电力系统设备缺陷管理系统设计及管理研究

电力系统设备缺陷管理系统设计及管理研究摘要当下，随着现代电能结构日趋多元，电力营销与市场化增速，构建坚强、灵活、高效的电网调控运行与设备缺陷管理模式成为保障电力系统稳定、可靠运行重中之重。传统电力系统设备缺陷管理基于专职人员例行巡检，这种单纯凭借人工现场测试的做法效率低下，容易因巡检不到位造成安全隐患，从而一定程度上降低了电力系统调控运行的高效集中统一管理。鉴于此，为有效监测并处理电力设备潜在运行缺陷，进一步提高电力调控整体安全水平，本文面向电力系统设备缺陷识别管理系统，通过全方位、不间断监察在运设备运行状况，识别并处理电力系统存在的隐患，并提出与之相适应的配套管理模式。本文主要研究工作包括如下两点：1）结合设备缺陷管理基础理论与笔者所在地区电网在运设备缺陷管理存在的实际问题，提出设备缺陷管理系统软硬件设计方案。从整体设计入手，分别给出了包括网络架构、物理架构、技术架构、B/S架构、存储架构在内的全功能架构设计，与不同模块设计方案。2）本文提出了一系列适应性的地区电网设备缺陷管理与消缺方案。结合缺陷管理平台应用及面临的实际问题，提出了一系列闭环管理方案，实现了笔者所在电网运行效能与实绩的明显提高。关键字：设备缺陷管理；运行缺陷；架构设计；闭环管理方案；1.1本课题研究背景与意义随着现代电能生产供应不断完善,电力营销与市场化进程不断发展,电力企业的内部机构不断丰盈,各项业务活动的复杂性进一步加深。究其原因在于,电力系统核心业务流程环节复杂,在具体业务处理和实施的过程中,任何环节失误或设备运行缺陷都有可能造成电力系统难以继续稳定运行,进而诱发比较大的停电事故或其他社会隐患。由于电力设备长期承受机械荷载,并受到外部气候(酷热/严寒)、使用寿命等因素的影响,这导致电力设备在运行一段时间后会不同程度的出现内部元器件疲劳、氧化、老化、腐蚀,甚至损坏、熔化、烧毁,在这种情况下,如果不能及时发现设备异常现象并采取有效手段予以处理,就有可能从隐患进一步发展成为各类事故,导致故障得不到有效控制,从而诱发造成大范围停电,进而破坏电网安全和稳定运行。由此,为及时有效应对故障,提高电力系统运行的安全可靠水平,有必要建立一个电力系统设备缺陷识别管理系统,通过全方位、不间断监视在运设备的运行状况,识别并及时处理电力设备存在的隐患。传统的设备缺陷管理工作需要安排专职的缺陷管理人员对现场设备进行巡查,要求对设备情况非常熟悉,并且需要具备一定的电网调度基础以及现场运行经验,这种依靠人的记忆不依靠系统的非标准化的做法与发电生产标准化、信息化、计算机化的初衷相悖,另一方面,传统电力企业设备缺陷甄别与管理都采用人工管理,由于在人工操作过程中,手续往来繁多,容易出错,因此实际执行效率较低,难以及时有效地反馈设备缺陷的实时状况及处理过程等情况。此外,还容易出现环节失控,或者重复劳动等现象,造成多次停电等情况,造成人力、财力的浪费,且责任落实难,管理人员及安全人员因缺乏手段也实现不了实时、准确了解现场设备状况和起到监督、考核的作用。随着国内电力企业自动化程度越来越高,缺陷管理变得越发智能化,这为促进电网业务向集约化、流程化、规范化以及精细化转变,为电力系统安全生产、有序、高效地运行提供了高效便捷的信息技术化支撑手段。在国内整个电力行业大力推行智能化电网工程建设的背景下,采用信息技术来提高设备在线监测与缺陷管理成为电力公司业务体系优化过程的重要内容。1.2本课题的研究背景介绍本课题国内研究现状20世纪以前,电力企业设备缺陷管理大多采用人工报表的模式,这种模式本身存在着比较大的问题,例如,设备缺陷信息分散,手动整理易遗漏丢失,难以保证设备缺陷发现的及时处理。另外信息传递过程不规范,导致缺陷修复不合理。此外,设备缺陷信息规模庞大繁杂,单凭手工统计分析很困难;缺陷信息查询繁琐等。21世纪以来,以美国、英国、意大利为首的西方发达国家逐步探索并总结出关于设备缺陷管理的一整套当代理论,提出建立设备缺陷管理标准化流程--缺陷发现、缺陷审核、缺陷消除、缺陷跟踪、缺陷关闭的全过程,明确了从监测、识别、再到消除的闭环管理。并利用明确缺陷管理的各个环节及责任人的办法来实现透明化、可追溯性管理。并伴随电子计算机技术的发展,将这种设备缺陷管理的过程进一步流程化、规范化,形成一个基于信号识别与传输的全自动化设备缺陷管理与在线分析平台。通过统计设备运行数据与实时在线的状态分析,帮助各级人员及时了解设备运行状态、快速追踪并消除电力设备潜在的缺陷。利用专业的信息化技术进行缺陷管理大致经历了三个阶段:第一个阶段,利用电子文档进行管理阶段:利用WORD、EXCEL等基本的文档编辑工具，简单记录处理设备缺陷,本阶段利用信息化技术进行设备缺陷的管理，该过程具有初步的数据统计功能。第二个阶段,利用数据库系统进行管理阶段:引入数据技术，建立设备缺陷管理初步台账信息,详细记录设备的运行状态、设备计划检修时间并进行管理,在系统中纳入对设备管理的主要环节,本阶段利用信息化技术进行缺陷管理，相比于第一阶段，具有比较完善的数据统计分析功能。第三个阶段,设备缺陷的动态管理:通过引入设备缺陷的先进管理理念建立了更为规范化、体系化的流程性管理,实现了设备缺陷从发现到联系处理，最后缺陷消除的闭环管理。初步建立了设备状态的动态跟踪管理体系,提高了缺陷管理的效率,可以实现数据的快速流转,相关人员能根据信息及时了解设备缺陷的状态。近年来,在信息技术快速发展以及各国电力行业数字化建设的不断推进下,电力设备缺陷管理的信息化和自动化改革成为国内外电力行业构建信息化业务服务平台的发展趋势与关键内容。并随着自动控制技术、变频技术、PLC(可编程逻辑控制器)技术等新型技术的普及,设备缺陷管理逐步到达一个新的发展阶段。美国大规模企事业单位都配备设备管理信息系统,美国通用电气为整个美国电力行业所推出的缺陷管理工具平台,该系统不仅提供信息保存与共享功能,并可实现辅助分析,为企业实现现代管理的提供了重要辅助工具;日本的9大电力公司都使用计算机进行管理,建立了经营管理信息系统,部分公司还实现了自动化管理;法国大陆电力集团在内部实施的供电能力评估及改进管理系统等软件,可依托于供电企业生产管理信息化平台,通过人工数据录入或者自动数据采集的方式，实现设备缺陷的原始数据获取,并利用其统计分析功能为电力缺陷体系化管理提供重要的决策参考。本课题国内研究现状与国外设备缺陷管理的发展进程相比较,国内企业设备缺陷管理与体系化改革起步相对比较晚,各地企业的缺陷管理包括如下三个模式:第一个模式,通过计算机进行报表的统计,在信息管理方面,利用单机实现单项应用,目前,国内部分中小企业仍然处于此阶段。第二个模式,企业开始利用局域网,实现管理计算机化,比如电力公司的管理信息系统,客户呼叫中心,财务管理,物资管理等。第三个模式,可以对系统的决策进行规划,在具体实施过程中根据设备缺陷行为动态调整规划方案。这是信息技术与设备缺陷管理的高级应用阶段,需要企业利用信息系统对已有资源进行统一管理处置。目前,电力企业相关的设备缺陷管理模式仍然采用常规方式,即第一个模式进行操作与业务管理,没有通过计算机网络进行管理。单单就电力设备缺陷管理的目前发展进程来看,最初的电力设备缺陷管理使用单向管理模式,即,电力公司设备运行维护人员对变电设备进行巡视检查,发现设备故障后填写设备缺陷工单,并将信息通过人工或计算机传输汇总至管理部门,管理人员对相应的设备维修人员下达调度命令,对设备安排检修与缺陷处理,等设备检修完成后,维修人员再将缺陷设备的状态更改为已检修,进而实现设备的监督和管理。随着国内信息产业迅速发展,目前,国内大多数企业和政府部门都建立了计算机管理系统,供电企业作为国家的重要部门,也渐渐使用计算机网络完成设备缺陷管理及处理阶段监督,注重处理流程的时效性,各个环节的管理人员各尽其责,缩短了设备缺陷信息处理的时间。张宝俊教授在2005年设计并实现了变电站设备管理系统,架构设计采用了B/S模式,对设备信息进行统计分析,形成报表,实现了设备的电子化管理[12];杨晓春教授在2007年针对变电站工作人员,结合面向基础数据的理论,设计并实现了变电生成管理系统,将运行和检修合二为一[13];颜碧炎教授在2011年针对电力生产管理系统目前存在的问题进行了分析,开发了缺陷处理系统,包含设备缺陷的处理、缺陷查询等功能,使得生产管理更加信息化、智能化,但是系统的功能仍然不够完善,需要进一步扩展和延伸。湖北电力有限公司的汤胜等人开发了"变电站设备缺陷实时管理系统"[7]提高了全厂变电设备缺陷管理效率,开发了缺陷信息录入与多条件查询、缺陷信息统计分析与图表化处理等功能,有效地增强了系统的设备缺陷统计分析与高效管理功能,尤其是能够将设备检修计划与设备缺陷相匹配,从而能避免重复停电，提高消缺处理的效率。在近几年来,国内相关学者开始关注数据挖掘技术在电力设备缺陷监测、诊断、识别与管理的作用。即从大量数据中发现有用信息,基于在线数据测量与分析、处理对设备运行状况、相关数据进行实时测量与监视,数据统计分析与故障识别等技术,按设备缺陷影响程度进行分类,将不同类别设备缺陷信息及所分析的原因录入到专用数据库;在应用数学统计、数据挖掘、经济效益分析以及智能计算方法将设备数据进行分析处理后输出设备状况,为设备检修与全厂设备安全管理提供依据[8]。另外,部分公司将全球定位系统和地理信息系统等技术集成到缺陷管理系统中,从而研制出电力线路巡检手持仪等更加便利化的设备缺陷管理系统[9]。从当前国内外在电力缺陷管理业务信息化和数字化领域中的发展情况来看,国内外在该领域中的发展差距已经逐步减小,并且随着我国电力部门近年来不断加强国外先进管理模式以及电力基础性管理产品的引进,同时和发达国家之间的电力行业经验技术交流的不断加强,国内外在电力缺陷信息化和数字化的发展过程中出现了相对一致的发展趋势,主要包括如下几个方向:1.近年来国内外在电力缺陷管理业务信息化与数字化的发展过程中出现了全面性的发展趋势,即转变目前的信息化管理模型中主要针对配电体系中的重点资源和设备设施的管理模式,转而加强对整个配电网的安全可靠运行的整体性维护,在目前的电力系统生产及应用管理信息化平台体系中,将电力缺陷管理信息化工具作为其中的一个子系统或者子模块来进行实施和应用,并在整个配电输电等业务体系中以整体化的思路进行电力缺陷管理信息化工具功能体系的构建和应用,增强系统之间的接口交互能力以及数据共享能力,从整体角度来提高电力行业的配电输电等核心业务的共同发展[17]。2.电力缺陷管理信息化的发展逐渐朝着智能化的方向演进和发展,即在电力缺陷的管理实施过程中对于所有缺陷信息的登记管理、审核管理、维护计划管理和消缺管理等核心业务进行功能层面的优化,在确保上述业务流程的顺利实施的基础上,加强各个业务环节实施过程中所产生的专业性信息的整合与二次分析能力,并利用日常工作中积累的相关业务数据构建数据仓库组件,在其中通过神经网络技术、人工智能技术、数据挖掘技术等智能化工具来进行数据的二次分析和应用,在系统中自动构建起电力缺陷管理以及配电网日常管理的科学决策辅助性信息,促进电力部门的整体专业能力的提高[18]。3.由于缺陷管理是电力部门进行电力能源生产及配送应用的前提,因此在近年来在电力缺陷管理业务的信息化过程中还出现了多平台的协同式发展趋势,即电力缺陷管理业务的信息化平台在功能体系的构建以及应用过程中主要是通过从供电公司的整体规划角度出发进行构建,按照配电网的基础设施以及未来建设目标,在相关业务平台的基础上,提前规划好数据交互与共享的协同机制,在电力部门内部建立起多平台之间的系统与交互体系,从总体角度来促进各地供电公司在配电输电以及变电等核心业务层面的整体实施质量与水平。1.3本课题的主要研究工作以上电力设备缺陷管理目前存在的主要问题,本文基于所在地区电力系统调度与运行实际情况,结合信息化技术工具,对所在地的电力设备缺陷诊断与管理系统进行设计和实现分析。其主要研究工作于在于,通过在企业内部建立数字化电力设备缺陷管理信息平台,对所在区域的配变电业务体系的顺利实施创造良好的基础性应用平台支持。具体说来,所开展的研究工作的主要意义如下:1.通过电力缺陷管理系统的应用与实施可以从业务数据信息运转的角度来提高电力缺陷维护以及应对业务过程中的数据信息流转效率,提高缺陷维护管理业务的整体工作效率与实时性,利用系统中的数字化以及自动化的信息交互模式来代替传统的基于文本信息的业务体系,在公司内部业务网络中实现电力缺陷管理维护工作的相关数据的资源整合与高度共享,转变传统的依靠人工手动管理以及数据分散式存档的落后模型,构建起自动化和集中式的线上管理体系,提高业务的实施和处理质量。2.通过电力缺陷管理系统的应用和实施可以实现电力缺陷信息在数据分类以及存储过程中的整体效率,并且在此基础上以集中化的数据信息维护平台来构建电力缺陷管理业务体系的数据仓库体系,为电力缺陷管理业务相关的内部用户提供更为智能的数据分析与挖掘支持,规避了以往工作模式中主要依靠人工手动的业务数据归档和管理维护模式所造成的业务数据查看检索效率不高,业务数据利用率不足的问题,能够在大量的业务数据集中化存储基础上,快捷检索到目标数据,并提供未来功能升级过程中可能增加的数据挖掘分析等功能接口,增强电力缺陷维护管理业务的可持续性发展。3.通过电力缺陷管理系统的应用和实施可以在公司的配变电输电管理等业务部门内部构建起一套更为高效的电力缺陷业务管理和业务数据运转流程的协同式业务实施体系,在系统功能体系的支持下为工作人员提供更为准确和更为快速的电力缺陷故障信息的定位处理以及原因分析支持,改变传统的电力缺陷管理业务模型中主要依靠人工历史经验进行故障定位分析的落后模式,在信息化的工具支持下以标准化的电力技术标准与规范来指导公司的电力缺陷定位与排查处理工作,在公司内部业务信息化平台的基础上,构建起多平台之间的数据交互机制,提高公司内部业务管理工的效率。设备缺陷管理的主要目的是通过实时监测,及时诊断设备存在的隐患。在此基础上通过与维修人员配合及时消缺,以便保证电力系统始终运行在正常状态下。显然,电力设备缺陷管理的存在对避免电力事故意义重大。可见,构建细致,科学的管理方法来有效地管理设备信息,是电力部门安全运行的重要支撑。本章主要内容在于,结合笔者所在地区设备缺陷管理所存在主要问题的基础上,分析电力设备缺陷管理的主要需求以及应实现的主要功能。为后续基于此的缺陷管理系统平台设计提供理论铺垫。2.1设备缺陷管理需求概述电力设备缺陷管理系统的设计目标是电力公司能够通过该信息系统实现内部由传统办公向信息化办公过程的转变,提高电力设备缺陷管理的效率,能够解放一线工作人员,使其从传统的数据统计工作当中解放出来,转而做更加有意义的数据分析以及逻辑处理业务。通过电力设备缺陷管理系统能够连接电力行业的电力缺陷管理知识库,能够依托知识库来分析电力公司所遇到的各种电力设备缺陷故障信息,从而大大的提高电力设备缺陷处理的工作效率,保障整个电网的安全稳定运行。在对电力设备缺陷管理系统设计的初期,首先要对电力公司目前电力设备缺陷管理的现状进行详细的调研和分析,作者在国网天府新区供电公司进行了长达四个月的现场调研和分析,搜集了大量的调研资料和访谈问卷,以及技术会议纪要等。通过对收集的这些资料进行分析得出,国网天府新区供电公司对电力设备缺陷管理过程中存在的问题,大致可以分为以下几个方面。目前,地区供电公司内部缺乏一套有效的电力设备监测管理机制,也缺乏相应的岗位设置,电力设备状态监测工作由其他岗位人员兼职来执行,在对电力设备状态进行监测管理的过程当中,没有一套科学严谨的流程和作业方案,也没有一个非常成熟的技术体系。所监测到的数据利用率也比较低,大多数是靠现场运行维护人员的现场运行维护巡检来发现相应的问题。在对电力设备状态进行监控的过程当中,有些数据信息是来自电力公司其他的信息管理系统的,这些来源比较多,监测的数据也比较多,容易对当前工作人员的判断造成一定的影响,电力设备监测人员无法做出有效的判断,干扰项太多。在调研的过程当中也发现有些运行维护人员,为了尽快完成调研工作,对所监测到的一些异常状态信息,大多数也都选择忽视,只要没有引起严重的事故,就不会有人去追究,工作态度欠佳。在对电力设备缺陷进行监测管理的过程当中,无法将电力设备缺陷管理系统和电力公司内部的其他电力生产计划、电力缺陷管理以及电力设备管理系统进行一个有机的融合,这就导致了电力设备缺陷管理系统中所获得的电力设备缺陷数据信息,仅是形式上的,无法将这个异常的数据信息流转到其他的业务系统当中进行处理,只能靠指派固定的工作人员进行协调处理,这就会造成当前处理电力设备缺陷问题不及时,工作效率低的情况。究其原因在于,电力行业目前采用的监测手段和技术比较落后,所监测到的数据往往存在较大的不准确因素,误报的情况比较多,在实际应用过程中,往往会发生一些监测功能失效的情况,这导致在电网设备出现缺陷故障时,系统无法监测数据信息,甚至导致相关业务中断。此外,在电网设备缺陷分析和诊断的过程当中,缺乏专业的知识库进行支撑。电力公司现有的电力设备缺陷管理系统在对电网中的电力设备发生缺陷问题的时候,会对缺陷进行一个初步的分析诊断,因为缺乏专业的知识库,所以在分析诊断的过程当中,往往是依靠专业维护人员的经验和技术水平来进行分析诊断,没有一个系统的知识管理体系来进行综合的评判,这就导致了由于运行维护人员的经验和技术水平不一样,在对具体电网设备缺陷问题进行诊断的时候,有可能会出现偏差准确率不高的情况。在对电网设备缺陷进行处理的时候缺乏关键信息系统的支撑,造成了在对电网设备缺陷状态评估的过程中,需要采用人工的方式进行处理,这个过程非常的耗费时间和精力,系统中关于电网设备的基础信息不够准确,再新建一个维护任务或者添加维护材料清单的时候,相关的数据信息不能够及时的更新,大大的影响到系统中的状态数据和实际不一致,这就会导致电网设备缺陷管理系统中的数据往往可信度不够高。为解决上述问题,结合笔者所在电力公司的运行实际问题以及需求出发,给出如下解决策略如下:一、加强设备监控工作协同为实现电力设备缺陷发现、缺陷诊断、缺陷处置与缺陷记录闭环管理,需要协同监控管理与自动化工作、设备监控与运行维护工作、设备监控与技术支持工作以及监控管理与调度控制工作的相互关系。这就要求:1.加强监控管理和自动化工作协同:调控机构监控管理与自动化专业应在设备监控信息接入、验收、监控系统异常处理和监控功能应用完善等方面加强工作协同。设备监控管理部门对监控信息进行规范和审核,并组织监控信息验收;自动化部门负责监控信息接入工作,参与监控信息验收,负责监控系统异常处理,并根据监控需求完善监控功能应用。2.加强设备监控和现场运维工作协同:调控机构与运维单位应共同参与设备运行管理规定和相关流程的制定,确保倒闸操作、缺陷管理、信息处置、运行分析等业务责任清晰、流程贯通、手续完备、要求一致。设备运维单位应安装监控终端,具备与调控机构同步监视的技术条件,加强告知类监控信息的监视。3.加强设备监控和技术支持工作协同:调控机构要与技术支持单位建立状态在线监测信息的定期和专项分析工作机制,共同监视输变电设备状态在线监测告警信息,定期对状态在线监测信息进行统计和分析。技术支持单位负责设备状态在线监测系统告警阈值管理,并对状态在线监测数据和其它信息进行监视。4.加强监控管理和调度控制工作协同:调控机构监控管理与调度控制专业应在事故处理、缺陷管理、信息统计分析和监控业务评价等方面加强工作协同。调度控制部门负责设备集中监控运行业务和监控人员日常值班管理。设备监控管理部门对监控运行业务提供技术支撑,开展监控统计分析和业务评价,协调运检部门或运维单位,跟踪分析监控信息处置情况。二、深化设备监控运行管理1.深化监控业务交接管理。变电站实施集中监控前,调控机构设备监控管理部门应严格执行《调控机构变电站集中监控许管理规定(试行)》要求,对变电站是否满足集中监控条件组织进行现场检查,满足条件后办理许可手续,并完成监控业务交接。现场检查应编制工作方案和作业指导书,细化检查内容和要求,对检查记录进行存档管理。交接过程应明确安全职责,确保平稳交接。2.深化监控运行业务管理。各级调控机构要加强集中监视、交接班、倒闸操作、运行分析等监控运行业务管理,按照公司相关规定,明确监控运行人员岗位职责,细化监控运行管理要求,推进监控运行工作标准化。3.深化监控信息处置管理。各级调控机构应按照《调控机构设备监控信息处置管理规定(试行)》,规范事故、异常、越限、变位信息处置流程,完善典型信息处置预案,开展告警信息处置演练,对信息处置情况进行总结和评价,提高监控信息处置能力和水平。4.深化监控业务评价管理。各级调控机构应按照《调控机构设备监控业务评价管理规定(试行)》相关规定,建立监控业务评价指标体系,定期对监控业务开展量化评价,及时提出改进措施,持续提高监控运行水平。5.完善监控信息规范和优化。各级调控机构应按照《变电站调控数据交互规范(试行)》和变电站典型监控信息表,进一步规范接入调度技术支持系统的监控信息名称、分类和原则,进一步加强对频发、无效监控信息的优化管理,及时总结监控运行经验,采取筛选、归并、延时等措施,提高监控信息质量。6.完善监控信息接入和验收。各级调控机构应按照公司相关管理规定,严格履行监控信息接入审批手续,加强监控信息表编制、审核和执行的全过程管理。验收过程中,应制定验收工作方案,落实安全措施,严把监控信息验收关,确保监控信息接入和验收安全、规范。7.完善监控信息统计和分析。各级调控机构应建立监控信息定期与专项分析机制。统计各类监控告警信息,分析频发、误发信息的原因,按月发布分析报告;针对主要的电网及设备故障,分析监控信息报送的正确性,形成专项分析报告。8.完善设备状态在线监测信息管理。各级调控机构应规范输变电设备状态在线监测告警信息的定义和分类,告警信息宜接入调度技术支持系统进行统一监视和处置。各级调控机构应加强与技术支持单位沟通协调,建立联合分析工作机制,定期对在线监测信息进行统计和分析,提高输变电设备状态在线监测与分析水平。四、规范设备监控专业管理1.规范监控专业管理体系建设。各级调控机构应积极落实监控管理组织机构和专业队伍保障措施,明确监控管理岗位职责,建立分级负责、纵向贯通的专业管理体系。省级调控中心负责规范省域范围内各级调控机构设备监控管理工作。2.规范省级调控中心设备监控专业管理。根据国调中心下发的相关管理规定,省级调控中心设备监控管理处主要承担以下工作:设备监控信息表规范管理;设备监控信息的变更和验收组织管理;变电站集中监控许可管理;输变电设备状态在线监测信息管理;监控信息统计和分析管理;跟踪分析监控信息处置情况;监控运行业务技术支持;配合开展监控运行人员培训工作。3.规范地、县级调控中心设备监控专业管理。地、县调控中心应按照上级调控机构专业管理要求,制定专业管理细则,规范监控作业行为。设备监控管理人员应做好设备监控专业相关管理工作。4.规范监控专业纵向管理。各级调控机构应严格执行上级调控机构设备监控专业管理要求,加强沟通,规范信息报送,提高信息报送的及时性和准确性。对设备集中监控中发生违反相关管理规定的情况,各级调控中心要加强分析、检查、处理和上报。严重影响电网安全运行的情况,应及时上报国调中心设备监控管理处。五、加快技术支撑手段建设1.加快完善主站系统监控功能应用。各级调控机构应尽快在调度技术支持系统中完善越限报警、检修置牌和信息封锁等监控功能。省级调控机构应尽快在SG-OSS系统中实现设备集中监控,并开发、完善远程浏览和告警直传等功能应用。2.加快开发监控业务管理功能应用。各级调控机构应在调度技术支持系统中开发监控巡视管理和信息统计分析等功能应用,在OMS系统中开发监控信息闭环管理功能应用,提升监控业务管理工作水平。3.加快自动电压控制系统(AVC)的建设。各级调控机构应结合自身电网发展情况,根据大运行体系建设要求,积极推进AVC系统建设,提高AVC系统覆盖率,提升电网电能质量。六、强化监控人员培训管理1.强化设备监控人员岗位培训。各级调控机构应制定设备监控人员岗位培训计划,组织开展有针对性的转岗适岗培训,切实提高设备监控人员技能水平,保证设备监控人员满足岗位工作要求。2.强化调控融合业务培训。地、县调控中心应统筹考虑监控运行人员与调度运行人员业务培训工作,明确各岗位技术技能要求,结合实际,制定调控融合业务培训计划,稳步开展交叉培训和调控融合。3.强化监控人员现场培训。各级调控机构应建立监控人员定期现场培训机制,制定现场培训计划,协调运维单位落实培训要求,满足监控人员熟悉掌握现场设备的需要。2.2设备缺陷类别与对应处置流程设备缺陷类别划分按紧急程度划分,电力设备缺陷等级一般可以细分为危急缺陷、严重缺陷、一般缺陷三大类。在这其中:危急缺陷是指直接威胁电网、系统和设备安全运行并需立即处理的缺陷,比如;监控系统全停,监控主站系统主站、备或多台监控工作站故障,一个或多个变电站工况退出,全站数据不刷新,变电站大批量频发性信号动作复归或信号不正确,或者其它原因造成变电站全站或间隔失去监控的常见问题。由于这类缺陷直接影响或干扰监控正常运行,短期会引发故障,因此必须立即得到有效处理。严重缺陷是指对设备安全有重要威胁,有时尚能坚持运行但需尽快处理的缺陷。该类型缺陷对监控业务正常运行有较大影响,但短时期内不会引发障碍,必须尽快处理的缺陷。常见的设备严重缺陷包括对正常监控有较大影响的监控主站系统功能异常,监控主站系统单一核心设备或一台监控工作站故障,变电站单通道工况退出,变电站少量频发性信号动作复归或信号不正确或者对监控业务正常运行有较大影响,但是短时期内不会引发障碍,必须尽快处理的缺陷。一般缺陷是指除却上述危急、严重缺陷以外的设备缺陷问题,通常也指代那些故障性质轻,影响后果较小,对电网、系统和设备安全运行影响不大的缺陷。这类型缺陷对监控业务的无明显影响,在较长时间内不会引发故障或事故,但还是应该在限期处理的缺陷。通常说来,电网部门对不同类型、不同严重等级程度的电力设备缺陷的处理时限的要求各不相同危急缺陷4小时内处理,最长不超过24小时,其中直接影响电网、系统和设备安全的缺陷要求立即处理;严重缺陷1周内处理,最长不超过1个月;不需停电处理的一般缺陷在三个月内消除,需要停电处理的在下次计划停电完工前消除,最长不超过1个检修周期。一般说来,缺陷按集中监控缺陷处理管理流程进行处理。值班监控员发现监控异常时,应及时通知运行维护单位处理。如受控站部分、全部设备无法监控或突发严重干扰正常键盘的缺陷时,应根据相关规定将设备监控职责临时移交给现场运行维护人员。运行维护单位发现监控系统缺陷情况应及时向值班监控员汇报并安排处理;需由调控中心、信通公司等单位进行处理的缺陷,运行维护单位应积极配合。缺陷未消除前,运行维护人员应加强现场检查,发现异常情况应按相关规定处理并及时上报值班监控员。由运行维护单位负责处理的缺陷,在缺陷处理完毕后,运行维护人员应及时将缺陷原因及处理情况反馈给当天值班监控人员,并配合值班监控人员进行验证,无误后方可认定缺陷已消除。对于需移交监控职责的缺陷,缺陷处理完毕后,现场运行维护人员应通知值班监控人员,核对监控主站系统与现场信号,确认无误后,值班监控人员将设备监控职责收回,现场运行维护人员方可离站。输变电设备状态在线监测系统、视频监控系统和其它监控辅助系统等发生异常时,值班监控人员应通知运行维护责任单位和相关人员处理。对于变电站或监控信息传输通道因故不能按规定期限消除的缺陷,有关单位应及时汇报并征得调控中心同意后延期处理。设备缺陷管理流程一般说来,设备缺陷管理业务要不同部门协同管理,这些部门包括电力调度控制中心,省公司运维检修部,省公司科技信息通信部,省检修公司,省信通公司,地区调度控制中心,市运维检修部,市检修公司,市信通公司等。不同部门任务职责:设备监控管理处负责规范缺陷管理工作,定期对缺陷情况进行统计、分析,并协调运检部门和运维单位对缺陷进行处置。调度控制处负责对监控系统告警信息进行分析判断,及时发现缺陷,并填报缺陷情况。当调度控制处发现缺陷时,负责通知设备运维单位,并协助处理。跟踪缺陷处置情况,并做好相关记录。自动化处负责发现并填报监控主站系统缺陷情况。对调度端监控系统的相关缺陷进行处置,并填报缺陷处理情况,提供相关专业技术支持。系统运行处、继电保护处负责在缺陷处置过程中提供相关专业技术支持。省公司运维检修部负责督促省检修公司对输变电设备的缺陷进行消除,对需纳入大修、技改的缺陷及时进行安排处理。省公司科技信息通信部负责督促省信通公司对通信系统缺陷进行消除,对需纳入大修、技改的缺陷及时进行安排处理。省检修公司负责运维职责内输变电设备的缺陷处理,并填报缺陷处理情况。省信通公司负责所辖通信系统缺陷处理,并填报缺陷处理情况。此外,地区调度控制中心调控组应该定期对设备缺陷情况进行统计、分析,协调运检部门和运维单位对缺陷进行处置。地区监控班负责对监控系统告警信息进行分析判断,及时发现缺陷,并填报缺陷情况。发现缺陷时,负责通知设备运维单位,并协助处理。跟踪缺陷处置情况,并做好相关记录。自动化组负责协助调控组对涉及自动化设备的缺陷分析,并协助调控组协调运检部门和运维单位对缺陷进行处置。方式计划组、继电保护组负责在缺陷处置过程中提供相关专业技术支持。市运维检修部负责督促市检修公司对输变电设备的缺陷进行消除,对需纳入大修、技改的缺陷及时进行安排处理。市检修公司负责运维职责内输变电设备的缺陷处理,填报缺陷处理情况。在具体实施环节过程中,缺陷闭环管理流程主要由缺陷发起、缺陷处理、消缺验收等环节组成。各环节具体职能如下:图2-3缺陷处理活动图1)缺陷发起:监控员发现告警信息时,按照监控信息处置要求进行处置,对告警信息进行初步判断,并及时通知运行维护单位核实处理,运行维护单位发现受控站设备事故异常情况应及时向监控员汇报并安排处理,对于当值内无法处理完成的事故异常情况,监控员应登记缺陷并启动缺陷处置流程。监控员已认定的缺陷,报告监控值班长复核,经确认后登记并启动缺陷处置流程。若缺陷可能会导致电网设备退出运行或电网运行方式改变时,监控员应立即汇报相关调度员。2)缺陷处理:消缺责任单位应及时开展消缺工作,在规定的消缺时限内完成消缺处理。监控员对设备运行维护单位提出的消缺工作需求,应予以配合。监控员应在缺陷导致亮起的光字牌处设置标示牌,说明缺陷核实情况以及是否移交监控职责、是否启动流程情况,必要时按信息处置要求对光子进行抑制或封锁。监控员应在缺陷处置流程中记录缺陷发展以及跟踪情况。缺陷未消除前,运行维护人员应加强现场检查,发现异常情况应按相关规定处理并及时上报监控员。3)消缺验收:缺陷消除后,消缺责任单位应填写消缺处置情况,确保无遗留问题,发送消缺验收申请。监控员接到消缺验收申请后,应与运行维护人员核对监控信息,确认缺陷消除、信息复归且相关异常情况恢复正常。监控员应及时在缺陷处理流程中填写验收情况,并完成归档。缺陷消除后,对于被抑制或封锁的相应光字应及时解除抑制或封锁;对于移交监控职责的设备,监控员应与运行维护人员核对监控主站系统与现场信息,确认无误后收回设备监控职责;相关处置完成后,监控员应拆除标示牌。2.3设备缺陷管理业务与职能划分设备消缺处置模块缺陷管理需要支持设备、缺陷、台账和两票模块自动关联;支持直接从缺陷单办理工作票;设备缺陷的自动化登记、审批、修复和消除;设备缺陷分类、统计、分析自动化;基本配置信息,部门管理,角色管理,满足实际需要;自动生成日报,周报,月报等报表系统。缺陷管理统计需求支持缺陷发现率统计;支持缺陷消缺率统计;支持消缺及时率统计;支持有效缺陷奖励;支持无效缺陷考核;支持按处理超时、验收超时查询;支持按是否办票查询;支持按是否有图查询。提供缺陷发起、缺陷护理、缺陷验收等完整的闭环流程。实现一体化的设备缺陷管理。下图所示为变电巡检人员日常巡视发现缺陷的处理流程。其中主要流程分析如下:(1)用户管理提交、审批、上报、验收等环节以实名工号登陆后进行,手续履行过程中在缺陷单上清楚显示出每一步经手人员;用户管理功能主要是指对系统中所有用户信息的维护管理以及系统用户的登录验证管理,其中主要包括了系统用户的登录验证管理、基本信息管理和用户的角色权限管理3个方面,在登录验证功能中系统需要能够根据终端用户提交的登录信息进行身份认证和标记,并赋予对应的系统操作权限。在信息管理功能中系统需要为系统管理员用户提供所有用户信息的增删改查等操作功能,在权限管理功能中系统需要为系统管理员用户提供目前的用户角色权限信息的增删改查等管理功能。(2)缺陷登记运行人员发现缺陷后进行缺陷单提交,选择设备及故障类别,系统根据设备责任划分自动生成缺陷提交目标专业。缺陷单须填写内容包括缺陷现象、发现时间、可能后果、牵涉设备系统等信息;基于天府新区供电公司的电力缺陷管理业务的整体框架,在班组工作人员的日常巡检过程中如果检测到相关电力基础设施设备出现了故障或者异常等缺陷信息,可以在本系统中进行对应的缺陷登记管理,因此在系统的电力缺陷管理功能需求中首先需要为班组人员提供缺陷登记提交管理、电力缺陷直接消缺管理以及电力缺陷登记结果的查看功能。具体而言,电力设备设施维护班组的基层员工能够在系统中将监测得到的电力缺陷信息对应的输电线路、所属站房信息、具体位置信息、目标设备设施信息、缺陷性质信息、缺陷具体表现的描述数据、巡检时间信息以及用户信息进行上报登记。对于部分能够直接进行现场消缺处理的比较简单的电力缺陷而言,班组工作人员能够直接进行现场消缺,并在电力缺陷登记管理功能中将直接消缺的结果进行录入和登记,这些处理过程及处理结果不需要进行相对复杂的消缺工作计划的制定以及上级审批处理。(3)审核提交运行单位负责人确认缺陷确实存在且提交无误后,批准缺陷单提交至目标班组并加以提示;按照目前天府供电公司的电力缺陷管理业务的基本流程和工作规范,在本系统的电力缺陷审核管理功能需求中需要为班组负责人用户、电力设施设备管理单位工作人员以及电力主管部门工作人员提供所有电力缺陷的在线审核功能,对应了电力缺陷管理业务流程中的各个审批环节,基于上述分析与研究可以达到具体的功能需求如图2.1所示。缺陷审核管理功能中包括的功能需求项主要有班组审核管理、设备管理单位审核管理以及电力主管部门审批管理3方面,上述功能分别对应班组负责人员、设备设施管理单位工作人员以及电力主管部门工作人员用户。图2.1设备缺陷审核管理功能需求按照图2.1中所示的电力缺陷审核管理功能需求用例图,下面对其中包括的3个功能需求项进行详细说明:1)班组审核管理功能:为班组负责人员用户提供登记信息的在线确认管理、消缺意见填写以及缺陷审核完成之后的再次上报管理功能。2)设备管理单位审批管理功能:为电力设施设备的管理单位的工作人员提供电力缺陷登记确认核实管理功能,在其中对班组工作人员提交登记的电力缺陷信息以及班组负责人提交的班组审核数据进行查看,同时按照班组负责人提交的缺陷消除的检修工作计划进行专业分析,并在其中加入相关工作指导与意见信息,最后还需要为电力设备设施管理单位工作人员提供对应的已经完成本次审批的电力缺陷的再次上报功能,将其提交到电力主管单位中进行继续审批管理。3)电力主管部门审批管理功能:为电力主管单位工作人员提供的功能主要包括了缺陷信息及审核确认管理、电力缺陷的消缺方案审批管理以及审批意见的提交3个方面,其中缺陷信息及审核确认管理功能主要是指为电力主管部门工作人员提供的班组负责人用户和设备管理单位工作人员用户上报的缺陷审批信息的在线查看功能,消缺方案的审批管理则是指为电力主管部门工作人员提供的电力缺陷的消缺计划制定结果的查看和审批功能,审批意见提交功能是指系统需要按照电力主管单位工作人员进行的信息查看与审批结果将对应的电力缺陷及其相关的已经审批通过的消缺计划、工作安排等数据进行后台存储,作为消缺安全管理的重要指导。(4)缺陷处理检修专业班组接收到缺陷单后由专业负责人确认接收并签字,此时开始缺陷处理过程;缺陷处理模块用于工作负责人进行原因分析、现场处理、检修交代与结果报送;发现设备缺陷,应及时消除、暂时不能消除且威胁安全和设备完整的重大缺陷,生产技术部专业主管、设备维护点检长、运行部门主管应共同研究对策,制定出监督运行和控制的预防措施,经该主管生产的副厂长批准后执行,以防止该缺陷进一步发展与扩大,同时运行部门要做好事故预想与应急处置方案;危及人身和机组运行的设备缺陷,值长汇报厂部按事故处理的规定执行,并及时向有关部门和领导汇报;班长在布置消缺任务时,要对该工作进行风险评估,制定风险预控措施,做好安全技术交底工作,办理风险预控票;设备缺陷处理,应严格按照"电业安全工作规程"和操作票制度规定,办理操作票和工作票。符合以下条件之一的设备缺陷,可以根据情况适当延长消缺期限:1)危急缺陷,在最近一次小修或临修中达不到消缺条件(如系统不能停运、停运时间不够长等)时,一般缺陷经生产技术部主管批准,重大缺陷经主管生产副厂长(或总工程师)批准,可以延期至下一次机组检修或机组大修时消除;2)需低谷消缺的严重缺陷,在规定期限内机组运行未出现所需低谷工况的,经生产技术部主管批准,可延期至最近一次低谷工况时消除;此外,在规定期限内,由于系统特殊运行方式或缺备品、配件,达不到设备消缺条件的,班组提出延期申请,设备维护部点检员确认,设备维护部审核,生产技术部主管批准,可以给予适当延期;缺陷一旦超期,在受理对该缺陷的消缺延期申请同时,相应缺陷也按超期考核。(5)整改回复缺陷处理完毕后,检修人员对缺陷单进行回复,说明缺陷原因、处理方式和处置结果,并提出可能的产生原因及预防措施,提交至运行单位;消缺结果登记功能:在消缺结果登记管理功能中,系统的消缺结果管理功能模块需要为负责电力缺陷消除处理的班组工作人员提供消缺结果信息的录入登记功能,其中的消缺结果信息主要包含了消缺时间、所属班组、消缺的结果情况、遗留的未解决的问题情况以及班组工作人员的个人信息等方面,系统按照班组工作人员的登记情况,将上述消缺结果和对应的电力缺陷信息进行关联,并在后台进行存储。(6)处理验收运行人员接收到缺陷处理情况上报后,确认缺陷消除情况并验收通过;在系统的消缺结果验收功能中,系统的消缺结果管理功能模块需要为电力主管单位的工作人员提供所有待验收的电力缺陷消除结果的在线查看功能,包括了列表形式和单个消缺结果的详情查看。同时为其提供电力缺陷消除结果的在线验收功能,按照供电公司的业务规范将消缺情况设置为通过或者未通过,系统需要在后台按照电力主管单位工作人员的验收结果,将对应的消缺结果数据的状态进行更新处理。(7)处理延期遇到在规定时限内无法处理完毕的缺陷时,须履行处理延期手续。由检修专业班组提出申请,经检修负责领导、运行领导审批确认后决定是否通过和执行。设备缺陷按照设备类别、牵涉系统、可能产生后果、危险性等进行分级制度,不同级别具有不同的优先级和急迫性,同时在消缺限时、管理流程上加以区分;(8)超期警告不同缺陷级别会自动生成不同的缺陷处理限时,由检修班组确认接收缺陷单时开始,临近限时到时缺陷处理情况仍未上报,同时未办理处理延期手续,系统将向相关专业负责人自动发送超期警告;针对缺陷性质并不严重,但由于缺乏备品备件或者厂家的原因,缺陷往往不能得到及时的处理。但作为调控员,可以督促运行维护人员推进相关缺陷处理流程,对流程停滞时间较长的缺陷应定期跟进,及时反馈给相关管理人员。因此,当调控员需要查找相关超期缺陷时,智能缺陷管理系统能在不影响正常记录显示的前提下将超期缺陷排列显示。(9)统计分析系统提供缺陷分类、分级统计,一定时间段内缺陷统计,缺陷类别、数量的图表显示分析功能,同时依据缺陷提交时的选择内容,对重复/多发缺陷进行自动判断并提示。缺陷管理工作在整个大电网运行中是非常重要的环节,省级供电公司对其下级单位(即地市级供电公司)的缺陷管理工作有一套严格的考核体系,地市级供电公司需按时向省级供电公司汇报其供区电网的缺陷处理近况。在这过程中,为了更加直观的反映一个地区电网的缺陷管理工作情况,可以通过一系列指标将其量化。在常年累积的工作经验基础上,这些指标的种类及计算方法已得到业内一致认可,并能在一定程度上能直接反映区域电网的缺陷状况和处理情况,基于这些指标,可以对在下一步电网检修工作安排或者电网方式调整起到极其重要的指导作用。考虑到电网日益增长的规模,及相伴而来不断增长的缺陷基数,若再采用人工统计的方法计算各类指标,会造成较大的人力资源浪费。因此,智能缺陷管理系统将自动统计最为常用的几个指标并将数据实时生成,供相关人员查询使用。若有新的指标需统计时,管理员可通过后台编程完成相关操作,生成新的指标数据。统计项目包括有效缺陷总数、待停机处理的、待备件处理的、未处理的缺陷、已通过验收的、各类别的缺陷、各值别的缺陷、三类缺陷、二类缺陷、一类缺陷、总消缺率以及奖励考核情况等。以缺陷数目、图例、百分比等参数直观形象的报表形式显示各统计项目的统计信息。设备缺陷日志记录缺陷日志管理内容包括:支持记录设备运行状态;支持记录经济指标参数;支持记录运行值班记事;支持对运行日志进行评审;支持对运行日志交接班;支持按设备状态追溯日志;支持自定义日志格式表单。支持按小时、按天、按周、按月设置周期;支持设置工作执行期限;支持延期执行定期工作;支持定期工作进行统计;支持多参数对定期工作进行查询。支持通用格式的日志,便于输入更详细的日志内容;每天记录工作日志,便于提高员工工作效率。设备台账管理台账管理内容包括:支持自定义检修的类别;支持记录检修设备、内容、人员等;支持记录检修日期,统计消耗工时;支持可添加相关检修图片等附件;支持与备件模块关联;支持可按检修内容、所属设备等多种条件查询。现场台账需要支持内容包括:支持自定义各种运行台账报表格式;可对台账记录进行评审。备品备件需要支持内容包括:支持备件计划、入库、出库的审核批准操作;支持对新备件进行编码申请;支持与缺陷、设备模块自动关联;备件类别,名称,代码,规格查询支持,在仓库,库存等多种方式;支持设置库存量报警,达到报警值时自动报警;支持到特定格式的Excel备件清单。设备台账管理支持可按设备类别、安装位置等浏览;支持技术规范、设备辅机信息;支持相关文档关联上传;支持设备异动、评级流程;设备静态信息支持批量输入;可快速复制生成新设备;支持设备与备件模块关联;自定义各种设备类型参数;可记录设备检修台账。2.3本章小结本章主要介绍了电力设备缺陷管理的类别划分、不同类别设备缺陷的处置要求与处置时限要求。在此基础上,结合笔者所在地区实际运行经验,给出了设备缺陷管理的处理流程。并详细给出了设备缺陷管理的业务划分与功能需求。这为下一章基于此的平台设计奠定了理论基础。本章基于上一章讲述的理论基础,着重对缺陷管理系统内部各模块进行架构设计与功能部署。在此基础上,在本章末尾,本文演示了笔者参与编写的缺陷管理平台的功能实现界面,并详细分析了各个界面的具体操作流程与实现功能。3.1整体设计原则电力设备缺陷管理系统不仅是处理更多特殊缺陷处理缺陷的平台，而且还是基于每种特殊缺陷处理缺陷系统的更高级别的应用程序。建设他的目的是为了能够同时改善电力设备缺陷缺的管理以及协调性，其自身的功能特征以及将可能承担的更广泛的应用、在应用系统程序的设计中应当严格遵循以下原则：（1）实用性系统界面简单直观，应用软件易于操作，对操作者的计算机水平不能太高的要求，适用于当前的县级电力公司。（2）通过对无线通信技术以及计算机科学技术综合使用，完善时效性系统。能够保证在检查员发现缺陷的同时，相关的管理人员，调度员，操作人员和维护人员都可以接收缺陷警报信息，并可以根据缺陷级别及时制定缺陷消除计划。（3）监控移动终端记录了检查人员的巡视轨迹及时间，可以监督检查人员的工作，防止有些工作人员偷懒。缺陷管理界面要求在规定时间范围内完成缺陷消除任务并根据时间节点录入系统，管理人员可以随时查看缺陷消除的进度以便进行督促。（4）可管理系统的特点主要体现为：可调度后台运行的程序。缺陷处理系统由多个子系统组成，不仅包含了对数据的采集、处理、挖掘分析，同样也具有对信息的收集、调度的处理以及对预执行方案的分析等功能。系统在运行过程中需要处理多方面内容并且处理过程较为复杂，因此建设一个可全面管理的系统提高系统维护的方便性极为必要。（5）可配置的缺陷处理系统是跨部门的协调系统，涉及的范围较为广泛，在协调方面具有较大的难度。因此，在程序设计过程中，需注意到其可配置性，并尝试通过技术手段来降低程序在使用过程中的协调难度。系统的可配置性极为重要，具体体现在两个方面：首先是缺陷部门所使用的子系统应用软件主要对数据起到集成、交换以及提取的作用，可以抽象为相对简单的数据处理模型，即对各种对象进行操作，更改对象的各个属性，对提升系统整理收集各专项缺陷系统的性能具有积极意义。其次是系统应满足其自身使用权限的可配置，从而可改善系统的可管理性。（6）可监控系统的特点主要体现为：①可实时监视软件的运行状况，从而能够了解到系统的性能水平，以便获取精确的基本信息并提供给管理软件。②能够详细的记录软件的具体操作，可作为事后评价或改善监督软件的依据。（7）可扩展是一种用于协调多个特殊缺陷处理缺陷系统以进行缺陷处理的应用程序系统，在设计过程中，需要满足更多的专项缺陷处理缺陷系统可以链接到SG186系统中，并且还要注意与各省市地区以及国家缺陷处理系统之间的衔接。（8）安全保障电力缺陷管理系统必须具备极高的安全性。杜绝由于某种安全问题导致正在进行的缺陷处理过程中断的现象。对于整个系统而言，其产生的影响更为巨大安全问题更不容小觑，因此也必须具备极高的安全性。3.2设备缺陷管理系统架构设计网络架构设计电力设备缺陷管理系统的架构为典型的三层架构模式,首先由用户在应用服务器/客户端的应用程序上发起数据访问的请求,然后通过程序本身的业务逻辑进行处理,之后发送系统的数据库服务器获取相应的数据信息,通过网络服务器的TCP/IP协议发回到客户机的客户端浏览器上进行呈现,从而实现一个完整的数据交互。用户用电信息采集系统软件架构包括数据层、应用层、业务层与表示层,数据层主要包括数据库的用户用电数据与数据库附加管理软件,采用ODBC通信规约模式。应用层包括安全权限管理机制,消息应答机制、通信数据校核管理与采集服务器集群调度等功能。业务层包括采集子层与业务子层两部分,主要用于完成协议解析以及通信调度等功能,此外业务层还提供了对外的数据接口。主站软件则通过接口组件完成与外接软件相互交互。下图给出了电力系统用户用电信息采集系统的软件架构。如下分别对以上架构给出各自的详细设计思路:(1)表示层表示层,即我们常用的客户端或Web登录平台主页,这是电力系统用户、售电侧管理人员等实现与该系统交互的接口。操作人员与业务处理层之间的交流需要通过表示层来实现示，表示层在向业务处理层传递既得的用户用电信息的同时也会接受来自业务处理层的用电告警、数据校核反馈等信息。为尽可能利用UI交互技术,以便给终端电力用户带来亲切良好的查询体验,展现层采用Adobeflex、DHTML、Jquery与DOM软件技术相结合的客户端互联技术。考虑到展现层与其他架构层的数据交互的便利性,采用HttpService、WebService和RemoteObject通讯规约方式的混合通讯方式。其中,不同应用操作系统的数据交互采用前两种通讯规约方式,在大型数据处理问题方面则应优先采用第三种通信方式。(2)业务处理层业务处理层主要是用来处理电力用户的请求,实现大量的业务规则和处理逻辑,是整个系统核心业务的处理部分,并能够将处理结果第一时间反馈给用户。依据系统的应用特征,将业务处理层分为两个子层分别为采集子层和业务子层。负责处理电力用户的用电复核请求,实现大量的业务规划与处理校核逻辑,并及时将处理后的结果及时反馈,这通常包括及时响应向用户提供复核用电电量结果,以及备份复查结果,并向上一层(应用服务层)提交响应信号。包括应用程序的业务逻辑处理和业务分析结果校验、控制层与持久层的灵活隔离与业务层到持久层的程序响应与数据结果反馈,以便实现对电力系统用电数据采集系统各功能模块的复杂性应用,其中,对并发控制并发执行的多任务类型,为屏蔽各服务类型之间的影响,应加入并发控制机制,以求在不影响相互兼容性的条件下实现各功能模块的良好运行。业务处理层是整个电力系统用户用电信息采集平台中设备采集环节的关键环节。根据系统的应用特点,业务处理层通常还可以细化为用户用电信息采集子层与业务处理子层。其中,用户用电信息采集子层通过各种通信方式接入不同类型的终端设备(这主要是智能电能表,当然还包括部分采集器、专变收集终端等其他设备),采集子层执行业务子层的召测响应及控制命令,此外,还可以直接与远程通信信道的数据实现交互,通过读取信道终端参数实现终端数据的读取、并对数据进行提取、解析、处理、通过监视远程通信信道的质量,管理通信资源。与之对应的,业务子层的主要功能是向上一层(应用服务层)发出访问请求,应用服务层通过一定的技术手段进而对业务子层提出的请求作出响应。从而能够对实现用电信息采集系统的业务功能，该功能包含系统所必须的基本功能与扩展功能。(3)应用服务层应用服务层能够为全局通用的消息访问/响应、通信信息传输以及安全权限管理提供相应的技术支持。此外,因公用服务层还用于实现对底层业务服务子层的访问应答与上层的数据调用等功能。用于展现层与下属业务层的有效隔离与数据传输。为满足展现层各类页面表现形式的用户需要,采用面向服务的逻辑架构,采用JSon的数据格式,通过调用逻辑构建执行业务服务,业务层处理完毕之后,将处理结果以Json的标准格式传递至前端页面,以实现前端页面的渲染。通过保证高效的通信效率与健全的消息应答机制,满足不同层并发访问要求,满足组件间的可靠交互以及易于扩展的接口支持。(4)持久层考虑采用不同API接口扩展,以便确保程序的可移植性与可维护性。这其中,Jdbc技术侧重于数据业务查询,可通过ODBC数据传输协议执行数据传输任务。Hibernate技术侧重平台模块开发,通过VS强大的BUG调试功能和O/R数据映射能力可实现功能封装,以便减少软件开发工作量。最后,iBatis技术侧重保持电力系统用电数据采集系统中各个模块功能逻辑上的可延续性,以满足未来开发对数据库模型灵活控制的要求。电力系统用电数据采集系统应该充分考虑所在电力公司的软硬件环境与区县单位周围物理与电磁环境,以期达到最优经济部署与资源合理配置的目的[39,40]。数据层负责在整个系统的数据集中存储和管理,包括数据的优化、数据挖掘和数据仓库等应用。下图给出了缺陷管理系统的网络部署设计。图39系统网络拓扑图这其中:(1)主站系统的核心设备为两台高可用的高端核心交换机,配置为VRRP双机备份。两台交换机之间使用双线互联,保证核心交换机之间的VRRP安全稳定。(2)主站系统分为采集平台和应用平台两部分。采集平台与应用平台的关键服务器均使用双线连接到主站系统的核心交换机上。采集平台和应用平台不使用防火墙、IPS等设备隔离,以保证采集平台与应用平台之间的高速网络传输。(3)采集终端通过GPRS\CDMA\ADSL或230MHz通信方式接入路由器,经防火墙连接负载均衡器,由负载均衡器分发至前置机群。(4)前置机集群与核心交换机通过防火墙进行隔离,经交换机、防火墙后访问主站系统。(5)仿真培训服务器经过主站系统核心交换机连接应用平台数据,通过防火墙进行隔离。(6)SG186及各供电局、供电单位、外围系统通过信息内网、经防火墙连接主站系统核心交换机访问主站系统。技术架构设计电力设备缺陷管理系统采用B/S模式。技术架构设计采用分层结构,包括数据展现层、数据处理层、数据采集层,资源层。具体如图所示:资源层存储从各系统传送过来的结构化和非结构化数据,采集层主要是实时进行数据采集,保证最新的缺陷系统操作相关数据能够及时采集到,并按条件过滤掉操作的冗余数据。数据处理层负责对原始缺陷数据进行分析,形成完整的电力设备缺陷管理环节信息,采用mongodb数据库存储非结构化和非关联的数据,它的特点是高性能、易部署、易使用,存储数据非常方便,非常适合对日常运行维护数据的日志分析处理应用。展现层提供电力设备缺陷管理的缺陷视图展现,包括电力设备缺陷管理缺陷环节信息的查询,环节汇总数据的图表展现等。采集层数据可以分为可操作或不可操作的数据。根据它们的来源划分,可以被归类为实时数据、预测数据、规划数据、系统设置等等。广泛的数据可能要聚集和控制信号被实时发送到该字段中。一个应用程序可能需要不同类型的数据分布在不同的数据库。在控制的各种数据要求中心需要开发一个灵活和强大的数据平台,具有均匀和标准的接口。数据采集通信与远程设备的服务或服务收集数据电脑。数据处理服务处理接收到的数据与逻辑或计算功能。提供服务的数据发送处理后的数据集或直接连接到其他的数据或应用程序服务。数据服务中的其他组件之间的关系简单的描述为如图所示的框架3-3。处理层提供了访问数据的接口。接口均为标准配置并统一到客户端。在一个域内连续的逻辑的服务之间的关系是一一对应的,而对等(P2P)技术可能会被用于在数据处理层,以避免交通挤塞。此外,在顶层中,数据服务提供了一个松散耦合的支持WEB中间件产生一个单一的,联合的"虚拟数据库系统",协调数据服务的应用程序接口。物理架构设计针对调度缺陷的特殊性,要求保证24小时稳定运行和保证历史数据完整性,且对系统稳定性安全性要求很高,不能受服务器不稳定等因素的影响,因需采用高安全性的方案,所以我们在系统集成方面注重采用双机热备份、磁盘阵列组合,其中一台服务器出现故障的情况下可以迅速的应用服务和数据服务转移到备用服务器,从而不影响调度工作的持续不间断性和调度历史数据的完整性。数据安全方面,系统采用双机热备的安全方案。热备用方案可以保证主数据库服务器连接失败可以很快的将数据库服务转移到备用数据库服务器;磁盘阵列保证磁盘中数据实现实时备份,若主磁盘出现故障,能够实时转移到备用磁盘数据镜像上,保证数据的完整性。数据库服务安全:备用数据服务器作为主服务器的热备服务器,在主服务器数据服务出现故障异常时可替换主服务器,使系统数据库服务不间断运行。将数据库服务存储镜像磁盘到不同的服务器上,避免单点崩溃导致系统整体不可用。该方案实现了系统的数据库服务的连续性,不连续性,高可用性。应用服务安全:作为应用程序服务器热备份服务器备份应用服务器,在主服务器故障异常显示可以用来代替主服务器,使系统运行不间断。该方案实现了实时热备份的应用,镜像磁盘和应用程序存储在不同的服务器上,避免崩溃的可能性的单点,提高可用性的安全和系统中的应用。本方案实现了连续性,系统应用服务的不连续性,高可用性。B/S架构设计B/S结构,是WEB兴起后的一种网络结构模式,WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。B/S架构是从C/S架构改进而来,可以说是三层C/S架构,B/S从C/S中脱离而出,后来随着WEB技术的飞速发展以及人们对网络的依赖程度加深,B/S一举成为当今最流行的网络架构。这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器,如NetscapeNavigator或InternetExplorer,服务器安装SQLServer、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Webserver同数据库进行数据交互。利用不断成熟的WWW浏览器技术,用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能,并节约了开发成本,是一种全新的软件系统构造技术。B/S架构通常包括三层:第一层是浏览器,即客户端,只有简单的输入输出功能,处理极少部分的事务逻辑。由于客户不需要安装客户端,只要有浏览器就能上网浏览,由于B/S架构通常面向的是大范围的用户数据,所以界面设计得相对比较简单。第二层是WEB服务器,扮演着信息传送的角色。当用户想要访问数据库时,就会首先向WEB服务器发送请求,WEB服务器统一请求后会向数据库服务器发送访问数据库的请求,这个请求是以SQL语句实现的。第三层是数据库服务器,他扮演着重要的角色,因为它存放着大量的数据。当数据库服务器收到了WEB服务器的请求后,会对SQL语句进行处理,并将返回的结果发送给WEB服务器,接下来,WEB服务器将收到的数据结果转换为HTML文本形式发送给浏览器,也就是我们打开浏览器看到的界面。B/S架构具体工作流程为:首先客户端发送请求。用户在客户端浏览器页面提交表单操作,并向服务器发送请求等待服务器响应;然后,服务器端处理请求。服务器端接收并处理请求,应用服务器端通常使用服务器端技术,如JSP等,对请求进行数据处理,并产生响应;接下来,服务器端发送响应。服务器端把用户请求的数据返回给浏览器。最后,浏览器解释执行HTML文件,呈现用户界面。存储架构设计数据库存储架构如下图所示:图37用电信息采集系统数据库架构电力系统用电信息采集系统数据库架构设计如下:为直属、区县两套用电信息采集系统分别构建独立的数据存储,每套存储分为面向采集平台的生产数据库和面向高级应用平台的应用数据库。生产数据库包括传统的关系型数据库和用于海量采集数据处理的非结构化存储。生产数据库的数据通过数据同步的方式同步到应用数据库。构建用于统计分析的营销辅助决策采集管控平台数据库,其数据来源为从直属、区县两套用电信息采集系统抽取的应用数据和相关指标数据。国网用电信息采集系统部署同直属供电公司用电信息采集系统架构一致的数据库,用于存放国网生产数据。其数据来源为从直属、区县两套用电信息采集系统抽取获得的满足国网管控要求的数据。根据系统建设要求,系统将保留不小于3年的历史数据,3年以上的数据通过构建数据归档系统(另建,本建设方案未涉及)进行归档保存。3.3设备缺陷管理系统模块设计人员登录模块登录控制模块是系统的基本元素。根据登录名，可以使不同的使用者访问不同的模块，以确保系统的安全系数。对于系统登录控制模块，其一般步骤是使用者输入帐户登录名和登录密码，然后在数据库中对帐户和登录密码进行比对检查。如果对照相同，则进入页面，如果“不一致”，则再次输入。缺陷管理模块(1)缺陷登记管理电力缺陷登记功能模块是通过系统中提前设计的功能组件来收集各个电力设备缺陷的信息,并在电力设备缺陷管理中进行登记,具体的操作是首先由系统自动提交,或者是用户提交电力设备缺陷的请求之后,交由系统的逻辑程进行审核判断,并存储在数据库当中同时相应的电力设备故障的图形信息也可以补充到缺陷图形信息中。电力缺陷登记管理功能模块的处理流程如图3-1所示:缺陷登记功能模块的主要功能是新添加一个电力设备缺陷信息。具体添加的内容包括发现缺陷的时间、设备缺陷类型、具体缺陷描述、缺陷地点、发现单位、发现人员、负责人、当时电网的运行状态，现场状态，缺陷报告提交的状态以及备注的其他相关信息等。通过维护有关事故类型的信息，可以方便用户对事故种类以及责任的选择。事故管理功能模块是电力工程设备缺陷管理系统中的关键程序模块，其可以对电网中设备的事故进行综合管理,具体包括电力缺陷信息的添加、编辑、删除、电力缺陷信息。(2)电力缺陷信息接收电力缺陷信息接收子功能模块是对发现的缺陷进行信息的接收,并存储在电力设备缺陷管理系统的数据库中。(3)电力缺陷信息处理电力缺陷信息处理的主要任务是处理缺陷,整个处理过程是在电力设备缺陷管理系统的逻辑处理层,通过分析判断该缺陷是否属于首次出现,如果是首次出现,将报送主管科室进行详细排查;如果知识库中有该缺陷信息,将调取相应的处理方法提供给电力设备缺陷处理人员进行处理。电力缺陷信息验收电力缺陷信息验收的具体作用是让拥有缺陷验收权限的相关人员来检查和处理相关的电力设备缺陷信息，并对电力设备的缺陷信息进行归档处理。(5)缺陷种类维护电力设备缺陷管理系统中可以通过缺陷种类维护功能模块对系统中所有的电网设备缺陷故障类型进行维护,并针对电网设备缺陷的类型进行有效的分级和分类,通过动态的维护使所有电网设备缺陷事故能够规范的上报,按照统一的格式来进行填写。按照设备管理单位承担的责任,可将设备缺陷的等级分为三类，分别为危急缺陷、严重缺陷、一般缺陷。记录查询模块该模块可以搜索特定缺陷的缺陷数据信息。搜索结果是缺陷数据信息阶段的运行时间。操作步骤为：输入手机号码，流水名称，输出缺陷数据信息的时间，如果没有异常数据分析表，下一步为输入查询条件然后进行查询，在后台完成查询过程，然后将结果反馈并显示在前台接收的结果目录中，最终完成整个搜索过程。在具体设备在线监控过程中,若发现设备运行状态异常,则进入告警处理流程并开始查询后台执行,将数据库的告警信号反馈到前台列表展示。另外,对设备消缺失败率超过10%或危害等级比较高的设备通常也发送告警通知。数据接口模块系统主要对资料、用户、组织机构的数据信息进行管理。目前还有一些其他系统所包含的数据信息与本系统存在一定的交叉现象。为了避免这种交叉类型数据信息的重复管理及维护，因此采用接口与电力调度安全生产管理平台进行数据同步，若某一个系统数据发生变动时，会将变更的信息自动同步到其他系统。因为外部系统的接口是多种多样的，因此多种系统在相互连接时可能需要重新开发，为了避免这种现象，为此将接口分为接入层以及实现层。因为一般情况下缺陷管理需要不同部门的相互配合。为此必须构建不同部门以及不同岗位之间的数据信息传输工作流。而工作流是对流程的参数进行定义,进而使得该流程能够在计算机中独立运行，即根据工作流来确定流程执行的优先级决定执行顺序。下图展示了工作流的设计模型。发生紧急情况时，根据系统对各部门之间协作方案、缺陷处理办公室的上、下级相关组织人员及其预处理方案的查询，根据缺陷解决内容管理系统获取合作信息，处理缺陷的程序，解决步骤，联系方法和相关义务。突发事件解决后对其解决过程需要入库整理，以便为完善紧急缺陷处理的预算方案提供参考。作为系统的关键需求，缺陷流程实现了闭环管理并分为5个状态，分别为开放、正在处理、已解决问题、已重新打开、已关闭。各状态之间的流转关系,包括开始处理、解决、解决并关闭、停止处理这4个动作。图2-4问题处理数据工作流图通信信道模块远程通信信道设计中,采用无线公网与无线专网混用进行数据传输的方式,无线公网组网结构如下图所示:图316无线公网远程组网方式无线专网组网方式,采用多信道无线组网结构,组网拓扑如下图所示:图317无线专网远程组网方式同理,在本地通信信道设计中,主要采用利用电力线路载波通信技术,组网方式如下图所示:图318电力线路载波本地通信方式3.4软硬件配置表314软硬件环境服务器OS应用配置数量PCServerRedHat6.364位weblogic132核,内存128GB;存储3*300G4小型机SOLARISOracle64核,内存1T;挂载存储设备2

负载均衡设备F5型号690013.5缺陷管理系统界面界面设计原则对于所有软件产品或者项目，无论是浏览用户还是系统管理员，基本都基于操作界面的交互完成相应的工作。当用户不需要通过学习操作指南就能够顺利使用就可以证明该系统的优越性。为了能够达到这一目的，操作界面设计的标准化显得至关重要。在系统主站容量扩展和功能升级项目，用户界面设计遵循以下原则：1）无论是控件使用，提示信息，还是合理的色调，字体样式和对话框布局设计样式，都必须遵循统一的标准以确保真正的一致性。2)操作流程的统一简便3)在整个系统中,常用的功能,如添加、修改、删除、查看等,应有相同的操作方法和流程,简单易用。4)关于网页格式的操作界面能够在不同类型浏览器正常使用。5)对于桌面应用程序的操作界面，设计风格应与Windows用户界面一致。6)对所有可能造成损害的动作,如删除操作,需要用户确认。7)提示信息一致8)提醒信息需适当且标准，能够易于理解并且口径统一。提醒信息的位置需保持一致，例如提醒对话框，固定在对话框顶部或对话框正下方。9)出错及异常提示10)友好地提醒和帮助客户各种错误或异常情况，并提醒客户原因。11)颜色使用恰当,遵循对比原则:1、统一色调;2、遵循对比原则:在浅色背景上使用深色文字,深色背景上使用浅色文字;3、整个界面色彩尽量少的使用类别不同的颜色。12)使用统一字体,字体标准的选择依据操作系统类型决定。所有控件尽量使用大小统一的字体属性,除了特殊提示信息、加强显示等例外情况。缺陷管理平台界面上图为电力设备缺陷管理系统的登录页面。操作者只有通过键入正确的登录账号与密码才能访问该系统。系统主界面(补图)操作人员登录系统后进入主界面,结合实际需求与工作经验,并参考类似系统的界面,设计智能缺陷管理系统主界面如图4-3所示。图4-3缺陷管理系统主界面设计图当需要快速查找某条缺陷时,可以通过先选择条缺陷所对应的变电站运行维护班组,再选择该变电站的电压等级,最后在变电