基于大數據的輸變電設備狀態預警系統架構研究

2017-03-11 18:57:04 電力信息與通信技術　點擊量：評論 (0)

摘要：為了支撐輸變電設備狀態大數據的應用需求,提高電網公司運檢業務工作成效,文章圍繞業務需求和輸變電設備狀態預警系統體系架構,梳理了電網公司運檢部門的大數據業務需求,并分類提出了支撐各項需求的詳細功能

1.3 典型應用

1)通道環境分析與預警。綜合利用氣象信息、地理信息、氣象探測站資料、在線監測信息、輸變電設備基礎臺賬和歷史運維信息,通過建模分析實現所有通道環境的精細化預測和輸變電設備風險預測,并以三維圖像動態展示通道環境的精細化預測結果,在地理信息系統中給出災害的高發區、高發期提示。

2)設備故障模式識別。接入直升機、機器人、帶電檢測、可穿戴設備和其他巡檢設備的攝影、攝像下的數字圖像、序列圖像和紅外圖像信息,對已知設備、線路隱患和故障圖片進行分類分析,提取特征,建立識別或檢測模型,實現故障的圖像診斷,以圖片標識展示異常或故障圖像識別及故障診斷結果。

3)設備重載預警。通過提取調度OMS系統數據,實現重載線路、重載變壓器實時負荷的統計與分析,推送當前各電壓等級重載設備清單。結合多源信息數據,如設備負荷率、投運時間、生產廠家、歷史缺陷故障信息、狀態評價結果、運行環境數據、運行時長、帶電檢測結果等多種因素,同時對變壓器油溫歷史數據進行分析,獲知各變壓器油溫變化規律及冷卻器運行工況,通過氣溫預測數據、負荷預測數據、基礎油溫、冷卻器工況,對3日內變壓器油溫進行預測和預警,綜合分析不同地域重載設備的分布狀況,以圖表形式顯示、分析重載設備同期歷史負荷變化曲線,對運行風險相對較大的設備在系統中予以提示。

2 體系架構設計

輸變電設備狀態預警系統體系架構以國家電網公司輸變電設備狀態監測系統標準化設計方案為基礎,從總體架構、數據架構、技術架構和物理架構4個方面提出支撐系統業務需求的體系架構設計方案,并采用大數據技術對存儲數據進行統一建模、管理與分析,以解決海量數據融合及設備狀態預警的時效性問題。

2.1 總體架構

輸變電設備各類監測數據通過站內狀態接入控制器(Condition Access Controller,CAC)或狀態監測代理(Condition Monitoring Agent,CMA)上傳給網省公司狀態接入網關(Condition Acquisition Gateway,CAG)進行存儲與加工,并為網省公司PMS提供數據服務。加工后的數據與PMS數據將在網省側數據中心匯總,其中,調度、覆冰等其他系統數據將由PMS直接提供。網省側數據利用企業服務總線(Enterprise Service Bus,ESB)與狀態預警系統主站進行交互,同時在系統主站接入無人機、直升機以及部分其他監測數據。考慮到數據的安全性,監測數據需在異地作容災備份,數據的異地容災備份可利用現有的容災資源,選擇其他城市的容災中心存放監測數據。輸變電設備狀態預警系統總體架構如圖3所示。

圖3 輸變電設備狀態預警系統總體架構

Fig.3 Overall architecture of power transmission and transformation equipment status early warning system

該方案可以解決3個方面問題：一是解決各輸變電設備狀態監測數據的匯總管理問題;二是解決狀態監測數據量增大后查詢分析的時效性問題;三是通過在站端增布設備狀態數據獲取/轉換裝置,解決部分監測數據無法接入監測系統的問題。

對于局放監測、紅外監測等目前無法接入CAC的監測數據,依托自主設計的監測數據獲取/轉換裝置處理。該裝置具備各類監測裝置的接入接口,能夠按照接口規范將特高壓站內帶電檢測、在線監測、機器人巡檢、氣象數據等各類監測數據統一獲取,并按規范對數據進行標準化轉換、預處理,實現跨平臺交互共享。數據獲取/轉換裝置技術路線如圖4所示。