在電力設(shè)備管理中大數(shù)據(jù)及可視化的運(yùn)用分析

國(guó)網(wǎng)巴楚縣供電公司 胡紹輝

1 引言

加強(qiáng)電力設(shè)備管理，才能充分保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前，信息技術(shù)快速發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的電力設(shè)備管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電力企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)及可視化的運(yùn)用，緊跟智能電網(wǎng)發(fā)展，不斷改進(jìn)和優(yōu)化電力設(shè)備管理模式，加強(qiáng)電力設(shè)備數(shù)據(jù)信息管理，才能有效提升電力設(shè)備管理水平，進(jìn)而充分保障電力設(shè)備安全、高效運(yùn)行，這對(duì)電力行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有著重要的意義。

2 電力設(shè)備管理

2.1 傳統(tǒng)一般電力設(shè)備的管理與檢修

在傳統(tǒng)的電力設(shè)備管理與檢修中，需要先了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，然后結(jié)合相應(yīng)案例，制定科學(xué)、合理的檢修方案，還應(yīng)制定相應(yīng)備選方案。在電力設(shè)備檢修中，還需細(xì)致分析相應(yīng)電力設(shè)備能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一定效能，綜合評(píng)價(jià)和分析電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性，對(duì)電力設(shè)備可能出現(xiàn)的故障及相應(yīng)影響因素進(jìn)行全面的分析，還可以通過(guò)分析，對(duì)相應(yīng)電力設(shè)備可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行預(yù)測(cè)，評(píng)估電力設(shè)備使用壽命，并做好故障預(yù)防工作。通過(guò)全面、細(xì)致地分析，然后根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的總體檢修方案，才能充分保障電力設(shè)備的正常運(yùn)行。傳統(tǒng)一般電力設(shè)備管理與檢修中，雖然逐步加強(qiáng)了對(duì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的運(yùn)用，但實(shí)際使用中還要求操作人員應(yīng)具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠作出準(zhǔn)確的判斷和決策[1]。在電力設(shè)備管理中，很多行業(yè)人員都越來(lái)越重視對(duì)高端現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)的運(yùn)用，同時(shí)，電力行業(yè)從業(yè)人員也更加重視對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的運(yùn)用，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的集中、統(tǒng)一管理，提升對(duì)電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)能力，進(jìn)而充分保障電力設(shè)備管理相關(guān)決策的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

2.2 智能時(shí)代電力設(shè)備的管理與檢修

在電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，通過(guò)對(duì)各種先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，能夠更好地處理電網(wǎng)中的各種故障，還能及時(shí)反映設(shè)備劣化發(fā)展過(guò)程，能夠有效提升電力設(shè)備管理水平。關(guān)于電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢修，需要對(duì)相應(yīng)設(shè)備的多種參考量進(jìn)行全面的分析，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，科學(xué)設(shè)計(jì)統(tǒng)籌電力設(shè)備運(yùn)行中的電壓、電流、聲音、溫度、真動(dòng)以及光亮等物理量和油、氣分析等化學(xué)量，才能充分把握電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)[2]。如一次設(shè)備基本都與高電壓、大電流有著直接的聯(lián)系，在對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，一定要注意保證相應(yīng)設(shè)備的絕緣安全，不能影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

在輸電線路運(yùn)行中，由于其大多處于空曠的區(qū)域，外部環(huán)境條件比較惡劣，很容易受到雷電、樹(shù)木、小動(dòng)物等因素的干擾，且輸電線路的路徑較長(zhǎng)，如果要對(duì)輸電線路進(jìn)行檢修，要花費(fèi)較多人力。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，大型電力變壓器是其中的重要設(shè)備，大多采用的是油浸式大型電力變壓器，相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生過(guò)熱、放電故障時(shí)，就容易產(chǎn)生特定的氣體，設(shè)備檢修中可以檢測(cè)其氫氣含量，這一方法不僅簡(jiǎn)單，且有著顯著的效果。二次設(shè)備主要指的是二次回路、電子設(shè)備，具體的管理與檢修中，一般利用的是二次回路設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)及電力設(shè)備的自檢功能進(jìn)行檢修[3]。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用概述

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，不同的電力工作會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)也是智能電網(wǎng)的聯(lián)結(jié)中心，隨著電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，發(fā)電、配電、輸電及營(yíng)銷、管理等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量變得越來(lái)越龐大[4]。在智能化設(shè)備的廣泛應(yīng)用中，很多電廠逐漸加強(qiáng)了對(duì)相關(guān)設(shè)備的智能化升級(jí)和改造，千家萬(wàn)戶所使用的智能電表也進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)量，在電網(wǎng)運(yùn)行管理中，還需要對(duì)全國(guó)各地發(fā)電機(jī)、變壓器、大量開(kāi)關(guān)設(shè)備、架空路線、高壓電纜等設(shè)備所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。隨著新能源的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理中還包括天然氣、地?zé)帷⒐夥惋L(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生情況看，與其他行業(yè)相比，電力行業(yè)數(shù)據(jù)有著體量大、類型多、速度快、專業(yè)程度高、聯(lián)結(jié)范圍廣等特點(diǎn)，這就使得智能電網(wǎng)發(fā)展中需要逐步加大了對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用力度，充分認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)技術(shù)的價(jià)值作用，將大數(shù)據(jù)技術(shù)合理應(yīng)用于智能電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，建立科學(xué)的智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，才能有效提升智能電網(wǎng)的整體管理水平。

關(guān)于智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)建，需要從整體架構(gòu)層面，匹配相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)模塊，還應(yīng)建立更加完善、全面的數(shù)據(jù)體系，對(duì)電力設(shè)備出廠、調(diào)試、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、可追溯故障及檢修記錄相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄，相應(yīng)數(shù)據(jù)還應(yīng)包括電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等內(nèi)容[5]。在大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用中，還應(yīng)提高數(shù)據(jù)挖掘能力，能夠從海量數(shù)據(jù)中快速挖掘有價(jià)值的信息內(nèi)容，包括規(guī)律性、隱含的有著很大潛在價(jià)值的信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也日益成熟，相應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘算法研究與應(yīng)用不斷擴(kuò)大。關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，大多采用的是決策樹(shù)，其范圍包括安全評(píng)估、故障診斷、系統(tǒng)控制以及負(fù)荷相關(guān)等。從數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用情況看，這一技術(shù)還有著很大的進(jìn)步空間，可以進(jìn)一步發(fā)展其數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取，尋找數(shù)據(jù)庫(kù)中隱藏模式，發(fā)展挖掘結(jié)果的評(píng)價(jià)和解釋能力，在具體的功能研究中，還可以結(jié)合融合機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)分析、可視化技術(shù)等研究?jī)?nèi)容，發(fā)展具有特色的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。各企業(yè)還需進(jìn)一步加大研究投入力度，才能促進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展[6]。在智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的使用中，還可以將這一系統(tǒng)與其他行業(yè)數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的深度挖掘。

4 可視化技術(shù)應(yīng)用概述

可視化技術(shù)是一種新興技術(shù)，具體應(yīng)用發(fā)展中，其主要方向是科學(xué)計(jì)算可視化、信息可視化和數(shù)據(jù)可視化等，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，可視化技術(shù)不斷成熟，在我國(guó)各領(lǐng)域中的應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛，可視化技術(shù)也展現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠更加直觀觀察相應(yīng)事物，利用相應(yīng)技術(shù)手段，還能直接表達(dá)相應(yīng)圖像中的信息量，幫助相關(guān)人員更好地理解數(shù)據(jù)信息中的內(nèi)涵，專業(yè)人士也能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)、有效的分析。

在電力企業(yè)發(fā)展中，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到可視化技術(shù)的重要性，加強(qiáng)對(duì)可視化技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效促進(jìn)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，通過(guò)信息管理、數(shù)據(jù)處理和最后的展示層，即可構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)，如圖1所示。電力企業(yè)通過(guò)數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，能夠?qū)ο鄳?yīng)電力設(shè)備進(jìn)行可視化的監(jiān)控管理，如用戶用電量預(yù)測(cè)功能，通過(guò)統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各單位用電量，然后進(jìn)行分析，可以建立相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的有效預(yù)測(cè)。具體的負(fù)荷預(yù)測(cè)中可以采用指數(shù)平滑法進(jìn)行預(yù)測(cè)，常用的包括一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法和三次指數(shù)平滑法。

圖1 電力數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

一是一次指數(shù)平滑法。如果存在某一負(fù)荷序列為P1，P2，…，Pt，在預(yù)測(cè)t 時(shí)刻負(fù)荷時(shí)，相應(yīng)的一次指數(shù)平滑模型為：

式中：Yt為t 時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，等于t-1時(shí)刻的平滑值；Pt-1為t-1時(shí)刻的實(shí)際值。t-1時(shí)刻的實(shí)際值與t-2時(shí)刻的預(yù)測(cè)值的加權(quán)平均值為t-1時(shí)刻的平滑值。為平滑系數(shù)，取值區(qū)間為（0，1）。

二是二次指數(shù)平滑法。通過(guò)對(duì)一次平滑再次進(jìn)行一次平滑處理，即為二次指數(shù)平滑法。在式（1）的基礎(chǔ)上，再次平滑，計(jì)算t-1時(shí)刻二次平滑值，計(jì)算式為：

具體的計(jì)算過(guò)程中，已知t-1時(shí)刻一次平滑值、二次平滑值及t-1時(shí)刻實(shí)際值，對(duì)t 時(shí)刻預(yù)測(cè)值進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的表達(dá)式為：

還需再次進(jìn)行一次平滑處理，也就是三次指數(shù)平滑法，具體式在此不做推導(dǎo)。利用指數(shù)平滑法進(jìn)行計(jì)算，即可建立相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，然后采用js 語(yǔ)言將其寫入前端界面，計(jì)算出具體的結(jié)果，就能夠在3D 可視化界面中展現(xiàn)出來(lái)。管理人員能夠直觀地了解相應(yīng)數(shù)據(jù)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電量的有效預(yù)測(cè)量。電力數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

5 大數(shù)據(jù)及可視化背景下電力設(shè)備管理措施

5.1 創(chuàng)新電力設(shè)備管理理念

電力企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)及可視化的重要作用，深入研究大數(shù)據(jù)及可視化特點(diǎn)，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新電力設(shè)備管理模式，確保大數(shù)據(jù)及可視化的有效運(yùn)用，才能提升電力設(shè)備管理水平，進(jìn)而充分保障相應(yīng)電力設(shè)備安全、高效運(yùn)行。

在大數(shù)據(jù)及可視化的運(yùn)用中，電力企業(yè)管理層應(yīng)認(rèn)識(shí)重視電力設(shè)備管理中大數(shù)據(jù)及可視化的運(yùn)用，加大對(duì)大數(shù)據(jù)及可視化應(yīng)用研究，可以組織相應(yīng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)大數(shù)據(jù)及可視化與電力設(shè)備管理系統(tǒng)的充分融合，才能充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)作用，進(jìn)而有效提升電力設(shè)備管理水平。

5.2 完善電力設(shè)備管理制度

在電力設(shè)備管理制度的制定中，應(yīng)明確相應(yīng)責(zé)任人，一旦電力設(shè)備出現(xiàn)故障，確保能夠在第一時(shí)間確定責(zé)任人，防止出現(xiàn)互相推諉責(zé)任的情況，才能有效提升故障解決效率。在制定相應(yīng)電力設(shè)備管理制度后，為保證制度的有效落實(shí)，還需保證制度內(nèi)容的科學(xué)性、可行性，加強(qiáng)監(jiān)督管理，對(duì)電力設(shè)備管理進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督。此外，還可以將電力設(shè)備管理與管理人員的薪酬掛鉤，以更好地激發(fā)管理人員的工作積極性，才能充分保障電力設(shè)備管理成效。

5.3 加大人員技術(shù)培訓(xùn)力度

在大數(shù)據(jù)及可視化運(yùn)用中，為充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)及可視化優(yōu)勢(shì)，電力企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備管理人員的培訓(xùn)和考核，管理人員應(yīng)充分掌握相應(yīng)大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)，不斷提高管理人員的能力水平，才能更好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)代智能化電力設(shè)備各類故障問(wèn)題。現(xiàn)代電力設(shè)備管理中，逐漸加大了對(duì)大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)的運(yùn)用，管理人員也應(yīng)熟練掌握現(xiàn)代化管理系統(tǒng)，能夠運(yùn)用現(xiàn)代化工具，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行有效的管理，才能充分保障相應(yīng)電力設(shè)備的正常運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

在電力行業(yè)發(fā)展中，傳統(tǒng)電力設(shè)備管理模式已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電力企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)的重要作用，結(jié)合大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)特點(diǎn)，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新電力設(shè)備管理模式，才能有效提升電力設(shè)備管理水平，進(jìn)而有效促進(jìn)電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。