基于大數(shù)據(jù)分析的電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺研究

王志雄，韓曉瑞

（國能內(nèi)蒙古西來峰電力有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

面對市場對電能供應(yīng)需求不斷提高的發(fā)展趨勢，電力系統(tǒng)的運行壓力也越來越大。電氣一次設(shè)備故障問題是影響電力系統(tǒng)安全運行的一項重要問題，電氣二次設(shè)備繼電保護能夠在一定程度上幫助電力系統(tǒng)運行規(guī)避一次設(shè)備故障風(fēng)險。在這一過程中，電氣二次設(shè)備的檢修和管理效果會直接對電氣繼電保護的效果產(chǎn)生影響。從大數(shù)據(jù)的角度對電氣二次設(shè)備的遠程智慧管理平臺進行研究，對提升電氣二次設(shè)備的應(yīng)用效果具有積極的意義。

1 電氣設(shè)備的全生命周期維護

1.1 電氣設(shè)備的全生命周期維護內(nèi)涵

全生命周期管理是現(xiàn)代社會發(fā)展背景下提出的一種新型管理模式，這種管理模式強調(diào)關(guān)注各類設(shè)備在生產(chǎn)經(jīng)營過程中的所有環(huán)節(jié)，從設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計、選型制造以及布置安裝整個過程來進行管理，以保障和延長設(shè)備的使用壽命、提升社會應(yīng)用的經(jīng)濟效果為主要目標，通過全生命周期管理的方式來提升設(shè)備應(yīng)用的綜合產(chǎn)能。從電力行業(yè)發(fā)展的角度來看，對電氣設(shè)備進行全生命周期管理，需要能夠從整體的角度，對電力設(shè)備應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)進行管理和控制。

1.2 電氣設(shè)備的全生命周期維護要求

在電力系統(tǒng)的運行中，無論是變電站（升壓站）中的變壓器、斷路器、母線、互感器等一次高壓設(shè)備，還是繼電保護系統(tǒng)二次設(shè)備的應(yīng)用，都需要消耗企業(yè)較高的成本，在設(shè)備的使用壽命以及修復(fù)周期方面也要求較高。將全生命周期維護的理念，融入電氣設(shè)備的管理中，能夠通過對電氣設(shè)備整個應(yīng)用過程的管控，降低對各類電氣設(shè)備進行檢修的難度，通過定期的設(shè)備規(guī)范管理盡可能緩解良性社會與定期間球之間的矛盾?；诖?，需要對電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備應(yīng)用全生命周期管理維護的模式方法。

在考慮電氣設(shè)備應(yīng)用實際情況的前提下，以加強電氣設(shè)備全生命周期管理為主要目的，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，并能夠借助繼承系統(tǒng)以及邏輯程序來實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的集成分析。由于現(xiàn)階段電力系統(tǒng)運行中各類電氣設(shè)備的分布較為廣泛，為滿足對電氣設(shè)備進行全生命周期維護管理的要求，需要借助新型科學(xué)技術(shù)的作用實現(xiàn)對電氣設(shè)備的遠程管理和維護。

2 基于大數(shù)據(jù)分析的電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺設(shè)計分析

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已經(jīng)能夠借助當前網(wǎng)絡(luò)時代的總體發(fā)展趨勢，在各類行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮自身的作用。從電力系統(tǒng)運行的角度，探討對電氣二次設(shè)備進行維護管理的有效方法，可以充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的作用，以構(gòu)建遠程智慧管理平臺的方式，代替以往由人工進行電氣設(shè)備檢測的工作，在保障電氣二次設(shè)備安全運行的同時，也能夠有效推動電力系統(tǒng)的高效運行?；诖耍Y(jié)合電力系統(tǒng)運行的實際情況，對電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺進行設(shè)計，主要可以從以下幾個方面入手。

2.1 平臺功能職責(zé)

對電氣二次設(shè)備進行遠程管理，應(yīng)能夠圍繞電力系統(tǒng)運行的實際情況以及電力企業(yè)對二次設(shè)備應(yīng)用提出的要求，以保證電力系統(tǒng)的安全運行為主要目的進行管理平臺和系統(tǒng)的設(shè)計?？紤]大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，對設(shè)備遠程智慧管理平臺的設(shè)計，應(yīng)能夠圍繞設(shè)備運行中產(chǎn)生的各項參數(shù)進行。電力系統(tǒng)運行中二次設(shè)備各項參數(shù)的變化，能夠作為管理系統(tǒng)平臺獲取數(shù)據(jù)的主要依據(jù)。

在平臺功能與職責(zé)的規(guī)劃設(shè)計上，首先應(yīng)能夠保證遠程智慧管理平臺具有數(shù)據(jù)分析處理和統(tǒng)計分析的功能，能夠在電力系統(tǒng)的運行中，依據(jù)智能化的系統(tǒng)邏輯程序，實現(xiàn)對二次設(shè)備運行中收集數(shù)據(jù)的分類處理，并能夠?qū)Ω鱾€類別下的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析，從中找出數(shù)據(jù)信息蘊含的規(guī)律，將分析結(jié)果作為后續(xù)對電氣二次設(shè)備進行維護管理的主要參考依據(jù)。

其次，設(shè)備遠程智慧管理平臺還應(yīng)具備信息匹配控制以及智慧管理的功能?？紤]當前電力系統(tǒng)運行中應(yīng)用的各類設(shè)備類型較多，設(shè)備與設(shè)備之間相互連接的型號和尺寸等也存在一定的差異，可以基于設(shè)備遠程指揮管理平臺來實現(xiàn)對各類設(shè)備系統(tǒng)的高效匹配，讓電力系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)能夠在遠程社會管理平臺的框架下實現(xiàn)高效運行。同時，對電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺的設(shè)計應(yīng)能夠充分發(fā)揮智能化技術(shù)的作用，實現(xiàn)對電氣二次設(shè)備使用和運行狀態(tài)的智能化判斷，并能夠基于數(shù)據(jù)庫中儲存的相關(guān)信息來實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的自主判斷和決策，在節(jié)省電力系統(tǒng)運行中消耗的人力和物力資源的同時，也能夠有效保障，包括二次設(shè)備在內(nèi)的整個電力系統(tǒng)的運行安全。

最后，設(shè)備遠程智慧管理平臺還應(yīng)具備人員管理以及設(shè)備運維管理等方面的職責(zé)。人員管理強調(diào)能夠針對電力系統(tǒng)運行中負責(zé)各個區(qū)域電氣二次設(shè)備運行監(jiān)控與管理維護人員的行為進行管理，一方面，注重以科學(xué)的系統(tǒng)監(jiān)控和評價考核程序來規(guī)范人員的行為；另一方面，也能夠為人員管理維護工作的開展提供依據(jù)。而設(shè)備運維管理是電氣二次設(shè)備遠程管理的重要內(nèi)容，該平臺應(yīng)能夠收錄電力系統(tǒng)運行中應(yīng)用的各類電氣二次設(shè)備的運行參數(shù)，將其以檔案的方式儲存在平臺的數(shù)據(jù)庫中，方便后續(xù)在對電氣二次設(shè)備進行維護管理時調(diào)用。在完成設(shè)備的運維管理后，也需要將相應(yīng)的維護方案和結(jié)果以規(guī)范的格式上傳到數(shù)據(jù)平臺中，供給后續(xù)進行系統(tǒng)和設(shè)備維護參考。

例如，某發(fā)電廠電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺，承載著數(shù)據(jù)分類處理、統(tǒng)計分析、信息匹配控制、智慧管理、人員管理、設(shè)備運維管理等多種職責(zé)，能夠核查納入二次設(shè)備遠程管理智慧管理平臺范圍內(nèi)的二次設(shè)備，結(jié)合設(shè)備運行年限和智慧管理平臺的接入要求，并對部分設(shè)備實施升級改造提供數(shù)據(jù)和支持。

2.2 可視化監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計

在遠程智慧管理平臺中設(shè)計可視化監(jiān)管系統(tǒng)，最主要的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對二次設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，能夠以二次設(shè)備處于正常運行狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)作為系統(tǒng)運行的標準，直接由系統(tǒng)程序來實現(xiàn)對二次設(shè)備運行狀態(tài)是否存在異常進行提取對比。這種可視化監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計，強調(diào)能夠在二次設(shè)備的運行中及時發(fā)現(xiàn)可能造成故障或?qū)﹄娏ο到y(tǒng)預(yù)警安全產(chǎn)生影響的問題，為后續(xù)對電氣設(shè)備以及電力系統(tǒng)的運行維護提供更科學(xué)準確的依據(jù)。

具體而言，對可視化監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計，具體可以包括在線監(jiān)測模塊、異常分析模塊、檢修處理模塊三個部分。其中，在線監(jiān)測模塊主要能夠?qū)⒃诙卧O(shè)備標記為監(jiān)測對象，在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的幫助下，對二次設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測。對監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備異常運行情況，能夠直接借助監(jiān)管系統(tǒng)將異常的信號發(fā)送到系統(tǒng)的檢修處理和異常分析模塊。在系統(tǒng)運行中，在線監(jiān)測模塊主要負責(zé)對二次設(shè)備的遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)以及告警數(shù)據(jù)進行檢測對比，能夠基于既定的系統(tǒng)程序來實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，從而獲取監(jiān)測對象相應(yīng)的運行參數(shù)。

檢修處理模塊能夠在接收到設(shè)備的異常運行信號后，對設(shè)備產(chǎn)生異常情況的設(shè)置狀態(tài)進行補充分析，經(jīng)由這一分析過程生成的處理信號會發(fā)送到管理人員的終端設(shè)備，實現(xiàn)對設(shè)備運行情況的及時告警和檢修處理。

異常處理模塊主要負責(zé)在系統(tǒng)接收異常信號后，在管理人員接收信息進行設(shè)備維護前，實現(xiàn)對異常設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控分析。

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫主要負責(zé)儲存二次設(shè)備正常運行狀態(tài)下的各項數(shù)據(jù)，作為對設(shè)備運行情況進行對比分析的主要依據(jù)，從而便于判斷二次設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常。同時，儲存模塊中還具有二次設(shè)備相關(guān)異常情況的各項數(shù)據(jù)，如果二次設(shè)備的異常數(shù)據(jù)達到維護檢修的相關(guān)要求或標準，則會自動由異常分析模塊向平臺發(fā)送檢修維護或升級改造信號。

某發(fā)電廠的電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺，可實現(xiàn)對發(fā)電廠升壓站主要電氣二次設(shè)備信息的全面管理，實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)核查，保證繼電保護統(tǒng)計分析及運行管理的高效、準確，基于大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對電氣二次設(shè)備全生命周期維護，對保護系統(tǒng)進行客觀的分析評論，給出準確、有效的預(yù)防措施。

2.3 智能管控系統(tǒng)設(shè)計

在二次設(shè)備的遠程智慧管理平臺中，設(shè)計智能管控系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮智能化技術(shù)的作用，基于可視化監(jiān)控得到的檢測結(jié)果快速定位設(shè)備故障。對于智能管控系統(tǒng)的設(shè)計，以周期性自動對所有保護設(shè)備進行遠方智能巡視為主要目的，重點從二次繼電保護設(shè)備的定值及定值區(qū)號、軟壓板、開入量、電流等數(shù)據(jù)出發(fā)，與可視化監(jiān)控系統(tǒng)配合起來，時刻掌握電氣二次設(shè)備在電力系統(tǒng)中的運行情況。充分考慮當前電力系統(tǒng)運行中繼電保護系統(tǒng)的作用，在設(shè)備發(fā)生故障的情況下，可以發(fā)揮系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息的收集、篩選、整理和智能分析功能，能夠清晰展示二次設(shè)備可能存在的各種故障情況。

具體而言，該智能管控系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和自上而下的頂層設(shè)計，對二次設(shè)備各環(huán)節(jié)實施動態(tài)監(jiān)測、統(tǒng)計、分析和管理，實現(xiàn)數(shù)字化、管理動態(tài)化、數(shù)據(jù)可視化的管控一體化。電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺的架構(gòu)，最底層為物理層，通過通信數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)電氣二次設(shè)備層面的可靠通信連接；中間層為信息層，通過在現(xiàn)場安裝部署邊緣采集終端和邊緣服務(wù)器，實現(xiàn)對物理層電氣二次設(shè)備設(shè)施的數(shù)據(jù)采集和分析管理；次上層為平臺層，在就地和云端分別部署電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類、實時動態(tài)響應(yīng)及歷史存儲；最上層為應(yīng)用層，通過云計算技術(shù)將電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺應(yīng)用實現(xiàn)綜合監(jiān)測、智慧分析、運營管理等功能，成為電氣二次設(shè)備運維中心。

2.4 遠程維護系統(tǒng)設(shè)計

遠程維護也是電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺設(shè)計應(yīng)強調(diào)的主要內(nèi)容。對于平臺遠程維護系統(tǒng)的設(shè)計，最主要的就是能夠通過搭建合理的數(shù)據(jù)傳遞橋梁的方式，實現(xiàn)遠程維護工作站與二次設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)之間的有效連接。在這一過程中，應(yīng)通過合理的通道控制裝置優(yōu)化設(shè)計，劃分變電站（升壓站）一體化監(jiān)控系統(tǒng)安全區(qū)域，充分發(fā)揮遠程維護系統(tǒng)前置機在支持一體監(jiān)控系統(tǒng)綜合應(yīng)用服務(wù)器運行方面的作用。

具體而言，設(shè)計遠程維護系統(tǒng)，最主要的就是能夠在遠程維護工作站設(shè)置用于維護班組的監(jiān)控后臺。結(jié)合遠程維護技術(shù)中的數(shù)據(jù)傳遞原理，在考慮應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的前提下，可以選擇控制數(shù)據(jù)流或維護數(shù)據(jù)流的方式，來達到對二次設(shè)備進行遠程維護的目的。對于遠程維護系統(tǒng)功能的設(shè)計，應(yīng)具體體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，遠程維護系統(tǒng)的監(jiān)控后臺應(yīng)能夠支持數(shù)據(jù)網(wǎng)通斷運行過程中實時數(shù)據(jù)的及時傳遞，確保在系統(tǒng)不工作的情況下，數(shù)據(jù)網(wǎng)整體處于斷開的狀態(tài)。其次，遠程維護系統(tǒng)應(yīng)能夠通過遙信信息來呈現(xiàn)出設(shè)備的遠程通信狀態(tài)以及遠程維護與控制器的應(yīng)用情況。再次，遠程維護系統(tǒng)還應(yīng)具備自動關(guān)斷的功能，能夠在借助控制器將系統(tǒng)端和監(jiān)控后臺連接起來后，借助通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)各類實時數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，以此達到遠程監(jiān)控和維護的目的。

需要注意的是，盡管遠程維護系統(tǒng)自身，能夠在一定程度上保證信息網(wǎng)絡(luò)的運行安全，但在具體的使用過程中，相關(guān)人員也應(yīng)注重加強對可能存在的各種危險點的預(yù)控，嚴格遵循相關(guān)的系統(tǒng)流程來進行管理使用，保障遠程維護信息的接收、記錄以及備份等工作能夠符合相應(yīng)的規(guī)范要求，同時，也應(yīng)注重對系統(tǒng)運行中各類自動化設(shè)備的定期維護。

3 結(jié)語

綜上所述，對電氣二次設(shè)備遠程智慧管理平臺進行設(shè)計，應(yīng)充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析的作用優(yōu)勢，基于數(shù)據(jù)的分析處理來提升設(shè)備遠程管理和維護的實際效果。對遠程智慧管理平臺進行設(shè)計應(yīng)強調(diào)對電氣二次設(shè)備使用情況的可視化監(jiān)管，并能夠基于監(jiān)管發(fā)現(xiàn)的問題對其進行及時檢修維護，對設(shè)備運行中存在的故障問題也能夠直接通過遠程維護的功能來保障設(shè)備的應(yīng)用安全。