基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)運維管控智能化平臺設計

郝樹青 付宇 鄭友卓 肖小兵 劉安茳

（貴州電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院 貴州省貴陽市 550002）

為了進一步提高配電網(wǎng)智能化管控平臺，系統(tǒng)以及技術人員需要針對現(xiàn)階段配電網(wǎng)運行管控平臺運檢管理穿透力水平較低、傳統(tǒng)技術監(jiān)督落后等全新問題，制定出基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)智能化運維管控平臺的設計和應用策略。

1 系統(tǒng)總體設計

基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)智能化運維管控平臺方案設計實施工程中，主要以物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)計算以及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化信息互聯(lián)網(wǎng)作為基礎條件，進而完成電力配電自動化操作、專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等方面的有效結合，進一步圍繞設備管理控制狀態(tài)、系統(tǒng)運營維護狀態(tài)、運行控制等方面的有效結合，進而構成系統(tǒng)運行管理、問題分析、流程管理以及績效評定等閉關運行流程，從而有效完成信息驅動的運檢業(yè)務的核心進步，進而全面推進配電網(wǎng)運檢工作的管理模式創(chuàng)新，如圖1所示為配電網(wǎng)運維管控平臺總體架構圖。

在圖1總體架構圖中，配電網(wǎng)智能化運維管控平臺在基礎建設過程中，需要以云數(shù)據(jù)計算、大數(shù)據(jù)平臺模式以及電力搭配等統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型構建，進而深度結合系統(tǒng)運行檢查、系統(tǒng)營銷以及電力統(tǒng)一配置數(shù)據(jù)，最終在全業(yè)務數(shù)據(jù)信息基礎條件上，開展企業(yè)的跨專業(yè)管理策略。同時利用縱方向管理控制和橫方向管理控制相互協(xié)同，進而不斷壓縮管理系統(tǒng)之間的鏈條問題，從而不斷提升系統(tǒng)相應效率和速度，進而有效解決各個管理部門之間的結合不充分、專業(yè)協(xié)同不順暢等相關問題，從而完成信息集中、流程管理控制、系統(tǒng)協(xié)同指揮、問題預警以及綜合性評價等全方位的管理控制和發(fā)展決策。其中配電網(wǎng)智能化運維管理平臺在基礎建設過程中，需要基于全業(yè)務統(tǒng)一信息平臺建設，所以系統(tǒng)內部建設過程中，需要構建出開放式系統(tǒng)平臺。并且以系統(tǒng)化、標準化、靈活化、安全化作為基礎合計原則[3]。如表1所示為電網(wǎng)智能化運維數(shù)據(jù)源模式。

表1：電網(wǎng)智能化運維數(shù)據(jù)源

圖1：運維管控平臺總體架構圖

（1）配電網(wǎng)智能化運維管控平臺的智能化階層主要將資產管理系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)，配電自動化系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)等，并且充分利用信息推送、數(shù)據(jù)總體線路、信息管理等技術模式進一步連接至大數(shù)據(jù)云平臺。

（2）信息數(shù)據(jù)結合層中，信息以及數(shù)據(jù)進入模型之后，需要按照標準化、系統(tǒng)化的信息數(shù)據(jù)模型結構，開展一系列技術操作，除此之外，由于配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息模型資源平臺在日常運轉條件上是大數(shù)據(jù)平臺具體體現(xiàn)，所以需要在大數(shù)據(jù)平臺基礎上開展一系列服務功能，配電網(wǎng)智能化業(yè)務提供核心信息和數(shù)據(jù)支持。

（3）智能決策層中，該結構層想要有效開展，則應該在大數(shù)據(jù)平臺環(huán)境下進行相關的數(shù)據(jù)計算，并且結合各種終端業(yè)務管理要求，建設出配電網(wǎng)智能化運行系統(tǒng)，從而進一步實現(xiàn)配電網(wǎng)設備的基礎管理和控制。

數(shù)據(jù)選取主要包含大量選取和實時選取等兩種技術模式，信息選擇需要對信息和數(shù)據(jù)實時性不高的區(qū)域進行嚴格處理，比如：資產管理系統(tǒng)專業(yè)設備以及目錄信息、營銷檔案以及用戶等相關方面。信息實時選取則需要針對信息實時性以及技術層次較高的信息，進行詳細處理。

數(shù)據(jù)信息模型在資源處理和系統(tǒng)化管理實施過程中，主要包含各個子通道和管理區(qū)域，比如：終端業(yè)務服務、信息數(shù)據(jù)處理、信息數(shù)據(jù)模型構建等相關系統(tǒng)功能的發(fā)布、管理等，而在信息和數(shù)據(jù)的展現(xiàn)環(huán)節(jié)上，需要利用模型拓撲信息，最終實現(xiàn)信息的可視化技術操作。

其數(shù)據(jù)模型在校正和檢驗環(huán)節(jié)上，應該根據(jù)數(shù)據(jù)模型以及信息數(shù)據(jù)的基礎定義、數(shù)據(jù)模型監(jiān)督測量等開展全面矯正，同時將信息數(shù)據(jù)與系統(tǒng)進行同步校正和檢驗，從而完成數(shù)據(jù)實施的標準化和系統(tǒng)化。

針對模型拼接來說，則需要使用配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型上溯與下行相互連接，并且以動態(tài)數(shù)據(jù)修改模型作為基礎條件進行儲存和后續(xù)發(fā)布，從而完成數(shù)據(jù)模型之間的實時更新。而在基礎平臺上，數(shù)據(jù)分布時儲存性數(shù)據(jù)、電力網(wǎng)絡運行信息數(shù)據(jù)以及設備參數(shù)等相關信息數(shù)據(jù)，普遍具備系統(tǒng)備份制度，能夠海量儲存信息數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性。

2 監(jiān)督參數(shù)設計

針對數(shù)據(jù)監(jiān)督管理層面，需要針對系統(tǒng)監(jiān)督管理參數(shù)開展方案設計，并且充分結合生產運維業(yè)務具體種類、作業(yè)質量的核心關鍵點開展全方位、多角度技術分析。除此之外，從而制定出各種類型的信息數(shù)據(jù)基礎標準，結合系統(tǒng)跟蹤參數(shù)具體走勢和方向，全面驗證終端業(yè)務的運轉質量和效果，同時還需要針對標準范圍中的異常數(shù)據(jù)和信息開展預警和信息分析，最終完成系統(tǒng)各個標準參數(shù)設計和運行。

（1）配電網(wǎng)實施規(guī)模和標準方面上，需要針對配電網(wǎng)實施規(guī)模標準可視化信息分析，進而全面跟蹤配電網(wǎng)指標變化，進一步分析配電網(wǎng)指標問題，從而提出詳細的完善和改進策略。

（2）配電網(wǎng)運行參數(shù)設計上，該指標可以有效完成配電網(wǎng)運行標準，比如：配電設備運行效率、配電設備故障率、電力供應可用系數(shù)、電壓標準等相關方面的可視化技術分析，從而完成數(shù)據(jù)參數(shù)的實施跟蹤運行標準變化。

3 運維管控平臺設計

運維管控平臺方案設計上，需要在統(tǒng)一業(yè)務數(shù)據(jù)信息管理中心的基礎條件上，開展信息分析和數(shù)據(jù)分析技術，進一步完成數(shù)據(jù)和信息管理核心基礎建設，進而為系統(tǒng)運維管理平臺提供靜態(tài)化信息模型、數(shù)據(jù)根系模型等[4]。

3.1 設備運行狀態(tài)管控

在設備運行狀態(tài)管控條件下，想要保證狀態(tài)管控水平，則應該根據(jù)配電網(wǎng)實際運行數(shù)據(jù)和信息，在全面感知設備具體運行狀態(tài)同時，能夠及時、有效的發(fā)現(xiàn)設備可能存在的問題，進一步制定出科學且合理的配電網(wǎng)運維檢修工作，進而減少系統(tǒng)運維經(jīng)濟成本，從而提升配電網(wǎng)設備可行性。

（1）設備自身運行管理控制實施過程中，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷問題，則應該根據(jù)資產設備可能具備的缺陷型數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)設備缺陷問題的信息統(tǒng)計、技術分析、深挖設備缺陷問題以及形成原因分析，進而實現(xiàn)設備缺陷性預警功能[5]。

（2）設備運行過程中，系統(tǒng)一旦產生跳閘管控問題，技術人員則需要根據(jù)網(wǎng)絡結構管理、運行狀態(tài)信息以及業(yè)務建設數(shù)據(jù)等相關方面，進一步對配電網(wǎng)各個階層故障情況開展詳細分析和了解，從而完成對配電網(wǎng)各個級別的基層跳閘情況、線路缺相問題以及停電情況開展全面且真實的掌握，進而完成對系統(tǒng)跳閘問題開展多角度、全方位數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，進而有效降低故障跳閘率。

（3）如果設備自身屬于負載運行狀態(tài)，則需要在設備臺賬以及數(shù)據(jù)測量的基礎條件上，完成對配電網(wǎng)各個階層設備基礎負載情況開展真實且全面的掌握，進而完成多角度的信息統(tǒng)計和分析，進而自動挖掘設備負荷過重、設備運行特殊狀態(tài)以及系統(tǒng)故障等，從而制定出合理的運行維護計劃方案，達到經(jīng)濟運行的目的。

（4）配電網(wǎng)智能化運維管控平臺運行過程中，想要終端設備運行狀態(tài)達到穩(wěn)定，則需要依照系統(tǒng)臺賬信息、終端設備故障問題以及系統(tǒng)運行等相關方面開展詳細探索和研究，同時進一步結合大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有效完成對配電網(wǎng)智能化運維管控平臺以及核心設備運行狀態(tài)進行綜合評定，從而提升終端設備基礎運行能力。

3.2 系統(tǒng)運轉設計

配電網(wǎng)智能化運維管控平臺設計方面研究和實施過程中，技術人員需要針對配電網(wǎng)運行模式開展全面方案設計，進而針對修正工作重點以及系統(tǒng)關鍵關節(jié)開展實時監(jiān)督和全面控制，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)運行維護時間、經(jīng)濟支出成本以及運行質量等方面進行深入挖掘與分析。除此之外，配電網(wǎng)實際運行狀態(tài)和異常業(yè)務辦理等相關方面還需要建設相應的預警系統(tǒng)與操作模式，進而構成閉環(huán)的檢修流程[6]。

在設備電力搶修數(shù)據(jù)和分析條件上，需要基礎配電網(wǎng)檢修數(shù)據(jù)、生產環(huán)節(jié)以及設備故障等相關方面，進一步利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可視化技術，實現(xiàn)對設備搶修工作管理。全方位掌握配電網(wǎng)智能化運維管控平臺實施運轉狀態(tài)，輔助完成對搶修工作不足之處進行全方位、多角度數(shù)據(jù)分析，最終實現(xiàn)資源搶修的合理完善。

設備修理工作實施環(huán)節(jié)上，還需要根據(jù)配電網(wǎng)檢修操作和作業(yè)模式，進一步完成對配電網(wǎng)檢修工作多角度數(shù)據(jù)統(tǒng)計和技術分析，進而實現(xiàn)智能化大數(shù)據(jù)信息挖掘過程中，可能產生超時檢修問題以及技術人員專業(yè)性問題，從根本上保證和提高系統(tǒng)檢查基礎質量水平。同時設備還應該結合配電網(wǎng)帶電實際情況，完成對配電網(wǎng)帶點作業(yè)工作的多角度、全方位方案設計，比如：運轉頻率、工作時間、經(jīng)濟支出成本、系統(tǒng)運轉設計效果等方面。以此作為基礎條件，進一步挖掘配電網(wǎng)帶電工作，同時技術人員還需要針對可能存在的設備問題進行一系列系統(tǒng)化操作，從而有效提升設備和系統(tǒng)帶電作業(yè)的基礎水平。

4 核心技術設計

在配電網(wǎng)智能化平臺內部系統(tǒng)建設過程中，利用大數(shù)據(jù)技術開展信息檢測和技術分析，將配電網(wǎng)資源作為基礎建設目標和具體對象，并且使用系統(tǒng)結構調整、配電網(wǎng)自動、數(shù)據(jù)計算自動化以及保修等相關信息，實現(xiàn)配電網(wǎng)業(yè)務管控分析。

（1）針對多元化業(yè)務信息數(shù)據(jù)來說，全業(yè)務統(tǒng)一信息數(shù)據(jù)需要根據(jù)大數(shù)據(jù)平臺開展基礎建設，并且通過全網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理中心，結合處理領域、信息分析領域以及系統(tǒng)管理領域完成配電網(wǎng)的信息收集。

（2）在數(shù)據(jù)儲存和計算環(huán)節(jié)上，需要使用大數(shù)據(jù)平臺上的分段式儲存和信息計算，為系統(tǒng)提供大量信息。同時在數(shù)據(jù)信息管理結構上，則需要使用大數(shù)據(jù)平臺管理模式，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)模型建設、系統(tǒng)服務以及系統(tǒng)水平管理等。

（3）數(shù)據(jù)在計算環(huán)節(jié)上，大多數(shù)技術能夠充分結合已經(jīng)成熟的數(shù)據(jù)開展全面計算，從而充分引導配電網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘和支撐，從而為配電網(wǎng)智能化運維管控平臺的設計和應用提供基礎運行條件。

（4）信息數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)上，其系統(tǒng)挖掘需要充分使用大數(shù)據(jù)平臺，結合回歸方程，結合信息挖掘技術進行模型構建，為數(shù)據(jù)信息多角度分析提供基礎支撐。

5 大數(shù)據(jù)框架設計

配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析和操作過程中，由于充分考慮數(shù)據(jù)分析和計算的質量與效率，需要在大數(shù)據(jù)平臺以及信息計算的基礎條件上，進一步開展大數(shù)據(jù)外部框架設計?，F(xiàn)階段，配電網(wǎng)智能化運維管控平臺的設計和應用方面上，其公變數(shù)據(jù)采集完整率、低壓數(shù)據(jù)采集完整率、區(qū)域最大負荷、日最大負荷趨勢、配電變壓器缺項分析等技術需求相對較高，所以系統(tǒng)實際進行數(shù)據(jù)信息調整時，由于數(shù)據(jù)計算數(shù)量巨大，造成了系統(tǒng)反應十分緩慢，所以從終端業(yè)務操作要求作為基礎角度，需要以終端業(yè)務信息數(shù)據(jù)作為基礎條件，利用Spark Streaming 系統(tǒng)開展實時數(shù)據(jù)計算，以便于終端業(yè)務在信息分析時的效率。

實時數(shù)據(jù)在系統(tǒng)運轉環(huán)節(jié)上，需要使用KAFKA 系統(tǒng)或者Flume 系統(tǒng)開展實時且全面的獲取，進而將所獲得的信息和數(shù)據(jù)儲存至HBASE 數(shù)據(jù)庫結構中。而批量數(shù)據(jù)則需要利用ETL 工具將終端業(yè)務系統(tǒng)所產生的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)源頭層，進而使用Apache KUDU 針對數(shù)據(jù)信息進行技術處理和系統(tǒng)儲存。搶修服務標準能夠有效完成和實現(xiàn)系統(tǒng)可視化技術分析，比如：設備停電信息數(shù)據(jù)上報效率、搶修恢復效率以及自動搶修信息等，實時跟蹤配網(wǎng)搶修服務指標變化、對超出閥值的指標進行預警，輔助分析指標短板。

6 結束語

由此可見，本次研究主要以配電網(wǎng)運行現(xiàn)狀作為基礎條件，并且圍繞著大數(shù)據(jù)平臺結構體系，進一步提出了運行管控、問題分析、過程督辦、績效評估等全方位、多角度的閉環(huán)管理模式和基礎流程。