù)據(jù)可視化的理論，結(jié)合變電運維的實際，對運維數(shù)據(jù)可視化提出一些建議，為解決變電運維效率的問題提供一定的幫助。

關鍵詞：數(shù)據(jù)可視化；變電運維；信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)資產(chǎn)

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1008-4428（2019）02-0170-02

一、 前言

近幾年，隨著智能變電站網(wǎng)絡系統(tǒng)、現(xiàn)場移動檢修系統(tǒng)、測控一體化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、智能表計等科技項目在電力行業(yè)的廣泛運用，國家電網(wǎng)電力有限公司電力信息化的水平正在朝著信息系統(tǒng)的方向長足發(fā)展。在變電運維的工作環(huán)境背景下，智能電網(wǎng)不僅承載著電力系統(tǒng)的電力流，也將承載著大量電力業(yè)務上的信息流和業(yè)務流。變電站作為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的關鍵節(jié)點和重要保衛(wèi)對象，囊括了大量的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。如何增強變電站內(nèi)數(shù)據(jù)室的整合分析能力，達到變電運維的數(shù)據(jù)可視化，突破變電站信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壁壘，對變電站內(nèi)智能高效運維乃至電力系統(tǒng)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行都有著實際而重要的戰(zhàn)略意義。

二、 變電運維的重要性及工作難點

（一）變電運維的重要性

國家電網(wǎng)變電運維專業(yè)是一種對變電站內(nèi)設備進行常規(guī)和故障診斷的專業(yè)。當所轄變電站運行的電力設備出現(xiàn)異常情況時，變電運維人員首先需要到達現(xiàn)場對故障的電力設備進行定性的分析和正確描述，然后向上級調(diào)控中心部門反饋故障情況，并在有必要的情況下進行初步處理或有效隔離故障電力設備的故障點。變電運維工作的成效在于是否能做到電力設備出現(xiàn)異常情況的事前控制，包括電力設備老化、設備異常隱患、現(xiàn)場工作危險點等巡視和檢修工作的事前控制。所以，變電運維工作的重要性和價值在于如何在電力設備老化和故障前最大化地減少負面性的電力系統(tǒng)安全影響和電力經(jīng)濟損失。

（二）變電運維的工作難點

從變電運維的現(xiàn)場實際情況上看，現(xiàn)階段變電運維的工作難點主要集中在站間距離大、巡視時間短、操作效率要求高等方面的問題上。這些運維問題除了通過增加變電運維人員的數(shù)量來解決外，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方面也有一定的解決思路。變電站內(nèi)有些問題的萌芽并不是出現(xiàn)在變電運維的階段，而是出現(xiàn)在變電站啟動前相關隱蔽工程的施工中。隨著基建部門相關的隱蔽工程的完成，現(xiàn)場運維人員需要的很多運維基礎數(shù)據(jù)都被隱藏了。除此以外，當今變電站巡視的數(shù)據(jù)載體和數(shù)據(jù)類型多種多樣，使得人工抄錄的運維數(shù)據(jù)難以被提取和整理到信息系統(tǒng)中，同時很多看上去不太重要的數(shù)據(jù)也因為側(cè)重點方面的因素被忽略，這在時間上和信息量上對變電運維數(shù)據(jù)的處理分析造成一定的影響，不利于數(shù)據(jù)的挖掘和分析。究其原因，主要是因為人工巡視存在局限性和信息系統(tǒng)沒有被深度開發(fā)，在智能電網(wǎng)的環(huán)境下，變電站現(xiàn)場存在的數(shù)據(jù)非常之多，不僅需要人工進行記錄，還需要設備的自動記錄來完成，更需要信息系統(tǒng)深度的分析和處理。

三、 數(shù)據(jù)可視化的理論

數(shù)據(jù)可視化指綜合運用計算機圖形學、圖像、人機交互等技術，將采集或模擬的數(shù)據(jù)映射為可識別的圖形、圖像、視頻或動畫，并允許用戶對數(shù)據(jù)進行交互分析的理論、方法和技術。數(shù)據(jù)可視化洞悉蘊含在數(shù)據(jù)中的現(xiàn)象和規(guī)律，并通過可視表達增強人們完成某些任務的效率。針對復雜環(huán)境的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析或數(shù)據(jù)挖掘方法一般是對數(shù)據(jù)的簡化和抽象，人為舍去了部分無用的數(shù)據(jù)，結(jié)果隱藏了數(shù)據(jù)集真實的結(jié)構(gòu)，造成“幸存者偏差”的現(xiàn)象。如今在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，所需處理的數(shù)據(jù)量越來越大、數(shù)據(jù)復雜性更高，數(shù)據(jù)可視化需要還原或增強數(shù)據(jù)中的全局結(jié)構(gòu)和具體細節(jié)。

四、 數(shù)據(jù)可視化在運維中的方法探討

變電運維工作圍繞著電力安全展開，而國家電網(wǎng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)嚴格控制在內(nèi)網(wǎng)中流通，使得運維工作中內(nèi)部數(shù)據(jù)的流通得到了有效保障，為變電運維中的數(shù)據(jù)可視化提供了基礎和可能。

（一）建立有效的系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)時代下建立有效的信息系統(tǒng)具有非常重要的戰(zhàn)略意義。最初的信息系統(tǒng)只是幫助企業(yè)完成事務性的數(shù)據(jù)整理歸納工作，而現(xiàn)在的信息系統(tǒng)已發(fā)展到對企業(yè)、組織的基層運行、中層的組織管理提供支持，并對高層的決策產(chǎn)生戰(zhàn)略性的影響，并且隨著互聯(lián)網(wǎng)信息化技術和時代的發(fā)展，現(xiàn)代信息技術和信息系統(tǒng)對組織的作用將會不斷加強。在變電運維中，大量的變電運維數(shù)據(jù)散落在變電站設備的各個角落中，人工進行全數(shù)據(jù)的記錄、處理、分析、類比、歸檔不太現(xiàn)實，不能把握電力設備運行的全壽命周期，并且每個變電站的運維數(shù)據(jù)保存在單一的變電運維班組，不利于對變電運維的數(shù)據(jù)進行調(diào)用和展開可持續(xù)的統(tǒng)計分析和趨勢研究。所以需要一個有效的綜合信息系統(tǒng)，用于整合變電站內(nèi)各方面的數(shù)據(jù)，形成一系列內(nèi)容全面的數(shù)據(jù)庫，有利于本專業(yè)和其他專業(yè)的人員對變電站內(nèi)設備的安全運行進行定量的分析。

現(xiàn)階段國家電網(wǎng)PMS2.0的生產(chǎn)管理系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于變電運維管理中，而安防系統(tǒng)正在通過另一套系統(tǒng)進行構(gòu)建。生產(chǎn)管理系統(tǒng)和安防系統(tǒng)可以相互結(jié)合，形成一種更具兼容性的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)。這種系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)不僅使變電運維采集的數(shù)據(jù)上行得更為靈活方便，還能使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)下行到各個運維班組的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，使運維數(shù)據(jù)的指導意義更加地高效全面。如圖1所示，在以安防系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)為構(gòu)架的系統(tǒng)群中，建立一個核心數(shù)據(jù)庫，并建立若干條數(shù)據(jù)網(wǎng)層，使兩個輸入系統(tǒng)和各個輸出系統(tǒng)能夠有效傳輸運維數(shù)據(jù)信息。各個運維數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)應分別擁有斷路器壓力數(shù)據(jù)可視化、電流互感器壓力可視化、避雷器動作電流數(shù)據(jù)可視化、紅外測溫數(shù)據(jù)可視化、變電站鳥巢數(shù)據(jù)可視化、站內(nèi)通用資料（規(guī)程、典操、圖紙）調(diào)用可視化等功能，并具有人性化的操作界面。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要通過圖形、動畫的方法為運維人員提供數(shù)據(jù)規(guī)律，以便于運維人員對缺陷規(guī)律、巡視周期、巡視重點和操作配置等各個方面進行有效決策，以提高變電運維質(zhì)量和效率。

（二）開發(fā)企業(yè)內(nèi)部的智能移動終端

要實現(xiàn)變電運維數(shù)據(jù)可視化，需要在信息系統(tǒng)的基礎上開發(fā)智能移動終端，以解決變電站現(xiàn)場實際的數(shù)據(jù)量問題和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。變電站內(nèi)電力設備故障與設備自身的屬性、運行工況和運行年限有關，也與當?shù)氐臍庀笄闆r、氣候環(huán)境等因素相關。人工或儀器采集的運維數(shù)據(jù)不僅應包括設備正常和異常時出現(xiàn)的各類數(shù)值，同時還應包含如地理信息、天氣、現(xiàn)場溫度與濕度等大量的相關數(shù)據(jù)，以便于進行全面而有效的數(shù)據(jù)相關性分析。所以智能移動終端需要自帶地理環(huán)境自動檢測或獲取功能，并能處理圖片、視頻等半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。開發(fā)內(nèi)部智能設備有利于提高國家電網(wǎng)的科技水平和保證國家電網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全，同時也方便系統(tǒng)接納數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)，減少了手機設備上的快餐數(shù)據(jù)和不安全數(shù)據(jù)。

（三）提高運維人員的水平

變電運維數(shù)據(jù)可視化的前提是變電運維數(shù)據(jù)可靠性。在系統(tǒng)還沒有進行實時采集運維數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)無法對變電站設備運行的全過程進行監(jiān)控，這時候仍需要變電運維人員保證自己采集的運維數(shù)據(jù)的正確性。變電運維人員的數(shù)量、運維工作經(jīng)驗、數(shù)據(jù)采集和整理操作熟練度以及人員的生理、心理素質(zhì)、責任心都會對系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。當人員的運維效率低時，電力設備的隱患不一定能夠及時發(fā)現(xiàn)，可能會導致很大的事故，造成國家電網(wǎng)在社會上的負面影響。所以國家電網(wǎng)需要對變電運維人員進行持續(xù)而有效的培訓，以增強運維人員在數(shù)據(jù)核實、數(shù)據(jù)糾錯、輔助協(xié)同等方面的能力，最終達到提高運維人員的工作經(jīng)驗和操作熟練度和增強、鞏固運維人員的責任意識和工作態(tài)度，減少變電站內(nèi)運維數(shù)據(jù)的“檸檬市場”效應，在最大的程度上實現(xiàn)運維數(shù)據(jù)錄入的精準度和高效性。

五、 數(shù)據(jù)的保密性探討

變電站的安全生產(chǎn)工作是電力系統(tǒng)安全運行的一個重要保障，這個重要保障不僅包括現(xiàn)場設備的安全運行維護和倒閘操作工作，還包括變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的安全保存和傳輸工作。在變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的安全保存和傳輸工作上，僅對內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境的接觸面上切斷數(shù)據(jù)的流通性是不夠的，還要做好市場環(huán)境下系統(tǒng)研發(fā)的保密工作。具體來說，國家電網(wǎng)變電運維數(shù)據(jù)市場研發(fā)的組織者應該對廠家的研發(fā)進行定性的要求，明確實現(xiàn)那些功能和哪些人性化數(shù)據(jù)，而不是直接提出系統(tǒng)研發(fā)的定量要求。當廠家研發(fā)的系統(tǒng)需要運用數(shù)據(jù)進行定量測試時，組織者應提供失去時效性的運維數(shù)據(jù)，而不是直接把整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)交給廠家。這樣做的好處是不僅保證了近期數(shù)據(jù)的保密性，而且能夠?qū)⒔跀?shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析后得到的結(jié)論和趨勢曲線進行對比，驗證廠家系統(tǒng)開發(fā)的正確性和合理性。

六、 小結(jié)

隨著大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈時代的到來，數(shù)據(jù)挖掘能夠為國家電網(wǎng)和電力行業(yè)帶來顯著的財富價值，在企業(yè)內(nèi)部的應用也將極大地提高電力企業(yè)的運營效率和營收能力，并帶來規(guī)模效應。變電運維側(cè)重于將大數(shù)據(jù)技術應用在變電站的常規(guī)維護管理中。在變電運維中引入數(shù)據(jù)可視化的功能，建立一整套具有兼容性的系統(tǒng)，并運用科學技術手段進行記錄，不僅能夠提高現(xiàn)場運維效率，有效減少電力系統(tǒng)負面安全影響和經(jīng)濟損失，而且能夠為變電站進一步的智能化做好積極準備，實現(xiàn)站內(nèi)設備連續(xù)性數(shù)據(jù)統(tǒng)計，揭示數(shù)據(jù)規(guī)律變化，深度挖掘數(shù)據(jù)，并科學精準地安排運維工作，將能夠徹底解決變電運維質(zhì)量較低和人員數(shù)量不足等問題。

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作者簡介：

袁偉，男，湖北武漢人，東南大學經(jīng)濟管理學院，國網(wǎng)宣城供電公司工程師，研究方向：變電運維與經(jīng)濟管理。