智慧电力运维系统设计与实现

智慧电力运维系统设计与实现摘要：本文主要介绍了在天津市人民医院电力系统高低压柜智能化提升改造项目(项目编号：2020003)中，我院为提高运维工作效率并且能够电力安全和电力节能而研发的一种基于大数据、移动互联网、云平台等计算机技术的智慧电力运维系统。其为电力运维管理提供全方位的解决方案，通过系统监控、数据分析等辅助电力运维管理人员决策，同时保障电力设备运行数据能够实时上传，避免突发事故时抢修人员调度冲突。本系统通过大数据分析，深度挖掘数据价值，科学指导决策，为电力运维业务提供保障，使运维业务智慧化，节约人力资源，实现科学高效运维。关键字：智能电力，运维，电力安全，电力节能引言天津市人民医院电力系统高低压柜智能化提升改造项目(项目编号：2020003)中，针对解决“电力安全”与“电力节能”两大核心问题，我院采用自研的智慧电力运维系统，通过大数据分析、数据挖掘等高新技术，对采集到的电力数据实施分析，以达到准确预测电力系统故障，提早发现问题的目的。同时也将采集数据与以往数据相对比，以达到科学用电、节能减耗的目的。随着人工智能与大数据技术的迅速发展，智能可自动化硬件在电力线路控制方面得到了广泛的应用，我国自动化变电站系统也随之得到了飞速发展。在我国电力企业和国家电网公司的组织下，开展了对电力线路智能化控制的研究，同时也在对不同电压等级的变电站进行试点实验，尽可能地加快将变电站管理智能化的进度。随着变电站智能化管理的试点陆续投入运行，为整个电网智能化建设取得了宝贵的经验，这对我国智能化电网的建设有非常重要的意义。目前电力线路智能化控制是由数字化变电站和可视化平台系统共同进行发展而来的，电网智能化管理的研究与建设离不开数字化变电站在实际使用中长期积累的信息数据。传统电力建设主要关注是传输过程的信息化，而如今电力建设关注的是数据信息的互换互用和运维功能的智能化。准确地说，智能化电力管理是以庞大的数据信息终端进行交互，从而得到有利于电力管理的决策信息，因此需要建立能够处理庞大数据量的智能电力运维系统。通过该系统可得知各变电站终端信息情况和远程操控变电站，因此需要先进、可靠的计算机信息技术和网络传输技术，以数据信息化、平台网络化、共享标准化为基本要求，实现自动完成信息采集、测量、控制和监测等基本功能，并根据实际情况支持电网实时控制、智能调节、协同互动等高级功能。与常规变电站运维系统相比，智能电力运维系统具有整合大量数据、远程监控设备节点、终端网络化、实时预警报警等优点，实现了管理电力设备的智能化，运行管理的自动化以及运维方案的全面化等技术特点。传统电力运维系统采用独立的可视化运维平台方式来管理，这种管理方式存在已下几个方面的局限性：1需要运维人员到指定运维平台系统进行管理，，且各运维系统之间接口各异，功能不统一，导致系统之间无法进行交互，使得记录数据成为信息孤岛，导致运维成本较高且本地运维系统对历史数据不够重视，无法充分利用数据价值2系统查询信息不完善、数据记录容易丢失；3电力设备故障经常无法及时发现，如电力设备是否处于超负荷运行，变电站设施是否长期处于半失灵状态；导致故障影响过大；4传统电力运维系统因设备节点采集数据力度不够，不支持实时采集，而人工采集又增加了运维成本，同时运维人员技术水平不等，影响电力业务发展空间。5本地运维系统功能有限，如果对各运维系统进行升级，其升级成本远高于其自身价值。在本文中，对于基于电力安全和电力节能的智慧电力运维管理系统研究，有利于电力运维人员充分发挥运维水平，有利于提高电力运维的安全性，使电力运维过程能够避免事故的发生，促进电力线路的运维，进而提高运维效率。同时对智慧电力运维管理体系的建立及完善，具有一定的借鉴意义。电力运维发展趋势随着社会发展，电力运维当前行业情况可以分为:专业人员运维情况：运维设施需要专门的服务器和软件，值班人员需要有专业的技术素质，并且需24小时轮班值守，值守管理需要严格的管理制度。运维过程托管情况：运维设施要求相对较低，值班人员无需专业的技术素质，但仍需要大量人员进行监控。运维过程全程由专业的运维企业进行维护，运维效率和质量得到提升。信息化运维情况：通过互联网技术将变电站全程状态由网络传输给值班人员终端上，无需大量值班人员，值班人员可远程指挥运维人员进行紧急抢修，从而降低了运维成本。因此电力运维过程将由人力维护管理逐渐改变为信息化平台管理。通过智慧电力运维系统，管理人员能够全面掌控各变电站设备节点的运行情况，使得运维资源能够得到充分合理的分配；通过历史数据也能得知各设备节点的用电特征，可协助管理人员合理的节能降耗；同时通过大数据分析获取历史数据更深层次的价值，提供科学高效运维方案，创造更大的电力价值。因此将变电站设备通过互联网技术集中进行监控和运行管理，能够提供对设备节点有序的科学的运维方案，以便于远程指挥各抢修团队合理的分配抢修任务，从而避免严重的电力危机。故智慧电力运维系统通过大数据分析对历史数据进行更深层次的挖掘价值，可为电力运维提供更多的战略运维方案，从而保障整体电网运行安全和稳定。智慧电力运维系统的功能架构变电站设备作为电力运维系统中的底层节点，在整个系统中主要是为了将设备数据信息实时运行情况发送给运维系统，使发生异常状况时工作人员能够通过运维系统立刻发现并处理该异常状况。智慧电力运维系统是由各变电站节点信息数据组成的系统软件，目的是为了工作人员能够更直观的观测各变电站设备节点实时状态，即使出现异常状况也方便工作人员选择更适合的解决方案。运维系统从系统上分为预警系统和分析系统。预警系统是作为运维系统中主要起到电力安全的作用，通过对各变电站节点信息数据进行阈值监测，使得发生异常状况前能够提前做好检修方案或规避危险状况。分析系统是作为运维系统中主要起到电力节能的作用，通过对各变电站节点信息数据的变化趋势，为运维人员提供节能减排的方面帮助。从功能上分为多维数据监控、智能辅助降耗和智能分析报告。功能架构框图如图3-1所示。图3-1功能架构框图多维数据监控多维数据监控是将电力数据通过多种电力维度进行观测后，从而得到数据分析方案的过程。多维数据监控中最重要的一个概念就是维度，即观察数据的角度。同样的数据从不同角度观察，可能会得到不同的数据结论，同时也有助于管理人员更加全面的制定电力运维方案。例如设备节点运行数据，从物理层次来看，可得知各设备节点的功能类型和设备型号；从使用过程的角度来看，可得知各设备节点在运行过程中的电流电压波动。从使用时间来看，可按照年度、季度以及月度来观察设备节点的使用情况。因此从不同方面观察数据，可以得到更多有利于决策的有益因素。多维数据监控中另一个重要的概念就是指标，即数据本身的属性，例如电力数据中的三项电压、电流等。常见的多维度操作有钻取、切片、切块和旋转。多维数据监控图如图3-2所示。图3-2多维数据监控图智能辅助降耗由于我国智能变电站发展起步晚，建设和运营不够完善。在节能降耗的发展环境下，降耗也成为电力行业发展和运营的重要目标。智慧电力运维系统可通过各设备节点采集的数据进行数据预处理以便进行节能分析。对数据根据设备权重、设备使用时间、设备使用功能等因素进行节能分析，并根据运维系统中使用过的电力设备向电力人员提供可替换的节能设备。因此，可从以上环节和技术进行进一步的智能化节能技术研究，促进降耗目标的实现。智能分析报告数据通过采集器采集用户数据，并进行预处理以便流计算进行分析。对上传的数据进行实时检测。同时机器学习依照用能分析模型和窃电模型对异常数据判定进行学习，依照检测规则输出检测结果，并对结果进行可视化展示。智能分析报告如图3-3所示。图3-3智能分析报告总结智慧电力运维系统可实现随时随地在线查看各设备节点实时电力数值，并根据一段时间的电力数据分析各设备能耗提出合理的节能方案和能耗图表。系统能够实时监测设备电力数值并及时发现异常发送警报给运维人员；在检修时运维人员能够通过系统实时查看检修过程中节点的变动，可以防止因错误操作导致出现安全问题。模式创新带来更高效的用能服务，通过“线上监控+线下巡检”的方式使智慧电力运维系统能够全天24小时实时监测各设备节点的实时状态，并通过异常报警可迅速抢修和巡检。同时智慧电力运维系统采用的微服务架构开发，使得系统可扩展性强，功能模块化，未来对系统进行功能添加和配置扩展更加方便，能够满足用户需求。用户通过智慧电力运维系统能随时查看设备节点状态，可以避免出现严重故障，日常巡检中也可以轻易发现问题并排除隐患，在查看设备节点的同时可以根据设备情况制定节能方案，使得能效和节能方面变得寂静和环保，降低运维成本。智慧电力运维系统协助电力用户完成对电力设备的管理和维护，通过电力设备数据上降低了巡检的人力资源成本，提高了电力设备的使用效率，提升了整体电网的服务能力。参考文献[1]陈俊杰,张平静.多维数据分析方法在全面预算中的应用[J].上海船舶运输科学研究所学报,2016,39(02):81