配网状态检修辅助决策系统研究

陶 敏， 姚 峰

（1.浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.杭州意能软件有限公司，杭州 310014）

0 引言

为了提高配网精益化管理水平，国家电网公司要求建立配网设备状态检修制度标准体系，全面开展配网状态检修。由于配网设备数量大、种类多、线路变化快、工作人员少，使得配网设备的评价、检修策略制定工作量非常大，迫切需要一套信息系统，可以将业务人员从繁重的信息收集、信息处理、报告编制等工作中解放出来。国家电网公司在浙江省电力公司启动配网CBM（状态检修辅助决策）系统试点开发，在全面推广配网状态检修工作的同时，也加快了配网状态检修辅助决策系统的研究。

1 状态检修辅助系统

建设配网CBM系统的目的是为了减轻各级配网工作人员的工作量，让信息系统来完成繁琐的数据收集、数据处理等工作。配网状态评价所需要的基础数据，如设备台帐、试验报告、缺陷记录、巡视记录等已经存储在PMS（生产管理信息系统）配网管理的相关功能模块中。配网CBM系统的主要功能是获取并处理生产管理信息系统中反映配网设备健康状态的基础数据，评价设备当前状况，对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态告警消息，并进行原因分析，同时生成设备状态评价信息、制定状态检修决策建议。

与其他系统或模块的关系决定了配网状态检修辅助决策的定位与边界，决定需要实现哪些功能，决定配网CBM系统的数据源，也决定了系统的部署方式。系统的定位是，以PMS系统为统一平台，配网CBM系统有关数据从PMS系统抽取，有关数据可返回PMS系统进行展示，配网CBM系统是PMS系统中的功能模块。这种定位较好地将配网CBM系统与基础数据管理区分开来，定位为分析决策层的功能，使各功能模块层次清晰，边界明确。

配网CBM决策系统主要实现配网设备状态评价管理和辅助决策功能。与PMS的关系主要包括数据收集、评价触发、流程执行以及数据输出等方面。与其他模块的数据交互如图1所示。

图1 配网CBM与其他模块关系

（1）数据收集是获取系统的输入数据，主要包括读取设备台帐与拓扑管理模块的资源、资产台帐信息，资源、资产拓扑结构，单元信息以及单元内资产信息；读取检修试验管理模块的交接、巡检、例行、诊断或预防性试验报告、缺陷消缺试验报告等；读取运行管理模块的运行巡视记录、缺陷和消缺记录；读取家族性缺陷管理模块的家族性缺陷信息。

（2）触发方式是外部环境启动配网CBM的方式。触发评价的可以是设备台帐与拓扑管理模块资源、资产异动消息，单元异动消息，检修试验管理模块试验报告审核消息，运行管理模块缺陷记录审核消息等。通过业务管理模块调用，启动设备评价报告管理与状态检修综合报告管理任务。通过设备状态评价报告消息，触发状态检修综合报告编制。通过状态检修综合报告消息，触发状态检修计划和三年滚动计划编制。

（3）流程执行。通过工作流平台启动定期或动态评价核查任务；在状态评价工作流平台中执行三级评价流程，在决策建议工作流平台中执行三级流程；接受生产管理信息系统待办工作调用，执行三级评价和决策流程步骤。

（4）系统输出是配网CBM向外提供的结果，包括状态评价结果，设备评价报告、状态检修综合报告，状态检修计划和三年滚动计划，辅助决策建议以及其他统计报表。

（5）共享信息资源。与生产管理信息系统其他业务模块共享资源、资产模型编码，缺陷、缺陷枚举编码，试验项格式定义，巡视编码等。参与评价的基础数据直接来源于生产管理信息系统设备、试验、缺陷、巡视等管理模块。

2 系统功能

配网CBM系统的主要功能模块有标准管理、信息收集、评价与分析、状态告警、决策建议和系统配置等，功能模块框架如图2所示。

（1）标准管理模块：用于集中管理和查询配网状态检修相关的各类导则、标准与规范。

（2）信息收集模块：用于查询评价设备的台帐信息、单元信息以及单元内资产信息，查询配网CBM系统评价计算所需的原始试验、运行数据和缺陷数据，查询原始数据的发送情况以及手动发起对设备的初始化评价计算，实现由生产管理信息系统基础数据模块变更触发的状态评价。

（3）评价与分析模块：实现对配网设备的定期或动态评价，定期评价由生产管理信息系统业务模块触发，动态评价模块由配网状态检修辅助决策系统创建。通过班组、工区、地市公司（局）三级评价流程，完成设备状态评价报告。通过统计图表的方式，反映区域内设备的当前健康状况以及设备状态变化的趋势，统计配网设备和单元的主要扣分原因，辅助安排检修计划，统计状态评价的覆盖率、及时率和年度评价完成率，改善状态评价环境。该模块主要用于管理层。

图2 配网CBM系统功能框架

（4）状态告警模块：通过告警的方式向用户展示配网设备的状态评价结果和数据处理结果。针对不同的用途，告警方式分为设备、单元以及状态量告警3个层次。

（5）决策建议模块：在状态评价的基础上，自动生成状态检修决策建议，通过工区生技部门、工区、地市公司（局）三级流程，形成配网状态检修综合报告和配网设备状态检修计划及三年滚动计划。

（6）系统配置模块：用于配置配网CBM系统所需的各种配置项，包括基础数据解析配置、状态量编码配置、告警阈值配置、系统枚举配置等。

信息收集、状态告警、状态评价、决策建议模块均可查询指定配网设备的当前评价结果，查询状态评价单元、部件、评价内容的得分情况，查询状态量的扣分情况以及原始数据的获取情况，查询各模块的计算过程，包括算法配置、参数配置、模块输入/输出等，查询历史曲线。

3 关键技术

3.1 设备单元划分

配网设备从变电站到用户，按电气特性连接在一起。单个设备是配网的资产，完成供电任务的一组设备称为配网的资源，分为架空线路、电缆分支箱、中压开关站、环网单元、配电室（箱式变电站）。若以资产为基础进行评价，结果比较零碎，以此来安排检修数量多、难度大。以资源为基础进行评价，又会造成结果太粗，不能有针对性地进行检修。所以需要在资源和资产间寻找一种适合评价和检修计划安排的设备组合。

浙江省电力公司提出以单元作为状态评价和检修计划的基础。设备单元以可单独停电为原则，分为架空线路（段、支线）、柱上真空开关、柱上SF6开关、柱上隔离开关、跌落式熔断器、金属氧化物避雷器、电容器、高压计量箱、配电变压器、开关柜（间隔）、电缆线路、电缆分支箱、构筑物及外壳单元等。单元划分应采用系统自动完成的方式，因为配网资产众多，建设和改造经常发生，如果靠人工方式，将成为不可能完成的任务。而设备单元划分是设备状态评价的基础，没有合理的设备单元划分，会使评价的结果与实际脱轨，使系统不可用。将单一的配网资产评价提升到资源-单元-资产为一体的整体评价模式，为进一步开展状态检修在供电可靠性上的作用等研究打下了坚实的理论和数据基础，同时也极大地提高了系统的评价效率。通过单元（可停电设备组合）的方式来管理配网设备的状态检修，将单一设备（资产）的状态检修提升到生产支撑运检的层面，有效降低设备检修的复杂度，缩短设备维修的停电时间。

3.2 系统性能

配网设备数量很多，以浙江省电力公司为例，全省大约有配网资源20万个、单元400万个、资产1 100万个。平均每个单元有30个输入量、40个输出量，也就是系统中将有3亿的数据量。这就要求在系统设计时必须合理地利用计算机的CPU和内存资源，既要在数据量和处理量都很大的情况下稳定运行，又要使用户有较好的体验。提高系统性能可采用多线程、减少单个单元内存占用量等方法。以1个县局为例，全部设备的评价应控制在1天以内，而对局部数据的调整，每台的计算时间应控制在3 s以内。

3.3 数据收集

数据收集是枯燥、繁琐、容易出错的工作，所以数据收集时应自动完成以下内容：

（1）对数据进行标准化处理，以实现在不同的模块中对同一数据有一致的解释。在设备台帐中对设备的种类、设备与资源间的层次关系、资产在资源中的划分规则等进行规范。在试验管理中对试验项目的命名、格式、量测部位、量测名、量纲等进行规范。在缺陷管理中对缺陷的位置、程度等描述进行规范。

（2）建立可配置的对应关系。考虑到数据源侧数据项可能的变化，或是导则修改后引起量测量的变化，为了不必修改程序，有必要采用配置的方式来建立数据源中的数据项与导则中量测量的对应关系。

（3）设计数据检查工具。基础数据的完整性、准确性直接影响到评价结果，检查工具可以帮助使用者检查基础数据，查找已知的错误，提高数据质量。

3.4 评价触发机制

触发机制决定什么条件下开始评价，通常触发机制有人工触发、定时触发和事件触发。人工触发是提供操作按钮，让操作人员在需要的时候点击操作。定时触发是预先规定某一时刻进行操作。事件触发是当某些事件发生时进行操作。

对状态评价而言，人工触发在需要时才触发，节省服务器资源，但因为数据量大，不能很快看到结果。定时触发实现逻辑比较简单，但不能及时了解设备的状态。事件触发是比较好的方式，采用资源、资产、试验、运行缺陷等异动消息触发配网设备状态的实时评价模式，及时反映设备在修前、修后及运行过程中的状态变化情况，充分体现了配网设备由周期性和事后维修模式向预防性维修和状态检修模式的转变，使设备状态乃至整个运检工作始终能控、可控和在控。

4 系统应用

在配网CBM系统应用前，金华婺城供电局作为国家电网公司、浙江省电力公司配网状态检修的试点单位，用10个月时间对配网展开了状态检修基础数据的拉网式排查，完成评价10 kV配电线路45条、变电站24座，共 1591个设备单元。这种人工评价方式作业速度慢、评价结果随意、评价过程时间长、单元划分不精细，无法有效、直观地反映设备各单元具体状态。

应用配网CBM系统后，通过与配网GIS接口完成管辖设备的自动单元划分，并自动收集评价设备的基础数据，在1周内完成全局共计39143个单元的划分及状态评价工作，生成设备报告454份，工区综合报告1份。实现单个设备报告生成时间从2天缩短到5 min的飞跃，且自动生成的评价结果标准统一，能精确反映设备各单元的具体情况，解决了原有评价方式存在的用时长、评价结果不精确等问题。

5 结语

配网CBM系统的实施减少了配电网工作人员工作量，减少人为因素对设备状态评价的影响，提高了工作效率，为工作计划的制定提供可靠的依据，为配网稳定、可靠运行提供了科学的技术手段。

由于状态评价对基础数据的依赖，也将促进基础数据质量的改善，并将在数据质量、工作完成进度等方面提出更高的要求，使系统实用性更上一个台阶。

[1]配网设备状态评价导则[S]北京：国家电网公司，2011.

[2]配网状态检修辅助决策系统功能规范[S].北京：国家电网公司，2012.