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    城市電網(wǎng)地下管線智能運(yùn)行監(jiān)控與安全預(yù)警系統(tǒng)研究

    2019-09-13 03:13:22鋒,馬
    通信電源技術(shù) 2019年8期
    關(guān)鍵詞:電纜管線檢修

    馬 鋒,馬 潔

    ( 國(guó)電南瑞科技股份有限公司,江蘇 南京 211106)

    0 引 言

    隨著智慧城市建設(shè)步伐的推進(jìn),城市地下電纜的應(yīng)用逐漸普及,電纜線路規(guī)模迅速擴(kuò)大。在電纜網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下,排管通道內(nèi)空間狹小,環(huán)境復(fù)雜,主要敷設(shè)中低壓配電電纜,管理仍然采用傳統(tǒng)的人工主導(dǎo)方式,設(shè)備管理模式粗放,人員勞動(dòng)強(qiáng)度大,在線監(jiān)控、帶電檢測(cè)、人員巡視及檢修試驗(yàn)等數(shù)據(jù)應(yīng)用依然需要人工統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及分析,缺少智能化的分析系統(tǒng),數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用得不到體現(xiàn),工程規(guī)劃、項(xiàng)目施工、臺(tái)帳梳理及資源管理不能得以直觀地展示和利用,難以滿足對(duì)地下管線的高效、智能、精細(xì)化的管理要求。

    電纜入地能改善城市面貌,提升地價(jià),電纜入地政策已逐漸放開(kāi),北京、南京、太原及西安等城市電纜化率均已達(dá)60%以上,預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)逐步提高,城市電網(wǎng)安全運(yùn)行面臨新的形勢(shì)。

    鑒于此,從實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能管理兩個(gè)方面出發(fā),經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)咨詢及方案討論確認(rèn)技術(shù)可行后將線下的人工主導(dǎo)工作轉(zhuǎn)換成新的應(yīng)用功能,為電力管線運(yùn)維管理人員提供“自動(dòng)化監(jiān)控、智能化管理”的技術(shù)支撐手段。實(shí)現(xiàn)地下管線管理的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、智能化,提升設(shè)備運(yùn)行水平及電網(wǎng)供電保障能力。

    1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    針對(duì)電力電纜運(yùn)行維護(hù)的業(yè)務(wù),建立統(tǒng)一應(yīng)用模型,形成全業(yè)務(wù)覆蓋的應(yīng)用體系架構(gòu)?;趹?yīng)用體系架構(gòu),以數(shù)字化形式清晰表述電纜、通道及附屬設(shè)施的結(jié)構(gòu)及特征,實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)仿真分析。通過(guò)對(duì)電力電纜運(yùn)維管理業(yè)務(wù)的分析梳理,建立從電纜規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備管理、運(yùn)維管理及檢修管理的電纜全生命周期管理的支撐管理系統(tǒng),總體業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

    圖1 總體業(yè)務(wù)架構(gòu)

    結(jié)合地上、地下的地理信息數(shù)據(jù),提供量測(cè)分析、交叉跨越分析、挖方分析及剖面分析等專題分析功能;通過(guò)規(guī)劃建設(shè)管理,提供電纜建設(shè)過(guò)程中設(shè)計(jì)圖紙管理、變更管理、進(jìn)度管理、安全管理、質(zhì)量管理及竣工驗(yàn)收等業(yè)務(wù)支撐;根據(jù)統(tǒng)一應(yīng)用模型,建立相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)臺(tái)賬管理、缺陷與故障管理、模型管理及變更管理等;研究利用設(shè)備模型數(shù)據(jù),結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、巡視記錄及設(shè)備缺陷等信息,輔助制定巡視計(jì)劃;研究設(shè)備試驗(yàn)、設(shè)備檢修、檢修資源管理、應(yīng)急預(yù)案管理、異常狀態(tài)診斷、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及檢修計(jì)劃輔助制定,支撐電纜檢修管理業(yè)務(wù)[3]。

    2 基于深度學(xué)習(xí)的安全預(yù)警模型

    借助智能傳感設(shè)備的安裝與應(yīng)用,可獲得海量精細(xì)化數(shù)據(jù)。有效利用這些海量數(shù)據(jù),并結(jié)合大數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決電力系統(tǒng)復(fù)雜、高維問(wèn)題將成為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)[1]。圖2為基于深度學(xué)習(xí)的安全預(yù)警模型。

    圖2 基于深度學(xué)習(xí)的安全預(yù)警模型

    深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型由于其強(qiáng)大的非線性、高維數(shù)據(jù)處理能力而獲得廣泛應(yīng)用。深度信念網(wǎng)絡(luò)作為一種有效的深度學(xué)習(xí)方法,在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中逐漸引起學(xué)者關(guān)注。深度信念網(wǎng)絡(luò)由多層受限玻爾茲曼機(jī)(Restricted Boltzmann Machine,RBM)堆疊組成,首先采用對(duì)比散度(Contrastive Divergence,CD)算法逐層訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)參數(shù),然后基于誤差反向傳播對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào),最終獲得參數(shù)最優(yōu)解。而RBM作為一種有效的特征處理方法,能夠勝任地下管線安全預(yù)警高維、復(fù)雜題的求解[2]。

    3 基于三維技術(shù)的可視化展示

    利用電纜勘測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)電纜管線分布信息、電纜運(yùn)行信息及歷史統(tǒng)計(jì)信息等從靜態(tài)、二維平面、孤立數(shù)據(jù)的展示方式向動(dòng)態(tài)、三維立體、虛擬實(shí)際場(chǎng)景的展示方式轉(zhuǎn)變。圖3為三維可視化示意圖。利用三維技術(shù)建立地面建筑和道路模型、地下管線模型,將三維地理信息、設(shè)備運(yùn)行信息、環(huán)境信息、視頻圖像、預(yù)警報(bào)警信號(hào)及巡檢信息等內(nèi)容進(jìn)行融合,統(tǒng)一在三維可視化平臺(tái)進(jìn)行集中展現(xiàn),提升精益化管理水平。

    在三維場(chǎng)景中選擇任意兩條管線,可以計(jì)算出選中管線間的水平距離和垂直距離??芍庇^地描述地下電纜及通道之間、電力設(shè)施和其他市政管線之間的精確相對(duì)位置,面對(duì)城市突發(fā)應(yīng)急事故,工作人員可第一時(shí)間了解災(zāi)害發(fā)生地周邊管線的分布情況,快速協(xié)調(diào)調(diào)用相關(guān)資源并完成應(yīng)急處置。

    4 基于GIS系統(tǒng)的地下電纜實(shí)時(shí)監(jiān)控

    通過(guò)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控軟件,接入電纜設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、電纜運(yùn)行環(huán)境信息、輔助設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及視頻信息等,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在地理圖上進(jìn)行展示,實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜及通道狀態(tài)的全天候在線自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);開(kāi)發(fā)分級(jí)、分類智能告警和故障信息自動(dòng)分析軟件,發(fā)現(xiàn)反映電纜運(yùn)行異常信息,結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)對(duì)異常位置進(jìn)行準(zhǔn)確快速定位,便于及時(shí)采取檢修維護(hù)措施,避免線路事故,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,為安全運(yùn)行提供保障[4]。

    5 結(jié) 論

    本文闡述了地線管線智能運(yùn)行監(jiān)控與安全預(yù)警系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)設(shè)計(jì),結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法給出了一種適用于城市地下管線的安全預(yù)警模型。這為城市地下管線的運(yùn)維管理提供了一個(gè)解決方案,可為城市地下管線運(yùn)行監(jiān)控與安全預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。

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