電網設備統一編碼研究及應用實踐?

劉有飛 劉 洋 王 濤

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

1 引言

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

由于與電力設備相對應的資產數據和電力設備業務數據分布在各個不同業務信息化系統中，因此各個應用系統在進行數據整合時首先需要將分布在不同信息化系統中的業務數據進行匹配、銜接、以及融合，再通過業務數據的關聯分析，精準定位設備運營中的薄弱環節，優化并統籌制定最合理的設備管理策略，使得在全生命周期內的設備運營效益效率指標達到最優狀態［3～4］。

對分布在不同信息化系統的業務數據進行匹配銜接時，往往發現存在諸多困難。這是因為當前各信息化系統分別由不同專業部門主導建設，受系統建設廠家不一、系統功能從滿足本專業要求出發等因素的影響，各信息化系統中設備所對應的業務數據未形成或未遵循統一的標準或規范，例如業務數據模型、數據定義、數據生成維護等都不盡相同或是有根本的差異，導致了較嚴重信息融合貫通的壁壘，在電力企業內部產生了特有的“信息孤島”問題［5～6］。

解決業務數據融合貫通的前提是對電力設備進行統一的編碼，使得同一個設備在不同電力信息系統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務數據進行跨專業匹配、銜接。設備統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（KKS）編碼的思想，設計了“區域碼+基于KKS編碼的設備編碼+設備身份證編碼”電力資產設備編碼體系，在南方電網公司得到成功應用。文獻［8］研究物料統一編碼及應用。文獻［9］探討了統一編碼對電力信息化系統構建的問題。

本文在上述研究基礎上提出一種創新的編碼系統。該編碼系統采用射頻標簽（RFID）和二維碼標簽作為編碼載體，提出一種統一的編碼思路，在設備運維和資產管理的應用場景中，通過相應的識別技術獲取設備編碼就能夠直接離線獲取相關的資產信息，提高業務系統的運行效率，為電力設備運維等業務系統的數據融合提供了基礎數據的支撐。

2 電力設備全生命周期管理

2.1 電力設備全生命周期的管理

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

圖1 電力設備全生命周期的運維操作流程

電力設備全生命周期管理中資產管理最重要的任務之一是在產品生命周期中實現設備運維數據的交換。這是電力公司資產管理部門和設備運維部門之間交換數據的關鍵問題。

如果有關電力設備的資產信息存儲在數據庫，并通過設備編碼和數據庫數據相對應，則在電力設備全生命周期的運維操作流程中需要和連接后臺數據庫以獲取設備基礎信息，并實現設備相關的所有應用系統中電力設備基礎信息的一致性。

2.2 RFID標簽的應用

基于RFID實施的新電力設備全生命周期控制方案中，使用EPC作為信息載體，使得電力設備相關的所有應用系統都能夠獲取一致性的設備信息。基于RFID標簽［11］全局設備信息服務過程如圖2所示。

圖2 電力設備各個相關部門通過EPC進行數據交互

2.3 電力設備統一編碼思路

由于一些電力設備是由其他設備組合而成，因此如何對這些電力設備進行編碼以便資產清點以及在運維過程中進行設備的詳細識別，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備編碼，而低壓配電柜也有自己的設備編碼。此外電力設備的經濟殘值也是資產管理部門關注的重點［13］，因為設備的殘值是設備是否報廢、是否維修的重要參考依據。因此在設備統一編碼中需要集成繼續使用價值、潛在維修價值以及停用成本等設備經濟信息。

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

本文采用有向圖［14］來表示電力設備的組成序列。每個電力設備都表示為一個有序對：

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

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

3 電網設備的統一編碼

3.1 在設備安裝階段和停用階段的編碼流程

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

從電力設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據，將設備安裝階段、運維、運行以及停用階段聯系起來。這些數據應該由設備安裝部門編碼，而設備運維或電網調度部門應該能夠解碼這些數據。編碼原則應該很簡單、易實現。數據完全在標簽中編碼，無需連接到外部數據庫，并且與二維代碼標簽或RFID標簽讀取時間無關。

本研究提出將基于RFID標簽以及二維碼應用于電力設備的統一編碼，實現對電力設備安裝、調度運行、運維以及資產管理的數據集成。電力設備在完成安裝、驗收、入網運行時，進行編碼，并設置一個RFID標簽或二維碼標簽。在該標簽中附加設備規劃、采購、安裝等已完成各個環節的信息，同時集成設備對象的設備類型、設備功能、電壓等級、設備技術參數、設備生產廠家、設備投運年限、設備安裝使用地點等資產管理信息。

本文所提出的電力設備數據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 統一編碼規則

電力設備作為實物資產，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。依據全局唯一性編碼管理的理念與思路，對每個電網設備的數字化ID進行統一編碼，作為此設備的“ID”。首先是建立統一規范的數字化ID編碼規則，從電力設備安裝驗收這一節點開始，按照規則對每個電力設備賦予全局唯一的數字化ID，應用在設備使用全生命周期中各個環節的信息化系統中，通過這個唯一的數字化ID，可方便且有效開展跨專業系統之間業務數據的拼接、匹配。在對電網設備賦予唯一數字化ID的前提下，在各個信息化系統內，設備名稱仍可沿用前期專業化的習慣俗語，或是將設備名稱作為設備的一個專業化屬性，不強制要求不同業務系統之間設備名稱必須一致。

圖3 電力統一編碼流程

進行設備ID編碼設計時，基本原則是首先要確保設備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，設計如下25位的設備ID編碼，如圖4所示。

圖4 電力設備的數字化ID

圖4 中ID數字的1～3位為表示網省公司信息的數字碼，即設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位為數字識別碼，用以區分不同的專業應用，如營銷、運監、調度、財務等；15～16位為設備物料編碼，可與當前所應用的物料編碼相一致；17～20位為設備出廠日期碼，表示年份及月份；21～24位為設備出廠流水碼，按數字序列自動生成；25位設備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。

完成電力設備ID數字的編碼后，依據前文所述的DPN模型，集成電力設備的組合序列、經濟成本形成電力設備的二維碼編碼和存儲于RFID的編碼數據，如表1所示。

表1 電力設備統一編碼示例

4 應用示例

設備編碼不統一、不規范，不僅在設備全生命周期管理過程中帶來諸多不便，同時也對電網生產運行過程的管理帶來了不便。

為提升配網非故障停電精益化管理水平，需要將配網停電申請票與配網倒閘操作票兩項業務進行關聯，但就目前系統內數據現狀，并不支持此種關聯關系，為打通業務數據連接壁壘，國網承德供電公司創新設計并推廣應用了“運監關聯編號”，將系統內此前無關聯關系的“配電網日前停電計劃審批流程”與“配網調度倒閘操作流程”利用“運監關聯編號”進行匹配，實現了業務流程數據的自動關聯，為非故障類停電分析提供有效數據依據與支撐。

非故障類停電運監關聯編號包含四部分：單位（兩位數字）、日期（四位數字）、工作分類（兩位數字）、順序號（兩位數字），共計十位數字。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配網常規檢修、“01”為順序號。

在系統內流轉完畢，導出編號時，系統自動添加地市編碼和檢修類別編碼于非故障類停電運監關聯編號前，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。系統內優化場景如圖5所示。

圖5 設備統一編碼應用實例

非故障類停電運監關聯編號推廣應用后，使得運營監測中心獲得了更為詳細的原始數據，經計算后可得出非故障類停電中，停電、工作、送電等各環節的工作時長，為提升配網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。

上述示例實際上采用了設備操作工單的統一編碼，并非嚴格意義的設備統一編碼應用。這是由于設備統一編碼目前尚未大面積推廣應用，僅能通過操作工單統一編碼，對分散在不同操作環節的業務數據實現串接、匹配。當然，通過操作工單統一編碼的應用示例，同樣展現了設備統一編碼的可行性及重要性。

5 結語

電網設備資產規模十分龐大，設備類別多樣。在設備全生命周期內，對應不同應用環節，與設備相關聯的業務數據分散在不同信息化系統中。為了使海量的電力數據能夠高效率地開展大數據挖掘分析，提高電力設備運營管理水平提升，需要實現電力設備統一編碼。本文從全生命周期的電力設備管理出發，采用RFID和二維碼技術，提出了一種集成電力設備ID、電力設備組合序列以及電力設備使用經濟成本的創新統一編碼，為各個電力應用系統以及電力設備管理的各個環節快速獲取一致性的電力設備基礎信息提供了較為便捷的方法。最后通過應用示例展現了統一編碼對電力運維系統的重要性及必要性，為后續電力設備統一編碼大面積實用化推廣提供有益參考。