寧夏境內(nèi)特高壓直流輸電設(shè)備大數(shù)據(jù)智能管控應(yīng)用研究

余 濤，馮 斌，于 波，韋冬妮，何勇萍

(1.國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司建設(shè)部，寧夏銀川750001；2.國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，寧夏銀川750001)

在現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展之下，社會(huì)對(duì)于電能的需求愈發(fā)多樣化，同時(shí)總量也在不斷提升，特高壓輸變電工程具有設(shè)備型號(hào)種類繁多、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)復(fù)雜、大數(shù)據(jù)分析數(shù)量大、設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行環(huán)境多樣等特點(diǎn)，這給特高壓輸變電設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和可視化控制設(shè)備全景狀態(tài)信息帶來很大不利影響。

為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，“三集五大”戰(zhàn)略實(shí)施已擺上國(guó)家電網(wǎng)的工作日程，造成特高壓輸變電設(shè)備維修部門的工作方式發(fā)生了很大改變。隨著生產(chǎn)、生活各個(gè)方面對(duì)電力需求的不斷提升，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備無法滿足要求。所以，要對(duì)國(guó)家電網(wǎng)實(shí)施全面的運(yùn)行、調(diào)度、檢修和控制，就需要一種更為科學(xué)的理論和方法，要達(dá)到智能國(guó)家電網(wǎng)管控的要求還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路程。目前，特高壓輸變電直流輸電設(shè)備智能管控還存在幾個(gè)方面的問題[1]。

1) 特高壓輸變電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)比較零散，各個(gè)部門設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，部門之間的數(shù)據(jù)很難共享，甚至不同部門之間的數(shù)據(jù)相互矛盾。

2) 傳統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)模型無法全面掌握設(shè)備真實(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和運(yùn)行情況。特高壓輸變電大數(shù)據(jù)信息分析的綜合應(yīng)用能力不高。

3) 通常根據(jù)因果分析和數(shù)值模型的建立以及設(shè)備狀態(tài)信息標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)情況，然而設(shè)備故障機(jī)理復(fù)雜多樣，運(yùn)行環(huán)境變化莫測(cè)，不夠精確的數(shù)據(jù)以及設(shè)備之間的差異都可能造成輸電設(shè)備數(shù)學(xué)模型和實(shí)施運(yùn)行機(jī)理等方面存在缺陷。

近年來，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，智能電網(wǎng)信息采集和管理控制系統(tǒng)逐步完善，而把各系統(tǒng)、各部門產(chǎn)生的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，對(duì)保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)有著重大意義。同時(shí)，構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和可視化管控平臺(tái)在線對(duì)大數(shù)據(jù)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以將零散的系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為一個(gè)統(tǒng)一的整體來進(jìn)行大數(shù)據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而找到各個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的聯(lián)系。

依托現(xiàn)有技術(shù)，完善特高壓直流輸電設(shè)備的可視化管控平臺(tái)的構(gòu)建以及跟進(jìn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作，都對(duì)保障寧夏境內(nèi)特高壓直流輸電線路工程運(yùn)維檢修部門的管理有著切實(shí)作用。

1 寧夏境內(nèi)特高壓直流輸電線路工程輸電設(shè)備概況

1.1 靈州—紹興±800 kV工程概況

靈州—紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程作為“西電東送”的重要項(xiàng)目，能夠進(jìn)一步落實(shí)國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略，將寧夏寧東(靈州)地區(qū)煤電資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，是滿足華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展電力需求的一項(xiàng)戰(zhàn)略性工程。靈州—紹興寧夏段線路長(zhǎng)度為83 km，直線距離74.3 km，地形以丘陵、沙漠及低山為主，線路曲折系數(shù)1.14，沿線海拔高程在1 300～1 650 m之間。

1.2 靈州—紹興±800 kV工程輸電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和檢修管理情況

靈州—紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程冰區(qū)分級(jí)為輕冰區(qū)10 mm，風(fēng)速27 m/s。采用空間地理信息系統(tǒng)(GIS)作為特高壓輸變電道路識(shí)別系統(tǒng)。特高壓輸變電設(shè)備狀態(tài)在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控下，設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與可視化管控水平得到明顯提高。寧夏境內(nèi)特高壓生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)可以通過管轄區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)線路的進(jìn)一步完善、特高壓輸電站站內(nèi)不同電壓等級(jí)電器設(shè)備的建立、儀器設(shè)備的運(yùn)行維修管理[2]，檢查電網(wǎng)運(yùn)行過程中存在的各種不足。

2 技術(shù)方案及實(shí)施

靈州—紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程路徑受外部制約，線路曲折系數(shù)較高，交叉跨越較多，沙漠段需塔基維護(hù)，且耐張轉(zhuǎn)角塔比例高達(dá)27%，這些限制條件使得本體工程費(fèi)用較通用造價(jià)方案更高。因此，需要在該路段構(gòu)建輸變電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及可視化智能管控平臺(tái)，確保施工現(xiàn)場(chǎng)工程量的可控、在控[3]，從而有效提高結(jié)算質(zhì)量和效率。

2.1 技術(shù)方案

通過構(gòu)建靈州—紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程輸變電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及可視化智能管控平臺(tái)，利用輸電線路和特高壓輸變電設(shè)備的大數(shù)據(jù)分析管理技術(shù)、信息成型技術(shù)和可視化技術(shù)[4]，結(jié)合寧夏地區(qū)的地理信息和工程施工信息，使電網(wǎng)生產(chǎn)、管理工作人員在辦公室猶如在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)那樣及時(shí)掌握電網(wǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并做出有效應(yīng)對(duì)。該系統(tǒng)的總體技術(shù)方案架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)Fig.1 System business architecture

通過對(duì)生產(chǎn)管理信息、地理信息、氣象信息等設(shè)備狀態(tài)信息的融通，進(jìn)而完成構(gòu)建智能化、系統(tǒng)化和信息化的設(shè)備狀態(tài)，基于現(xiàn)有輸變電設(shè)備的實(shí)際要求，總結(jié)得出各個(gè)設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)信息。

1) 施工進(jìn)度管理

施工進(jìn)度管理主要是對(duì)特高壓輸變電工程進(jìn)度指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且用餅狀圖、柱狀圖和折線圖等多維度圖表示監(jiān)控結(jié)果。線路工程則細(xì)化到各標(biāo)段每周工程量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工圖紙，能較詳細(xì)地展現(xiàn)出所處工程的施工進(jìn)度，并且要保證展現(xiàn)出的施工進(jìn)度按照原規(guī)劃的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的主動(dòng)控制，從而使電網(wǎng)生產(chǎn)、管理工作人員能做出科學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的全過程施工精度管理。

2) 物資供應(yīng)管理

物資供應(yīng)管理主要是指對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程中所需物資的供應(yīng)和管理，包括物資的到貨情況、到貨的種類和物資的數(shù)量等。因物資供應(yīng)管理包含的信息量龐大，所以相關(guān)部門急需利用先進(jìn)信息化技術(shù)開發(fā)一個(gè)物資供應(yīng)管理系統(tǒng)平臺(tái)，借助該平臺(tái)使得物資供應(yīng)全過程都處于嚴(yán)密監(jiān)控之下，以便工作人員對(duì)各類物資進(jìn)行供應(yīng)管理，從而使物資供應(yīng)的信息化管理水平進(jìn)一步提高。

3) 索道方案設(shè)計(jì)

該部分主要將三維可視化技術(shù)和虛擬電網(wǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用三維電網(wǎng)數(shù)據(jù)清晰地呈現(xiàn)出工程施工段的地形地貌，實(shí)時(shí)提取有效的三維數(shù)據(jù)。通過對(duì)提取出的三維電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可全面了解該線路通道，進(jìn)而能夠?qū)σ讯ㄋ鞯婪桨柑岢隹茖W(xué)合理的管理方案。

2.2 架構(gòu)實(shí)施

1) 平臺(tái)部署情況

實(shí)時(shí)可視化管控平臺(tái)集中部署在國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司本部機(jī)房，智能管控平臺(tái)的搭建主要涉及省檢修公司定期檢修、各地市公司子站實(shí)時(shí)上傳電力數(shù)據(jù)、電力專線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互三大部分。而主機(jī)房的可視化管控平臺(tái)主站是由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接口服務(wù)器、WebLogic服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器和B/S客戶端組成。各地市公司子站由B/S客戶端組成，主要是用來進(jìn)行電力工程信息的獲取和記錄、電力狀態(tài)的基本評(píng)估等。而其均是通過路由器和交換機(jī)完成實(shí)時(shí)交互電子專線數(shù)據(jù)。模型-視圖-控制器(MVC)是近期普遍使用的一種軟件設(shè)計(jì)模式，其架構(gòu)模式如圖2所示。

圖2 Web端架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.2 Web side architecture design

2) 平臺(tái)安全防護(hù)

可視化管控平臺(tái)的安全防護(hù)主要是由橫向物理隔離裝置、縱向加密認(rèn)證裝置和通用安全防護(hù)設(shè)備組成[5]。橫向物理隔離裝置能夠保證大數(shù)據(jù)的可靠傳輸和有效隔離；而縱向加密認(rèn)證裝置則保證實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)在縱向傳輸?shù)陌踩煌ㄓ冒踩雷o(hù)設(shè)備用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量和行為，并及時(shí)對(duì)黑客的惡意攻擊、網(wǎng)絡(luò)病毒的擴(kuò)散等異常進(jìn)行行之有效的防護(hù)。

3) 數(shù)據(jù)跨平臺(tái)抓取

實(shí)時(shí)可視化平臺(tái)進(jìn)行特高壓輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)需將多個(gè)系統(tǒng)橫向集成，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析以便取用。就目前技術(shù)發(fā)展階段而言，有效數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)數(shù)據(jù)、氣象系統(tǒng)數(shù)據(jù)、空間地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(EMS)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)等。

4) 清洗與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法

由于大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，數(shù)據(jù)信息凸顯出來源廣、形式各異、類型多樣的特點(diǎn)。故而在進(jìn)行數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理和清洗。數(shù)據(jù)清洗主要是將相同類型的大數(shù)據(jù)集中處理進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分離噪聲，并且需要進(jìn)行關(guān)鍵特征值的監(jiān)測(cè)和填補(bǔ)。

5) 平臺(tái)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分項(xiàng)檢索技術(shù)

根據(jù)寧夏輸變電工程信息存儲(chǔ)的特點(diǎn)，分析平臺(tái)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在分布式文件中[6]，分布式文件存儲(chǔ)技術(shù)能夠滿足大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的存儲(chǔ)要求，其存儲(chǔ)信息的類別主要包括：設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行信息、在線監(jiān)控信息、各種氣象數(shù)據(jù)以及各部門之間的業(yè)務(wù)信息。

大數(shù)據(jù)集成分析平臺(tái)一共分成三層，首先是設(shè)備狀態(tài)感知層，其次是網(wǎng)絡(luò)層，最后是設(shè)備分析應(yīng)用層。設(shè)備狀態(tài)感知層作為第一道門戶，它的主要功能是歸納分析來自不同方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理；網(wǎng)絡(luò)層主要用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的在線傳輸；設(shè)備分析應(yīng)用層主要是對(duì)采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息做出有效決策。

6) 基于大數(shù)據(jù)的特高壓輸變電設(shè)備評(píng)估模型及處理方法

當(dāng)前，寧夏國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓輸變電設(shè)備現(xiàn)有的狀態(tài)評(píng)估方法主要是針對(duì)各種監(jiān)測(cè)設(shè)備[7]，忽略了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備工藝等差異，準(zhǔn)確性和目的性較低。因此需要構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的特高壓輸變電設(shè)備評(píng)估模型及處理方法[8]，重點(diǎn)開展差異化設(shè)備狀態(tài)模型的建立和快速評(píng)估方法的提出等方面的研究。大數(shù)據(jù)平臺(tái)成效評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示。

7) 基于多維展示平臺(tái)的電網(wǎng)信息全景可視化

本文介紹的特高壓輸變電設(shè)備狀態(tài)的可視化功能和實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能管控平臺(tái)，使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)信息，并將種類繁多、數(shù)量龐大的各類信息進(jìn)行有序分類，消除了各專業(yè)之間存在的信息壁壘。電網(wǎng)信息全網(wǎng)可視化打造了一個(gè)實(shí)時(shí)、全景、可控的信息平臺(tái)，可提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理水平，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化管控。

表1 大數(shù)據(jù)平臺(tái)成效評(píng)估指標(biāo)Tab.1 Big data platform effectiveness evaluation system

3 構(gòu)建現(xiàn)代化信息管控平臺(tái)

配電網(wǎng)信息管控平臺(tái)作為信息傳輸節(jié)點(diǎn)，它將設(shè)備狀態(tài)信息、能源信息等收集起來并加以整合分析，最后將分析結(jié)果通過節(jié)點(diǎn)傳送到智能調(diào)度中心。配電網(wǎng)信息管控平臺(tái)是連接智能調(diào)度、智能變電站和智能用戶端的樞紐，同時(shí)它也是信息傳遞的平臺(tái)，能夠保證信息的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，為網(wǎng)絡(luò)通信提供了便利。其功能如圖3所示。

圖3 配電網(wǎng)信息管控平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)功能圖Fig.3 Function diagram for network information node of distribution network information control platform

3.1 設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

國(guó)家電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包括：視頻監(jiān)控圖像、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備實(shí)時(shí)缺陷數(shù)據(jù)、預(yù)警告警數(shù)據(jù)。該分析模塊的功能是顯示系統(tǒng)中設(shè)備狀態(tài)的詳細(xì)規(guī)模、設(shè)備運(yùn)行的信息數(shù)據(jù)[9]。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖4所示。

3.2 設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)分析

對(duì)設(shè)備缺陷的數(shù)據(jù)分析可以有效減輕生產(chǎn)管理人員對(duì)設(shè)備缺陷狀態(tài)分析的工作量，這項(xiàng)功能可實(shí)現(xiàn)設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)的可視化分析統(tǒng)計(jì)，并且可通過實(shí)時(shí)可視化管控平臺(tái)找出設(shè)備缺陷的一定規(guī)律，對(duì)接下來設(shè)備的運(yùn)行維修起到指導(dǎo)作用。設(shè)備的缺陷數(shù)據(jù)分析主要包括：缺陷狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)查詢、快速定位設(shè)備的缺陷部位、設(shè)備缺陷狀態(tài)的綜合分析、缺陷狀態(tài)發(fā)展規(guī)律的統(tǒng)計(jì)分析、設(shè)備缺陷率的統(tǒng)計(jì)分析。

根據(jù)生產(chǎn)管理規(guī)章制度的要求，為了優(yōu)化電網(wǎng)的管控結(jié)構(gòu)，提高管控環(huán)節(jié)的運(yùn)行效率，可視化智能管控平臺(tái)以其強(qiáng)大的設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫為支撐，可以提供生產(chǎn)管理日常工作報(bào)表和工作總結(jié)，從而提高國(guó)網(wǎng)公司生產(chǎn)管理的工作效率。

圖4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Schematic diagram for monitoring system structure

3.3 特高壓輸變電設(shè)備故障綜合診斷

故障綜合診斷抓住了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)這一重點(diǎn)，圍繞這一重點(diǎn)進(jìn)行故障診斷、狀態(tài)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、壽命預(yù)測(cè)等相關(guān)工作。特高壓輸變電設(shè)備故障綜合診斷是對(duì)發(fā)生故障預(yù)警的設(shè)備進(jìn)行健康狀態(tài)綜合診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果提出檢修方法或者更換建議。采用設(shè)備狀態(tài)診斷方法找出設(shè)備發(fā)生故障的部位，采用設(shè)備故障綜合診斷方法分析設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，作為故障部位處理和恢復(fù)的依據(jù)，并提出合理對(duì)策[10]。故障診斷工作的主要內(nèi)容包括閥值分析、專業(yè)數(shù)據(jù)分析和趨勢(shì)分析。

3.4 設(shè)備電網(wǎng)技術(shù)分析

電網(wǎng)技術(shù)監(jiān)督報(bào)告模塊主要是為現(xiàn)場(chǎng)管理工作人員提供專業(yè)指導(dǎo)，讓使用者對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行了解和落實(shí)。該模塊主要由技術(shù)監(jiān)督報(bào)告、反措條款維護(hù)、投產(chǎn)監(jiān)督報(bào)告組成。

3.5 設(shè)備屬性綜合分析

設(shè)備屬性綜合分析模塊是對(duì)同類型設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，包括設(shè)備規(guī)模統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行年限統(tǒng)計(jì)、設(shè)備制造廠家統(tǒng)計(jì)和設(shè)備型號(hào)統(tǒng)計(jì)。該模塊是對(duì)各種特高壓輸變電設(shè)備指標(biāo)、狀態(tài)、運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，為生產(chǎn)管理提供理論依據(jù)。設(shè)備屬性綜合分析主要的功能模塊包括單位設(shè)備統(tǒng)計(jì)、設(shè)備廠家統(tǒng)計(jì)、設(shè)備投運(yùn)年限統(tǒng)計(jì)、設(shè)備類型統(tǒng)計(jì)、設(shè)備資產(chǎn)歸屬統(tǒng)計(jì)、設(shè)備類型特性統(tǒng)計(jì)。

3.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)深度挖掘

當(dāng)前，工程設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的測(cè)試數(shù)據(jù)是最有效的參考依據(jù)，對(duì)智能管控平臺(tái)系統(tǒng)存儲(chǔ)的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和研究，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)化并得到相應(yīng)的物理方程，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)可視化，并進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的深層次研究包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)前景分布、試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)發(fā)展變化規(guī)律、試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)有效性統(tǒng)計(jì)。

4 應(yīng)用實(shí)例

大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)中主要應(yīng)用于停電管理和修復(fù)損傷評(píng)估、負(fù)荷預(yù)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行效率評(píng)估、低壓配電網(wǎng)絡(luò)分析、故障定位、可靠性評(píng)估、故障原因識(shí)別、配電網(wǎng)自動(dòng)化重構(gòu)、分布式能源分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拖辔贿B接分析等方面。下面以銀東線輸電為例，說明大數(shù)據(jù)在輸電線路中的應(yīng)用。

4.1 總體技術(shù)方案

通過生產(chǎn)管理信息、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、即時(shí)氣象信息等，及時(shí)掌握配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，根據(jù)線路維護(hù)的實(shí)際需要，深入挖掘分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)價(jià)的智能化、信息化、專業(yè)化和互動(dòng)化[11]，做出系統(tǒng)的分析報(bào)告，從而做出最優(yōu)決策。總體技術(shù)路線如圖5所示。

銀東輸電線路對(duì)大數(shù)據(jù)管控的應(yīng)用，為相關(guān)部門建立了一個(gè)實(shí)時(shí)、多元、可視化、智能化的信息管控平臺(tái)，對(duì)具有不同功能的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的深入分析與評(píng)估，能夠有效防范運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力，從而使管理人員能夠針對(duì)相應(yīng)問題提出最優(yōu)決策。

圖5 總體技術(shù)路線Fig.5 Overall technical route

4.2 硬件架構(gòu)

在現(xiàn)有技術(shù)的可操控范圍內(nèi)，借助集中式部署,在常規(guī)管理協(xié)調(diào)模式下，保證可視化管控平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)管控監(jiān)測(cè)平臺(tái)主站數(shù)據(jù)，使省檢修公司與各地市公司子站電力數(shù)據(jù)得到有效利用。

主站的構(gòu)成劃分明確，依據(jù)性能特點(diǎn)，其細(xì)部劃分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WebLogic服務(wù)器；依據(jù)具體操作環(huán)節(jié)所需劃分為接口端服務(wù)器、測(cè)試服務(wù)器和B/S客戶端。在操作過程中，根據(jù)客戶端所獲數(shù)據(jù)以及歷史存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)開展對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集，其依賴于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能。而對(duì)于接口服務(wù)器，也進(jìn)行了技術(shù)革新，選用GIS、PMS、調(diào)度SCADA打破了平臺(tái)局限，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的收集與快速處理。

在主站基礎(chǔ)之上，子站也配備優(yōu)良，它的主體系統(tǒng)是由B/S客戶端連接而成，該客戶端主要用于有關(guān)電力工程方面的信息收集以及信息的實(shí)時(shí)發(fā)布，同時(shí)還發(fā)揮著設(shè)備臺(tái)賬信息情況的數(shù)據(jù)記錄、電力工作情況及狀態(tài)的大致監(jiān)測(cè)反饋等作用。

電力數(shù)據(jù)網(wǎng)則是為主站和子站間的信息交互提供通信平臺(tái)。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管控很難將分散的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和獨(dú)立系統(tǒng)不同格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，而銀東輸電線路采用大數(shù)據(jù)管控架構(gòu)的可視化管控平臺(tái)，為信息交互提供了一個(gè)平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)有效地提取各類信息；同時(shí)，可視化管控平臺(tái)可以避免數(shù)據(jù)相互矛盾，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析與挖掘。

4.3 軟件架構(gòu)

進(jìn)一步研究可視化管控平臺(tái)，它通過數(shù)據(jù)交互總線或中心跨安全區(qū)與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行松耦合集成，系統(tǒng)集成框架示意圖如圖6所示。

圖6 輸變電狀態(tài)可視化智能管控平臺(tái)軟件架構(gòu)圖Fig.6 Software architecture diagram for intelligent control platform for power transmission and transformation status visualization

該平臺(tái)能通過可視化技術(shù)顯示輸變電設(shè)備狀態(tài)，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)來提高生產(chǎn)信息系統(tǒng)的廣度和深度。以往信息不全、不一致、出現(xiàn)實(shí)時(shí)差異的問題，將通過可視化平臺(tái)的建立得到有效解決。

相較于銀東線的±660 kV輸電而言，靈州—紹興線的±800 kV特高壓輸電覆蓋范圍更廣、輸電量更大，它首次使用了1 250 mm2的大截面導(dǎo)線。這種導(dǎo)線應(yīng)用于電力輸送可大幅度提高電力線路的輸送功率、降低線路損耗，但同時(shí)也對(duì)施工機(jī)具的選擇、技術(shù)方案的編制以及生產(chǎn)管理等方面提出了更高的要求。因此，大數(shù)據(jù)在靈州—紹興輸電線路的應(yīng)用能夠使現(xiàn)有的管控平臺(tái)更加完善，從根本上實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的精細(xì)化管控。

5 結(jié) 語

本文通過研究具有精確狀態(tài)可視化、大數(shù)據(jù)信息集成化、管理一體化等眾多優(yōu)點(diǎn)的特高壓輸變電設(shè)備狀態(tài)智能管控平臺(tái)，構(gòu)建特高壓直流輸電線路工程大數(shù)據(jù)跨專業(yè)、跨地域的應(yīng)用體系，消除了個(gè)別設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)“信息孤島”現(xiàn)場(chǎng)，彌補(bǔ)了單個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的信息不全、信息實(shí)時(shí)狀態(tài)差異，有效提升了設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和可視化管理水平。同時(shí)，靈州—紹興±800 kV特高壓直流輸電線路工程的建成也為昌吉—古泉±1 100 kV特高壓直流輸電線路工程的工程造價(jià)管理以及大容量、遠(yuǎn)距離、跨區(qū)輸電的實(shí)施提供了靈活有效的方法。