输变电设备状态可视化管控平台研究及应用

刘海峰 岳国良 何瑞东 赵建利 钟剑财

摘 要：状态良好、运行稳定的输变电设备是坚强智能电网的物质基础。随着电网规模的快速发展，以及全社会对供电可靠性要求的不断提高，设备管理部门迫切需要通过一个全景、实时、多维、智能化的设备管控信息平台，使数量庞大、新旧不一、状态各异的设备始终处于严密监控下，提前防范设备运行风险，提高对突发事件的反应速度。本文主要研究面向智能电网的输变电设备状态可视化管控平台的整体架构、功能，以及平台的应用场景，为实现设备状态可观测、生产过程可监控、运行风险可预警，进一步提升运行管理水平、保障电网安全可靠供电提供有力支撑。平台是在虚拟系统上全局、真实再现电网的区域分布和运行环境。通过设备导航树，可实现输变电设备的二维/三维定位查看、设备基本信息浏览、在线监测信息、杆塔图片、特殊区域划分情况、历史故障情况、交叉跨越情况等内容的查看。

关键词：可视化管控平台 输变电设备 状态监测 风险预警

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

引言

近年来，因质量问题导致的设备故障时有发生，同时受全球气候变化影响雷暴、飙线风等极端天气呈多发趋势，对电网设备安全运行影响日益突出。电网企业为应对电网运行面临的复杂形势，提高运行管理水平，十一五以来，加大了生产管理、SCADA、雷电定位等信息系统的建设和应用，特别是输变电设备状态监测系统和统一视频监控系统的上线使电网设备的管控水平迈上了一个新台阶。输变电设备状态可视化管控平台只需直接调用上述系统中的实时数据，而不必重新建设各应用系统，也不需要对相关数据进行日常维护（数据维护工作由原系统完成），因此平台的建设水到渠成。

本文的主要研究内容包括输变电设备状态可视化管控平台的整体架构、业务需求、平台功能组成及特点，以及平台的应用场景，通过研究成果的应用，为平台的开发和实施奠定理论依据和基础前提条件。

整体架构

通过一个全景、实时、多维、智能化的设备可视化管控平台，使数量庞大、新旧不一、状态各异的设备始终处于严密监控下，提前防范设备运行风险，提高对突发事件的反应速度。落实国家电网公司“生产管理精益化，设备管理状态化”的要求，实现设备状态实时管控。

平台通过现有多源异构数据的融合，对设备数据、设备状态进行大数据分析，为客户提供设备全寿命周期管理、设备状态的实时监测、设备运行状态分析、运行风险连续扫描、设备故障诊断及决策建议，并以更为直观的三维GIS、站内实景、移动互联、增强现实等可视化方式展示。

功能設计

全网信息总览：作为输变电设备状态可视化管控平台的入口，以直观的统计图方式展示输变电设备整体规模、设备当前运行状态，并在GIS地图和三维实景展示平台上定位设备及风险。

设备状态运行信息：实现设备所有实时信息的展示、分析和统计。接入变电站视频监控图像，集中展示变电站视频监控信息。集成在线监测数据，集中展示已经安装了在线监测装置设备的状态监测情况，对于超过标准的监测数据，对用户给出警告。

设备全寿命跟踪：通过移动端扫码识别等方式，跟踪用户关注的设备，以生命周期为时间轴对设备从投运开始，发生的故障、缺陷、预警、告警、评价、检修等全部大事件的信息汇总。

风险扫描、预警：系统定期触发自动扫描功能，对电网内部及外部存在的薄弱点进行扫描，实时发布隐患内容，并提醒生产管理人员密切注意并及时消除这些电网中的安全隐患，确保电网运行安全稳定。

分析与辅助决策：对设备的实时设备状态信息及设备历史故障、缺陷，对设备的运行状态做出综合评估，并给出风险设备和电网薄弱点的辅助建议。

隐患及劣化设备：根据状态检修辅助决策系统中的状态评价结果，实时扫描状态由好到坏的设备，提醒管理人员注意该设备的状态劣化趋势，并给出引起设备状态变化的主要状态量。根据老化评估模块的诊断结果，监视老化状况较为严重的变压器，并给出诊断数据、老化程度及其发展趋势，发布预警信息。

专题图层叠加：将雷电、污区、鸟害等专题图层叠加到GIS底图上，用于管理人员判断变电站和线路所处地区的运行环境。

缺陷分析统计：缺陷信息智能查询功能，能够通过各种条件综合查询设备缺陷。统计设备缺陷随运行时间的发生几率，得出每类缺陷的发展规律，作为其他同类设备的参考。对各类设备发生缺陷的概率进行统计，根据缺陷的危急程度进行分级，并实时发布每类设备缺陷率靠前和靠后的设备供应商作为设备选型和维护的参考。

移动端扩展功能：集成主站系统的设备信息、运行状态、辅助决策功能，并与主站端实时交互，扩展关注设备、缺陷日报、运行信息提醒，设备扫码识别等移动端特有功能，充分发挥移动应用便捷、实时、随时随地办公的优势。

应用场景

全局的电网信息总览

以设备及运行情况的整体统计图作为设备状态可视化应用的入口，从设备整体规模数量、设备装备水平、运行状态分析、当前故障、缺陷、评价以及电网薄弱点、劣化设备等方面全方位汇总电网信息，并以图表的形式按照单位、电压、厂家、型号等多维度的分析对比。并全面适应国网公司相关数据规范要求，结合设备状态监测系统运行数据，对各类设备状态信息进行集中展示，应用可视化技术，将数字和文字转化为图形，采用动态曲线、统计图、列表等友好方式展示设备状态的个体差异和发展趋势。

实时的设备状态监控

以GIS的地理信息展示线路、变电站、设备的可视化效果，使管理人员随时随地的用手机等移动终端浏览电网设备及运行状况，查看线路走廊、变电站布局等信息。同时，平台将叠加各专业图层，可叠加风、雷、冰、鸟害等专业图块，多维度展现设备状态信息。真实再现电网的区域分布，以直观的统计图方式展示设备整体规模、设备信息、运行状态、设备图片、设备告警情况、设备评价结果等。

便捷的设备跟踪定位

通过移动端扫码识别等方式，跟踪用户关注的设备，以生命周期为时间轴对设备从投运开始，发生的故障、缺陷、预警、告警、评价、检修等全部大事件的信息汇总。

快速的运行风险预警

定期触发自动扫描功能，对电网内部及外部存在的风险进行扫描，分析得到家族缺陷设备、劣化状态设备、在线监测异常设备、重载设备、老化设备，实时发布这些隐患内容，并通过移动端平台，通过预警方式提醒生产管理人员密切注意并及时消除这些电网中的安全隐患，确保电网运行安全稳定。

及时的考核指标提醒

根据系统配置的国网公司或省公司的生产考核指标，实时扫描将要超时和超标的指标项，自动生成简报并第一时间发送到指标负责人的移动设备进行提醒，避免发生由于工作紧急而忽略的指标项被考核的情况。并在每月形成考核指标报告，对超标、超时等情况进行汇总分析。

智能的专业辅助管理

依据运检专业日常管理工作需求，平台从各应用系统中钻取实时数据，根据定制的模型进行智能统计和自动分析，并调用固化在系统中的专用模板，快速生成完整详实的运行分析报告，将管理人员从繁锁的数据分析工作中解放出来，提高工作效率。

取得成效

输变电设备状态可视化管控平台适用于省级供电公司和地市级供电公司的运检部门，可以实现对下级供电单位的输变电设备信息总览、运行风险扫描、设备实时监控、辅助决策等功能，加强了運检部门设备的监控力度，减轻了繁琐的数据分析工作，给电网公司带来了良好的社会和经济效益。

结论

综上所述，输变电设备状态可视化管控平台能够全局总览地有效反映所辖电网区域内输变电设备的规模、装备水平、运行状态，实现对全网状态的实时互动管控，及早发现运行设备存在的潜伏性故障。同时，根据设备状态提出处理措施，实行科学化设备管理，采取有力措施，确保电力设备安全经济运行。

参考文献

[1] 电力设备状态检修技术研究综述[J]，电网技术，2000， 24（8）.

[2] 关于印发电网设备状态检修管理标准和工作标准（试行）的通知（国家电网生〔2011〕494号）

[3] 关于印发《输变电设备状态检修辅助决策系统建设技术原则（试行）》

[4] 变电设备状态监测系统的设计方案[J]， 电力建设， 2011， 11（11）.