電網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一編碼研究及應(yīng)用實踐?

劉有飛 劉 洋 王 濤

（1.國網(wǎng)江西省電力有限公司 南昌 330077）（2.國網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司 承德 067000）（3.國網(wǎng)天津市電力公司 天津 300010）

1 引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大和電力智能化水平的不斷提高，電力設(shè)備的資產(chǎn)規(guī)模變得十分龐大。如何對規(guī)模如此龐大的電網(wǎng)設(shè)備實行有效管控，提升設(shè)備運營效益效率是供電企業(yè)運營管理中的核心課題［1～2］。

由于與電力設(shè)備相對應(yīng)的資產(chǎn)數(shù)據(jù)和電力設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分布在各個不同業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)中，因此各個應(yīng)用系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)整合時首先需要將分布在不同信息化系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行匹配、銜接、以及融合，再通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，精準定位設(shè)備運營中的薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化并統(tǒng)籌制定最合理的設(shè)備管理策略，使得在全生命周期內(nèi)的設(shè)備運營效益效率指標達到最優(yōu)狀態(tài)［3～4］。

對分布在不同信息化系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行匹配銜接時，往往發(fā)現(xiàn)存在諸多困難。這是因為當前各信息化系統(tǒng)分別由不同專業(yè)部門主導(dǎo)建設(shè)，受系統(tǒng)建設(shè)廠家不一、系統(tǒng)功能從滿足本專業(yè)要求出發(fā)等因素的影響，各信息化系統(tǒng)中設(shè)備所對應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)未形成或未遵循統(tǒng)一的標準或規(guī)范，例如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)生成維護等都不盡相同或是有根本的差異，導(dǎo)致了較嚴重信息融合貫通的壁壘，在電力企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生了特有的“信息孤島”問題［5～6］。

解決業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合貫通的前提是對電力設(shè)備進行統(tǒng)一的編碼，使得同一個設(shè)備在不同電力信息系統(tǒng)中均有唯一不變的編碼。通過這個唯一的編碼，可以方便對體量龐大的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行跨專業(yè)匹配、銜接。設(shè)備統(tǒng)一編碼的一些研究成果已見諸于文獻。文獻［7］借鑒了電廠標識系統(tǒng)（KKS）編碼的思想，設(shè)計了“區(qū)域碼+基于KKS編碼的設(shè)備編碼+設(shè)備身份證編碼”電力資產(chǎn)設(shè)備編碼體系，在南方電網(wǎng)公司得到成功應(yīng)用。文獻［8］研究物料統(tǒng)一編碼及應(yīng)用。文獻［9］探討了統(tǒng)一編碼對電力信息化系統(tǒng)構(gòu)建的問題。

本文在上述研究基礎(chǔ)上提出一種創(chuàng)新的編碼系統(tǒng)。該編碼系統(tǒng)采用射頻標簽（RFID）和二維碼標簽作為編碼載體，提出一種統(tǒng)一的編碼思路，在設(shè)備運維和資產(chǎn)管理的應(yīng)用場景中，通過相應(yīng)的識別技術(shù)獲取設(shè)備編碼就能夠直接離線獲取相關(guān)的資產(chǎn)信息，提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行效率，為電力設(shè)備運維等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐。

2 電力設(shè)備全生命周期管理

2.1 電力設(shè)備全生命周期的管理

對分布在變電站、電力調(diào)度中心、配電線路以及終端用戶處的各類電力設(shè)備的全生命周期的管理包括電力設(shè)備運維、停用等相關(guān)操作。電力設(shè)備的全生命周期中運維操作流程［10］如圖1所示。

圖1 電力設(shè)備全生命周期的運維操作流程

電力設(shè)備全生命周期管理中資產(chǎn)管理最重要的任務(wù)之一是在產(chǎn)品生命周期中實現(xiàn)設(shè)備運維數(shù)據(jù)的交換。這是電力公司資產(chǎn)管理部門和設(shè)備運維部門之間交換數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題。

如果有關(guān)電力設(shè)備的資產(chǎn)信息存儲在數(shù)據(jù)庫，并通過設(shè)備編碼和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)相對應(yīng)，則在電力設(shè)備全生命周期的運維操作流程中需要和連接后臺數(shù)據(jù)庫以獲取設(shè)備基礎(chǔ)信息，并實現(xiàn)設(shè)備相關(guān)的所有應(yīng)用系統(tǒng)中電力設(shè)備基礎(chǔ)信息的一致性。

2.2 RFID標簽的應(yīng)用

基于RFID實施的新電力設(shè)備全生命周期控制方案中，使用EPC作為信息載體，使得電力設(shè)備相關(guān)的所有應(yīng)用系統(tǒng)都能夠獲取一致性的設(shè)備信息?；赗FID標簽［11］全局設(shè)備信息服務(wù)過程如圖2所示。

圖2 電力設(shè)備各個相關(guān)部門通過EPC進行數(shù)據(jù)交互

2.3 電力設(shè)備統(tǒng)一編碼思路

由于一些電力設(shè)備是由其他設(shè)備組合而成，因此如何對這些電力設(shè)備進行編碼以便資產(chǎn)清點以及在運維過程中進行設(shè)備的詳細識別，就成為必須面對的問題［12］。例如，低壓配電柜由多個低壓斷路器組成，每個低壓斷路器都有各自的設(shè)備編碼，而低壓配電柜也有自己的設(shè)備編碼。此外電力設(shè)備的經(jīng)濟殘值也是資產(chǎn)管理部門關(guān)注的重點［13］，因為設(shè)備的殘值是設(shè)備是否報廢、是否維修的重要參考依據(jù)。因此在設(shè)備統(tǒng)一編碼中需要集成繼續(xù)使用價值、潛在維修價值以及停用成本等設(shè)備經(jīng)濟信息。

由于上述原因，本文提出電力設(shè)備編碼分為兩個階段：第一階段完成電力的數(shù)字ID的編碼；第二階段在數(shù)字ID的集成上，集成電力設(shè)備的組成序列、電力設(shè)備的繼續(xù)使用價值、電力設(shè)備的潛在維修價值等諸多豐富信息進行數(shù)字編碼，將完成的數(shù)字編碼存入RFID標簽或轉(zhuǎn)變成二維碼粘貼在電力設(shè)備上。

本文采用有向圖［14］來表示電力設(shè)備的組成序列。每個電力設(shè)備都表示為一個有序?qū)Γ?/p>

其中N為代表電力設(shè)備部件或子組件的節(jié)點，E為描述組合約束和組合序列的有向邊集。

在某些復(fù)雜情況下，很難清楚地描述電力設(shè)備的組合序列。這時可以應(yīng)用DPN模型來表示電力設(shè)備的組合序列。使用這個模型，本文可以把電力設(shè)備的不同組合選項描述為一個八元組：

3 電網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一編碼

3.1 在設(shè)備安裝階段和停用階段的編碼流程

雖然可以通過DPN模型來描述電力設(shè)備的組合序列以及使用、維修和停用的經(jīng)濟成本，但在設(shè)備運維階段，存在資產(chǎn)管理部門和設(shè)備運維、設(shè)備調(diào)度部門之間就電力設(shè)備進行直接信息交換的問題。

從電力設(shè)備全生命周期管理角度考慮，需要利用一組在RFID標簽或二維碼標簽中編碼的數(shù)據(jù)，將設(shè)備安裝階段、運維、運行以及停用階段聯(lián)系起來。這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由設(shè)備安裝部門編碼，而設(shè)備運維或電網(wǎng)調(diào)度部門應(yīng)該能夠解碼這些數(shù)據(jù)。編碼原則應(yīng)該很簡單、易實現(xiàn)。數(shù)據(jù)完全在標簽中編碼，無需連接到外部數(shù)據(jù)庫，并且與二維代碼標簽或RFID標簽讀取時間無關(guān)。

本研究提出將基于RFID標簽以及二維碼應(yīng)用于電力設(shè)備的統(tǒng)一編碼，實現(xiàn)對電力設(shè)備安裝、調(diào)度運行、運維以及資產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)集成。電力設(shè)備在完成安裝、驗收、入網(wǎng)運行時，進行編碼，并設(shè)置一個RFID標簽或二維碼標簽。在該標簽中附加設(shè)備規(guī)劃、采購、安裝等已完成各個環(huán)節(jié)的信息，同時集成設(shè)備對象的設(shè)備類型、設(shè)備功能、電壓等級、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、設(shè)備生產(chǎn)廠家、設(shè)備投運年限、設(shè)備安裝使用地點等資產(chǎn)管理信息。

本文所提出的電力設(shè)備數(shù)據(jù)編碼和解碼的原理如圖3所示。在運維以及停用階段，電力設(shè)備的識別可以通過RFID標簽自動完成，或者通過識別二維碼標簽半自動或手動完成。

3.2 統(tǒng)一編碼規(guī)則

電力設(shè)備作為實物資產(chǎn)，自其安裝驗收合格投入運行后，便具備唯一性，且是可量化的。依據(jù)全局唯一性編碼管理的理念與思路，對每個電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字化ID進行統(tǒng)一編碼，作為此設(shè)備的“ID”。首先是建立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)字化ID編碼規(guī)則，從電力設(shè)備安裝驗收這一節(jié)點開始，按照規(guī)則對每個電力設(shè)備賦予全局唯一的數(shù)字化ID，應(yīng)用在設(shè)備使用全生命周期中各個環(huán)節(jié)的信息化系統(tǒng)中，通過這個唯一的數(shù)字化ID，可方便且有效開展跨專業(yè)系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的拼接、匹配。在對電網(wǎng)設(shè)備賦予唯一數(shù)字化ID的前提下，在各個信息化系統(tǒng)內(nèi)，設(shè)備名稱仍可沿用前期專業(yè)化的習慣俗語，或是將設(shè)備名稱作為設(shè)備的一個專業(yè)化屬性，不強制要求不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間設(shè)備名稱必須一致。

圖3 電力統(tǒng)一編碼流程

進行設(shè)備ID編碼設(shè)計時，基本原則是首先要確保設(shè)備ID編碼唯一性，其次，編碼包括必須的信息，可用以較為直觀的檢索或追溯。例如所屬單位、類別、日期等。綜合上述分析，設(shè)計如下25位的設(shè)備ID編碼，如圖4所示。

圖4 電力設(shè)備的數(shù)字化ID

圖4 中ID數(shù)字的1～3位為表示網(wǎng)省公司信息的數(shù)字碼，即設(shè)備登記的源端所在省份，4～6位為表示屬地單位的地址碼，可細分至縣級屬地，1～6位充分借鑒了公民身份編碼的理念；7～8位為數(shù)字識別碼，用以區(qū)分不同的專業(yè)應(yīng)用，如營銷、運監(jiān)、調(diào)度、財務(wù)等；15～16位為設(shè)備物料編碼，可與當前所應(yīng)用的物料編碼相一致；17～20位為設(shè)備出廠日期碼，表示年份及月份；21～24位為設(shè)備出廠流水碼，按數(shù)字序列自動生成；25位設(shè)備ID的校驗碼，用以驗證編碼生成ID的準確性，可采用通用的校驗算法生成。

完成電力設(shè)備ID數(shù)字的編碼后，依據(jù)前文所述的DPN模型，集成電力設(shè)備的組合序列、經(jīng)濟成本形成電力設(shè)備的二維碼編碼和存儲于RFID的編碼數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 電力設(shè)備統(tǒng)一編碼示例

4 應(yīng)用示例

設(shè)備編碼不統(tǒng)一、不規(guī)范，不僅在設(shè)備全生命周期管理過程中帶來諸多不便，同時也對電網(wǎng)生產(chǎn)運行過程的管理帶來了不便。

為提升配網(wǎng)非故障停電精益化管理水平，需要將配網(wǎng)停電申請票與配網(wǎng)倒閘操作票兩項業(yè)務(wù)進行關(guān)聯(lián)，但就目前系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，并不支持此種關(guān)聯(lián)關(guān)系，為打通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)連接壁壘，國網(wǎng)承德供電公司創(chuàng)新設(shè)計并推廣應(yīng)用了“運監(jiān)關(guān)聯(lián)編號”，將系統(tǒng)內(nèi)此前無關(guān)聯(lián)關(guān)系的“配電網(wǎng)日前停電計劃審批流程”與“配網(wǎng)調(diào)度倒閘操作流程”利用“運監(jiān)關(guān)聯(lián)編號”進行匹配，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)的自動關(guān)聯(lián)，為非故障類停電分析提供有效數(shù)據(jù)依據(jù)與支撐。

非故障類停電運監(jiān)關(guān)聯(lián)編號包含四部分：單位（兩位數(shù)字）、日期（四位數(shù)字）、工作分類（兩位數(shù)字）、順序號（兩位數(shù)字），共計十位數(shù)字。編號涵蓋計劃檢修、非計劃檢修及緊急檢修三類。例如：編號 1117121101，“11”代表雙橋供電中心，“1712”代表2017年12月，“11”代表10kV配網(wǎng)常規(guī)檢修、“01”為順序號。

在系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)完畢，導(dǎo)出編號時，系統(tǒng)自動添加地市編碼和檢修類別編碼于非故障類停電運監(jiān)關(guān)聯(lián)編號前，如0101，前兩位的01代表地市公司承德，后兩位01代表計劃檢修。系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化場景如圖5所示。

圖5 設(shè)備統(tǒng)一編碼應(yīng)用實例

非故障類停電運監(jiān)關(guān)聯(lián)編號推廣應(yīng)用后，使得運營監(jiān)測中心獲得了更為詳細的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后可得出非故障類停電中，停電、工作、送電等各環(huán)節(jié)的工作時長，為提升配網(wǎng)非故障停電精益化管理水平，進而提出《計劃停電延時性》分析管理建議奠定基礎(chǔ)。

上述示例實際上采用了設(shè)備操作工單的統(tǒng)一編碼，并非嚴格意義的設(shè)備統(tǒng)一編碼應(yīng)用。這是由于設(shè)備統(tǒng)一編碼目前尚未大面積推廣應(yīng)用，僅能通過操作工單統(tǒng)一編碼，對分散在不同操作環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)串接、匹配。當然，通過操作工單統(tǒng)一編碼的應(yīng)用示例，同樣展現(xiàn)了設(shè)備統(tǒng)一編碼的可行性及重要性。

5 結(jié)語

電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)規(guī)模十分龐大，設(shè)備類別多樣。在設(shè)備全生命周期內(nèi)，對應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)節(jié)，與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散在不同信息化系統(tǒng)中。為了使海量的電力數(shù)據(jù)能夠高效率地開展大數(shù)據(jù)挖掘分析，提高電力設(shè)備運營管理水平提升，需要實現(xiàn)電力設(shè)備統(tǒng)一編碼。本文從全生命周期的電力設(shè)備管理出發(fā)，采用RFID和二維碼技術(shù)，提出了一種集成電力設(shè)備ID、電力設(shè)備組合序列以及電力設(shè)備使用經(jīng)濟成本的創(chuàng)新統(tǒng)一編碼，為各個電力應(yīng)用系統(tǒng)以及電力設(shè)備管理的各個環(huán)節(jié)快速獲取一致性的電力設(shè)備基礎(chǔ)信息提供了較為便捷的方法。最后通過應(yīng)用示例展現(xiàn)了統(tǒng)一編碼對電力運維系統(tǒng)的重要性及必要性，為后續(xù)電力設(shè)備統(tǒng)一編碼大面積實用化推廣提供有益參考。