配電網(wǎng)數(shù)字化運(yùn)維研究

楊永震

摘要：根據(jù)目前配電網(wǎng)業(yè)務(wù)及信息系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合配電網(wǎng)新設(shè)備投入、設(shè)備巡視、設(shè)備檢修和故障搶修業(yè)務(wù)，提出設(shè)備臺(tái)賬自動(dòng)關(guān)聯(lián)、巡視記錄實(shí)時(shí)錄入、檢修計(jì)劃自動(dòng)生成及故障搶修自動(dòng)定位四個(gè)著力點(diǎn)，以期實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)字化運(yùn)維。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);數(shù)字化;運(yùn)維

引言

“數(shù)字電網(wǎng)”是一種基于信息化技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)進(jìn)行仿真的處理，其主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)的集中化管理，整合電網(wǎng)數(shù)據(jù)，提高電網(wǎng)反應(yīng)效率，增強(qiáng)電網(wǎng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。在計(jì)算機(jī)上，整個(gè)電網(wǎng)可以通過(guò)圖形的方式在屏幕上顯示出來(lái)，并根據(jù)需要提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這就使得電網(wǎng)管理變得更加直觀，也可以說(shuō)是一場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)管理的信息化革命。利用無(wú)人機(jī)開(kāi)展臺(tái)區(qū)勘測(cè)，取代傳統(tǒng)測(cè)量，并在勘測(cè)過(guò)程中獲取地形、地面建筑、樹(shù)木、農(nóng)田等信息，自動(dòng)建立實(shí)景三維地理模型，同時(shí)利用GIS地形信息系統(tǒng)獲取所有模型坐標(biāo)、高程信息。建立電網(wǎng)設(shè)備模型庫(kù)，利用實(shí)景三維地圖開(kāi)展路徑選擇、桿塔架設(shè)等電力設(shè)計(jì)工作，并按《20kV及以下配電網(wǎng)工程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)》自動(dòng)生成成果標(biāo)準(zhǔn)文件，達(dá)到數(shù)字化建設(shè)要求。同時(shí)，結(jié)合設(shè)備全生命周期管理、工程建設(shè)管理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展校驗(yàn)、模擬等功能輔助開(kāi)展數(shù)字化電網(wǎng)管理，促進(jìn)配電網(wǎng)工程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)完善等工作。

1配電網(wǎng)的數(shù)字化建設(shè)

1.1地理信息三維建模

數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵在于開(kāi)展數(shù)字化設(shè)計(jì)，數(shù)字化設(shè)計(jì)在于對(duì)影響電網(wǎng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素利用三維可視化技術(shù)進(jìn)行采集展示，包括了地形、建筑、樹(shù)木、河流等真實(shí)位置、高程等信息。由人工主導(dǎo)的傳統(tǒng)三維建模由于成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，不利于大規(guī)模的電網(wǎng)數(shù)字化建模開(kāi)展。本采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)完成工程所在地真實(shí)景物三維建模，可在短時(shí)間內(nèi)完成臺(tái)區(qū)地景采集、成像工作。傾斜攝影在實(shí)測(cè)中地面分辨率宜優(yōu)于2.5m，比例尺達(dá)到1∶2000，滿(mǎn)足《20kV及以下配電網(wǎng)工程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)》地面影像要求。并且可直接在三維地景中開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，滿(mǎn)足快速數(shù)字化設(shè)計(jì)要求，縮短工程數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)可支持設(shè)計(jì)、施工、竣工所有桿塔位置等信息展示，便于工程變更等管理要求。

1.2DOM數(shù)字正射影像圖生成

DOM即DigitalOrthophotoMap的簡(jiǎn)稱(chēng)，漢譯為數(shù)字正射影像圖，其主要是通過(guò)對(duì)航空航天像片進(jìn)行數(shù)字化的微分糾正、鑲嵌，來(lái)獲得所需數(shù)字正射影像集的技術(shù)。一方面具有高度的直觀影像特征，同時(shí)又具有地圖幾何精度，在電網(wǎng)的信息化管理中具有高度的適用性。不過(guò)從技術(shù)層面來(lái)看，DOM的制作是相對(duì)復(fù)雜的，目前必須借助相關(guān)影像軟件才可生成，本由于采用傾斜攝影建立了數(shù)字化影像，以滿(mǎn)足正射影像圖采集要求，可直接對(duì)光學(xué)正射影像圖進(jìn)行影像掃描數(shù)字化，再經(jīng)幾何糾正就能獲取數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)。操作人員只需在傾斜模型上框選需要生成數(shù)字正射影像圖的范圍，即自動(dòng)生成為相關(guān)圖紙，方便快捷。

1.3DEM數(shù)字高程模型生成

DEM數(shù)字高程模型是通過(guò)有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面地形的數(shù)字化模擬（即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達(dá)），其是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型。本采用傾斜攝影直接獲取了地面高程信息，直接生成了可用于編輯的數(shù)字高程模型。

1.4DLG基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)獲取

DLG是數(shù)字線劃地圖，其同樣也具有較為強(qiáng)大的功能，可以進(jìn)行疊加、量測(cè)、檢查，或是進(jìn)行查詢(xún)、漫游、放大。而且其數(shù)據(jù)量并不是非常大，在分層方面容易進(jìn)行處理，可以較為高效地生成專(zhuān)題地圖。DLG的應(yīng)用主要是可以滿(mǎn)足地理信息系統(tǒng)中對(duì)空間的分析需求，具有一定的智能化特性。其地圖地理內(nèi)容以及坐標(biāo)系統(tǒng)和精度、投影、分幅等，和同比例尺地形圖可以保持高度一致，所需要的原始資料主要包括地形圖、高分辨率衛(wèi)片以及航片、外業(yè)數(shù)據(jù)采集等，本基于三維地圖開(kāi)展單體化技術(shù)，對(duì)房屋、樹(shù)木、道路、河流等要素進(jìn)行自動(dòng)解析標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合高程信息，自動(dòng)生成區(qū)域內(nèi)的DLG數(shù)字線劃地圖。

1.5電網(wǎng)專(zhuān)題數(shù)據(jù)制作

電網(wǎng)專(zhuān)題數(shù)據(jù)包括了污穢區(qū)、氣象區(qū)、覆冰區(qū)、震區(qū)、雷害區(qū)、規(guī)劃區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、礦區(qū)等數(shù)據(jù)。提供區(qū)域標(biāo)注功能，采用人工標(biāo)注形式在三維地形圖上開(kāi)展化區(qū)域標(biāo)注，各區(qū)域以顏色區(qū)分并且長(zhǎng)期保存，便于查詢(xún)及管理。同時(shí)，可在數(shù)字線劃地圖或DOM數(shù)字正射影像圖中疊加生成，滿(mǎn)足使用要求。

1.6電力設(shè)備數(shù)字化模型制作

配電線路工程數(shù)字化模型包括架空線路設(shè)備設(shè)施模型及屬性，按《20kV及以下配電網(wǎng)工程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)》要求，本次臺(tái)區(qū)工程對(duì)所用桿塔統(tǒng)一開(kāi)展B類(lèi)模型（根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施實(shí)際尺寸進(jìn)行制作的電網(wǎng)實(shí)體外部主體結(jié)構(gòu)及部件的模型，部分部件可采用能反映電網(wǎng)實(shí)物基本色調(diào)、飽和度、亮度等特征的通用紋理，模型尺寸與實(shí)際誤差宜小于0.5m且小于實(shí)際尺寸的5%進(jìn)行建設(shè)工作，包括南方電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)V2.0臺(tái)架變模型、10kV部分桿塔模型、低壓桿塔模型，絕緣子、桿塔拉線、接地裝置等設(shè)備。模型可組合使用，便于后期不同工程開(kāi)展桿塔架設(shè)，設(shè)備參數(shù)信息可在系統(tǒng)中進(jìn)行填寫(xiě)。通過(guò)對(duì)模型選擇達(dá)到快速模型架設(shè)功能。結(jié)合三維地理信息開(kāi)展全仿真數(shù)字化三維設(shè)計(jì)。

1.7設(shè)備空間位置獲取

采用GIS地理信息系統(tǒng)為底層，結(jié)合北斗坐標(biāo)系統(tǒng)，采用2000大地坐標(biāo)系統(tǒng)作最終成果坐標(biāo)數(shù)據(jù)。同時(shí)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)RTK坐標(biāo)采集模式，最終可在軟件中開(kāi)展多坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，并且所有設(shè)備都可自動(dòng)生成位置坐標(biāo)、高程信息，按相關(guān)表格要求自動(dòng)導(dǎo)出設(shè)備的空間位置信息。應(yīng)具備相關(guān)數(shù)據(jù)，軟件還可擴(kuò)展支持電力線路快速斷面生成、校驗(yàn)等相關(guān)輔助功能，方便設(shè)計(jì)、評(píng)審等相關(guān)要求。

2配電網(wǎng)的數(shù)字化運(yùn)維

2.1設(shè)備臺(tái)賬自動(dòng)關(guān)聯(lián)

目前國(guó)家電網(wǎng)公司設(shè)備采購(gòu)是由各供電單位提需求，通過(guò)物資公司匯總，統(tǒng)一招標(biāo)采購(gòu)并配送給各供電單位。在這個(gè)過(guò)程中，物資采購(gòu)系統(tǒng)中采購(gòu)的設(shè)備的臺(tái)賬信息如果能夠根據(jù)項(xiàng)目編號(hào)與該項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的檢修計(jì)劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，而地理信息則通過(guò)相應(yīng)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)就可以減少業(yè)務(wù)人員負(fù)擔(dān)，同時(shí)可以滿(mǎn)足電網(wǎng)管理人員及其他協(xié)同部門(mén)對(duì)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和及時(shí)性的要求。

2.2巡視記錄實(shí)時(shí)錄入

開(kāi)發(fā)PDA或手機(jī)APP終端軟件，通過(guò)普及PDA巡檢、建設(shè)4G專(zhuān)網(wǎng)，使業(yè)務(wù)人員在巡視過(guò)程中將巡視結(jié)果在線實(shí)時(shí)錄入生產(chǎn)管理系統(tǒng)，避免業(yè)務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)手工記錄、回所重復(fù)錄入的工作。此外在考核機(jī)制上要進(jìn)一步優(yōu)化，讓信息系統(tǒng)真正成為服務(wù)業(yè)務(wù)人員、減輕業(yè)務(wù)人員負(fù)擔(dān)的助手，而不是管理人員指標(biāo)考核的工具。

2.3檢修計(jì)劃自動(dòng)生成

建立設(shè)備全生命周期健康檔案并開(kāi)發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)功能，將設(shè)備從投入開(kāi)始的運(yùn)行狀況、巡視記錄、檢修檢錄、故障記錄以及當(dāng)前健康分值全部保存下來(lái)。設(shè)備初始健康分值設(shè)置為100分，投運(yùn)后的巡視記錄、檢修記錄、故障記錄以及投運(yùn)年限、每年運(yùn)行狀況評(píng)估等都賦予相應(yīng)的加減分?jǐn)?shù)，如此可以建立配電設(shè)備健康檔案庫(kù)，健康水平較差的設(shè)備應(yīng)優(yōu)先列入檢修計(jì)劃或項(xiàng)目?jī)?chǔ)備。生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備健康檔案和電網(wǎng)調(diào)度信息，可自動(dòng)生成檢修計(jì)劃，并報(bào)送各級(jí)審批。

2.4故障搶修自動(dòng)定位

實(shí)現(xiàn)故障搶修自動(dòng)定位，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋較好的區(qū)域通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化遙測(cè)遙信信息進(jìn)行故障定位并迅速隔離故障恢復(fù)供電;對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋較差的區(qū)域則根據(jù)報(bào)修用戶(hù)檔案信息，主動(dòng)獲取同一配電箱、臺(tái)區(qū)、線路其他用戶(hù)的電能表狀態(tài)，確定最小停電范圍，并在地理信息圖上進(jìn)行顯示，并將故障點(diǎn)地圖發(fā)送給搶修人員，實(shí)現(xiàn)故障搶修自動(dòng)定位。

3結(jié)論

本文對(duì)目前配電網(wǎng)數(shù)字化運(yùn)維現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，明晰了配電網(wǎng)信息系統(tǒng)支撐業(yè)務(wù)的不足，并提出了設(shè)備臺(tái)賬自動(dòng)關(guān)聯(lián)、巡視記錄實(shí)時(shí)錄入、檢修計(jì)劃自動(dòng)生成及故障搶修自動(dòng)定位四個(gè)措施，為真正實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)有信息化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變提供了新的思路。

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