配电网巡视与抢修一体化系统的设计与实现(共16页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台的构建摘要：配电网的安全运行关系到最基本的国计民生，其安全性需要得到可靠的保障。但是配电网结构复杂，设备层次多，数量大；而且随着城乡建设的高速发展不断增长，现场巡视和检修工作的工作量和技术要求也越来越高。配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台，既为管理部门展示了巡检工作的实时全景图,同时从技术方面为配电网一线工作提供了数据查询、巡检策略建议、可双向交流的专家在线系统等实用功能，帮助对设备风险进行超前防范、最设备进行科学管理，为配网的现场工作提供了强有力的支撑。本文结束了一体化平台的结构、功能和特色功能的实现方法

2、。关键词： 配电网 设备巡检 状态分析 现场支持 一体化平台 智能终端0 引言配电网是直接将电能送到终端用户的网络，分布广，结构复杂，层次繁多，节点数量巨大。配电网的安全运行关系到最基本的国计民生，直接影响着人民生活的质量和社会治安的稳定，必须予以高度重视。随着城乡建设加速发展，配电网的规模扩大，负荷增容，节点增加，设备更新，相应的运维管理、检修抢修工作量大幅增加；另一方面，智能电网运行大集控管理、设备状态检修的推广也对配电网的日常运检、抢修工作提出了更高的效率和质量要求。本文介绍了配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台，既从技术方面现场支持配电网巡视一线的工作，又可以为管理部门展示

3、巡检工作的全景图。在优化网架结构、提升装备和设备健康水平的同时，综合运用各项管理措施和技术手段，建立先进的配电网运检管理模式，做到超前防范、科学管理，为配电网的现场工作提供了强有力的支撑。1、系统背景与功能 1.1构建一体化平台的现实需要目前，涉及配电网现场工作有两个很明显的特点。首先，需要工作人员到现场的运检工作（巡视，检修、故障抢修等）占配电网维护工作量的80%左右，这些工作以纸面记录、电话联系、人工交接、手动录入信息的工作方式为主1，工作量大而且容易发生失误。其次，配电网设备多样，节点数量庞大，故障种类较多，绝大部分故障需要综合各种信息快速定位才能解决，配电网故障抢修任务给现场人员的综合

4、技术能力和分析能力提出了很高的要求。与此相应，国家电网SG186工程建成并投入应用后，PMS，GIS，SCADA等应用系统实现了配电网设备台账信息、检修信息、空间地理信息等基础信息的收集整理。便携计算设备的突破性进展为开发配电网现场工作专用智能终端提供了新的技术平台。现代信息安全技术的发展和应用，为在移动作业环境下数据信息的安全性、私密性、完整性提供了技术保障。在当前信息化建设成果的基础上，综合运用各项管理措施和技术手段，可以有效整合信息资源，深化状态管理，建立先进的配电网运检管理模式。配电网的状态检修是智能电网发展的目标之一，目前已经有很多关于电网设备状态分析理论方面的研究，也有人开始将理论

5、方法形成实用软件。但是没有见到配电网设备状态分析、设备检修模型库在配电网的实际应用案例。 国外已经对利用移动智能进行巡检做了大量的专用技术的研究，为建立智能化配电设备巡检、诊断和管理系统提供了良好的技术基础。然而，一线巡检尚未与云端专家系统以及管理后台形成高速双向互动，也未见有状态诊断、评估和量化的手段与巡检工作结合，配电网巡检电子化还在初始阶段。本项目着力于构建面向配电网运检管理和智能巡检的一体化平台，解决以上三个方面的问题，系统的研究与实现在国内外的配电网现场支持领域都有积极的探索价值。 1.2 一体化平台的思路与能力特点电网公司为提高配电网综合管理水平，在优化网架结构、提升装备智能化水平

6、的同时，需要重点解决以下几个方面问题：Ø 集成系统信息资源，提升配电网信息化应用水平。Ø 进行配电网运行薄弱环节和安全风险评估，加强配电网状态管理。Ø 依托信息系统和智能化装备，集成应用技术手段和方法，实施标准化运检管理。通过对配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台关键技术的研究和综合应用，构建一体化平台，实现信息集成、分析判断、在线支持三种核心能力。系统的特点在于：1 面向配电网安全运行，提升已有信息化应用系统实用价值 电网公司建成了GIS，PMS，SCADA等多种信息系统，为坚强智能电网打下了良好基础。一体化平台解决了面向配电网的信息的判别、过滤、自

7、动分类等，将其综合应用于配电网巡检支持、状态分析、安全运行管理，实现了提高配电网故障抢修快速响应能力，同时是对已有应用系统信息资源更充分、有效的使用，是对其实用价值的提升。2 集成相关系统, 建立先进的配电网运检管理模式通过对相关系统信息资源的综合分析，进行配电网运行薄弱环节和安全风险评估，及时预警，超前防范；制定更高效的运检策略，提高配电网巡检的准确性和巡检效率2；依托一体化平台和专用智能终端，提供信息化管理，远程信息支持，在线分析和专家建议，推进标准化运行检修。3 适合现场抢修工作的远程专家互动平台通过一体化平台与专用智能移动终端之间的安全、实时、高速的双向信息通道，提供在线视频交互功能，

8、为一线抢修人员和专家提供快速高效的交流方式，将信息化应用成果延伸到工作一线，有效提高现场工作效率和优质服务水平，提高抢修效率。信息化应用广度信息集成分析判断在线支持配电网管理水平不断提升信息化应用深度以上三项核心能力从深度和广度两个维度扩展了配电网信息化管理应用水平，实现了配电网管理水平的整体提升。其核心能力与特点如图1-3所示。图1-1 一体化平台的核心能力与特点二、系统实现的技术方案2.1 一体化平台的结构配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台以提高配电网综合管理水平为目标，提供信息集成、分析判断、在线支持等核心能力。逻辑上由两个主要部分构成：1. 配电网综合信息服务平台通过信息

9、交互总线，整合现有GIS、PMS、营销、配电自动化等信息资源，通过设备故障模型库、设备状态综合分析等手段进行配电网运行薄弱环节和安全风险评估，提供标准化处置方案建议，并支持智能巡检、故障抢修、地理背景定位和可视化展现功能，支持专家系统功能。2. 专用智能移动终端集卫星定位功能、双向无线通信功能3、信息采集、视频通讯和高等级信息安全配置于一体的移动智能终端，可用于智能巡视、故障抢修等现场工作，提供与信息服务平台间的安全、实时、高速双向信息通道。配电网设备巡检管理、设备状态分析、安全运行专家功能一体化平台的系统结构图2-1所示。自上而下，系统包含了两级智能结构：配电网综合信息服务平台和专用智能移动

10、终端。 图2-1 一体化平台的系统结构图系统设计内网平台与PMS系统、GIS系统共享基础数据，通过专家分析系统提供专家诊断、维修策略保证巡检快速进行，提高工作质量。图2-3为一体化平台的系统实现结构图。三、系统实现与功能3.1 系统结构介绍为了保证配电设备巡检和故障抢修的工作的智能化、规范化、标准化，系统的总体架构合理划分分为智能终端、内网系统两个功能部分。其各自功能如图3-1所示。图3-1 系统功能结构图为保障信息安全，系统结构设置两个接口：智能终端与内网系统之间的数据通道-安全平台接口；内网系统与电网公司现有的应用系统之间的数据通道图3-2 系统接口结构图内网系统数据融合接口。系统接口的结

11、构如图3-2。3.2 系统功能介绍配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台系统结构上内网系统和智能终端两个部分。图3-3 内网系统功能结构图内网系统负责工作流程的规范、数据整合、工作结果的统计与展示、与智能终端交流等，功能实现上分为系统管理、数据查询、巡检管理、抢修管理和专家管理五个模块。系统管理的主要内容是系统的主要参数设置，用户数据维护和日志信息维护。数据查询则是针对配网业务，对工作工单和设备缺陷记录进行统计并支持用户查询。专家管理模块从专家知识库和互动管理两方面进行支持。巡检管理、抢修管理则对这两大块现场业务进行全方位支持。图3-4 专用智能移动终端系统功能模块图相应地，专用智能

12、终端主要功能也分为五个主要模块：系统管理、用户身份识别、巡检管理、抢修管理和工单管理。配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台在国网阳泉供电公司现场应用。下图为通过显示器看到的内网平台的巡视任务列表的参考界面。图3-5 一体化平台查看巡视任务列表参考界面去现场的工作人员通过智能终端的电子地图查看所有工单设备的位置。地图界面根据设备状态和风险级别为个配网设备显示不同的颜色，根据设备类型显示不同的图标。参考界面如下：图3-6专用移动智能终端巡检工作电子地图参考界面3.3 系统详细功能介绍配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台系统的设计实现过程中，有一些独创性的功能，在数据融合方面

13、和双向视频互动方面解决了关键问题。特在此加以详细介绍。3.3.1 图库转换配电网接线图是配电网日常运行管理、检修抢修工作的重要依据。然而，在实际工作中，接线图主要以CAD电子文件、静态矢量图或纸质图纸的形式使用，图中的设备和线路与信息系统中的相关台账数据和动态数据无法自动对应，只能采取人工查找的方式；实际工作中，如果线路或设备发生变化，必须修改相应线路图，打印纸质图纸，版本管理比较复杂，经过一段时间，容易出现多个版本的图纸，不易判别实际情况与哪个版本相对应。因此，需要应用技术手段，分析处理CAD接线图静态文件，实现配电网接线图自动识别匹配和动态交互，有效管理接线图数据资源，最大限度发挥其对配电

14、网日常工作的支持作用。本系统的任务之一是开发能够精准识别手绘CAD接线图的解析模块，实现CAD接线图自动与现有设备数据库进行匹配，并实现动态交互功能。具体而言，CAD接线图解析模块主要实现以下功能：1）智能识别解析手绘CAD接线图配电设备精准识别手绘CAD接线图中配电网设备，兼容各种手工绘制的差异影响因素。解析后的结果可以进行二次编辑。2)自动与现有系统中的配电设备库进行关联系统中的智能匹配软件模块，实现了通过解析后的图中设备逻辑关系以及设备名称等信息自动与配电网设备库中的设备进行关联匹配。3)实现动态交互接线图操作界面系统的动态交互接线图操作界面实现了在接线图中查看配电网设备当前信息、历史信

15、息和设备状态等；也可以调用相应接口对接线图进行扩展。这部分功能实现由三个模块和两个接口组成，三个模块分别是CAD图形解析模块、组合配电网设备模块、绘制可交互接线图模块，两个接口分别是与其他系统接口、与主系统接口。 图3-7 图库转换功能实现的结构图配网CAD接线图解析器设计图。 图3-8 配网CAD接线图解析器的设计图DXF数据文件基本上是以“键-值对”形式出现的，即一行键代码对应一行值。解析首先要识别元素类型，再通过代码对照表识别出来代码的含义，在解析出来对应的值，最后将值保持到数据库中。CAD图形元素被解析出来，系统通过图例定义将某些元素组成配电设备。首先我们需要定义图例的描述，其次通过图

16、例的描述找到图例描述的CAD图形元素，最后组合成一个配电网设备。配电网设备都是通过直线、圆形、圆心填充、三角填充、文字等组成的。实例如下：1）配电室由直线开始，由2条横线+2条竖线+2个圆形组成，见下图：2）水泥耐张杆由圆形开始，由1个圆形（半径2.9975）+1圆形填充（半径0.9422）组成，见下图：3）水平拉线由直线开始，在接线图中该图例可能有不同角度的旋转，所以只考虑每两条相交直线的形状T形或V形，水平拉线由两个V形线和一个T线形组成, 见下图：不同的图例所组成的要素不同，我们可以使用语言进行描述，比如直线圆形个数以及长度半径的大小等，称作配电图例描述语言。为了提高可能可读性和执行效率

17、，我们将图例描述语言划分为六块，分别是“开始元素语言块”、“原形语言块”、“直线语言块”、“三角填充语言块”、“原形填充语言块”和“文字语言块”，每个语言块相互独立。组合图例设备时，CAD元素组只有满足所有语言块的描述，才能判定为配电设备图例。根据不同图例设计五种不同的组合器，直线组合器、圆形组合器、连接线组合器、V形T形组合器、文字匹配组合器。解析出来的CAD元素，与匹配的设备组合成一个配电设备，其信息包含配电设备对象、元素数据、设备名称、设备类型、设备型号等。CAD文件在浏览器里无法直接显示。如果使用传统的静态图，不能适应随时变化的接线图，也不能够很好的实现交换功能；如果使用矢量图可以适应

18、变化但交换不够，而且现在支持矢量图的浏览器比较少；使用javascript进行接线图的绘制，以上弊端都不会出现。所以我们使用javascript进行接线图的绘制。组合后的CAD元素与对应的配电设备进行关联，系统重新绘制时首先将CAD原始数据转换为绘制数据。其中的重点是坐标的转换，将CAD图中的坐标转换为显示在屏幕的坐标。对于图形形状，根据不同的元素类型调用不同的绘制方法即可。查看接线图配电设备时，显示器屏幕显示效果如图。在运行中如果配电设备发生变化可以直接在接线图中进行编辑。图3-9 可以编辑的CAD图库3.2.2 数据融合系统的设备巡检、设备状态评价和现场抢修等功能的实现，都与配电网设备的设

19、备台账内容、检修历史记录、设备技术规范、标准等紧密相关。电网公司已经为这些信息搭建了专业的内部系统。只是这些信息分门别类，存贮在各个内部系统中。本系统的数据集成功能分别从GIS，PMS和SCADA系统中提取需要的数据内容，转换了所有CAD图库信息，录入了电网公司的设备规范、评价标准等多方面内容。 通过对数据进行搜索、过滤、分类整理，进行分析应用。这些系统的数据一般都独立存放，各自分类。数据集成功能应用网络安全、数据库等现代技术，对这些海量数据进行综合分析，结合现场巡检数据，给现场工作者以更科学的检修建议和抢修策略。对现有系统的数据的综合分析应用挖掘出了更多的信息价值，充分发挥了电网公司现有资源

20、的价值，避免重复性建设造成的不必要的浪费。系统从GIS里提取的是Web地图和坐标信息。地图和坐标信息是巡检、检修的现场工作定位必不可少的基础信息。系统从SCADA系统里提取各级配电站和配电设备的详细台账信息。系统从PMS系统里提取的数据信息包含线路电缆各类设备的信息表、各类设备参数表、缺陷检修和故障信息几大类，共17个表格。表单如下所列：PMS系统数据库信息表清单1配电运行位置信息表2配电线路信息表3配电分段线路信息表4配电电缆信息表5配电开关柜信息表6配电物理杆塔信息表7配电单体类设备信息表8配电单体类设备参数表9配电站房信息表10配电站房参数表11配电杆塔附件设备表12配电杆塔附件设备参数表13配电其它附件设备表14配电其它附件设备参数表15配电缺陷信息表16配电检修信息表17配电故障信息表 图3-10清晰地表现出内网平台数据融合功能的实现结构。图3-10 数据融合应用的系统结构图 3.3.3 视频互动配电网设备巡检、状态分析、安全运行专家一体化平台的一个主要目标是把电网公司先进的的信息建设成果送到巡检和抢修现场，加强对宣传工作的技术支持。视频交互功能则是实现快速、直接进行技术支持的方式之一。内网平台为每一个故障抢修、设备检修任务，自动创建一个会议室，与此任务相关的技术人员、管理人员和专家都