基于泛在电力物联网的电力设备故障诊断与评估平台设计

黄慧 梁铮 张世超

摘要：在国家电网公司全面推进“三型两网”的建设背景下，设计了一个基于泛在电力物联网的电力设备故障诊断与评估平台，介绍了平台的总体设计架构，设想了平台的基础功能，对今后电力设备故障诊断平台的构建具有一定的借鉴意义。

关键词：泛在电力物联网;电力设备;故障诊断;故障评估

0 引言

2019年，国家电网公司做出了全面推进“三型两网”建设，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联性企业的战略部署。目前，居民可以通过支付宝、掌上电力APP、微信公众号等互联网服务渠道查看电费用量并支付电费，这说明“互联网+”思维已逐渐融入供电服务全过程。随着电网建设规模的日益扩大，输电过程不断面临着新的问题。这些问题若不能及时得到解决，会影响居民的用电可靠性，还会影响企业正常生产，给企业造成巨大的经济损失。而从事电网相关工作的专家可提供一些建议给电力设备制造企业，帮助企业解决在设备产品研发方面遇到的技术问题。本文将互联网与电力系统传统行业二者的优势相结合，建立了一个基于泛在电力物联网的将电力系统与互联网联系起来的电力设备故障诊断与评估平台，以电网为枢纽发挥平台和共享作用，为电力用户、电网、发电供应商和政府服务;为电力工作人员、电力设备厂家以及高校学生等群体与领域专家搭建沟通的桥梁;给电力行业和更多市场主体发展创造更大的机遇。

1 平台设计

为使电力设备制造商、高校专家和广大电力用户等多方能得到良好沟通，电力设备故障诊断与评估平台依托互联网，借助文本、图像、声音等多种用户输入媒介，通过文本挖掘、深度学习算法，自主分析用户面临的电器设备故障类型，并为用户从专家库中精准匹配到故障所属专业领域的专家，以提供咨询服务和解决方案，借助平台使得传统电力行业设备故障诊断难题得到更有效的解决。

为使平台具有精准理解的特性，我们也将应用一些互联网行业的前沿技术，如自然语言分析、特征提取、特性匹配等技术。此外，用户端的“模型-视图-控制器”界面模式可以给予用户良好的使用体验，服务器-客户端架构将保证平台的安全、稳定运行。

1.1    自然语言分析及特征提取和匹配

自然语言分析处理技术包括自动分词、词性标注、句法分析、自然语言生成、文本分类、信息检索、信息抽取、文字校对、机器翻译、自动摘要等，从用户的提问和专家的解答中提炼出机器能够进一步处理的信息，进而建立平台的常见问题库以及对用户特征行为进行大数据分析。通过自然语言分析处理后，问题或者答案中的特征信息会被提取出来，从而对用户群体进行进一步的大数据统计分析，同时从问题中提取出的信息还将用于接下来的特征匹配。利用智能算法将问题的特征与专家库中的特征进行匹配，平台将这些电网及电力设备方面的问题进行归类整理，充分利用电力系统及科研机构的专家资源，提高电力设备维护检修的效率。

1.2    用户界面：模型-视图-控制器模式

本平台的客户端开发采用“模型-视图-控制器”模式。模型负责存储内容，视图负责显示内容，控制器负责处理用户输入，这个模式明确规定了3个对象如何进行交互。其优点是一个模型可以有多个视图，其中每个视图可以显示全部内容的不同部分。当通过某一个视图的控制器对模型进行更新时，模型会把这种改变通知给所有视图，所有视图随之自动更新。控制器负责处理用户输入事件，例如点击鼠标和敲击键盘，然后决定是否把这些事件转化成对模型或视图的改变。

1.3    服务器-客户端架构

本平台的架构可以分为两个主要组成部分：服务器端和客户端。客户端提供本平台与用户之间的交流界面，接受电力用户的提问请求，收到请求后将其发送到云端服务器。服务器分析处理上述情况后，将问题推送到匹配的专家库，专家收到问题后即可通过服务器与电力用户进行交流。服务器-客户端架构的好处在于方便推送，时效性强，同时加密容易，保证了平台的安全、稳定运行。

传统模式的服务器架构通常基于同步阻塞方式设计，如图1所示。这种架构的缺点是浪费了处理器芯片的运算能力，而事件驱动、异步编程的优点是执行代码无需阻塞，异步模式的服务器架构如图2所示。该架构充分利用了系统资源，使有限的资源可以用于完成其他任务，非常适合后端的网络服务编程。在服务器开发中，并发的请求处理是个大问题，阻塞式的函数会导致资源浪费和时间延迟。通过事件注册、异步函数，我们可以提高资源的利用率，改善系统性能。

2 平台功能设想

跨平台电力问诊软件是以电网为枢纽，为电力用户、电网、发电供应商和政府搭建沟通平台，发挥其资源共享作用。目标人群是电力用户、电力从业者、部分学者专家以及高校相关专业学生，电力系统厂家通过平台获取专家咨询建议，降低生产风险，也能在一定程度上解决高校教育与社会脱节的问题。这款软件预期将基础功能分为四大模块，后期会更新系统和开发新功能，以不断提高用户满意度。

（1）专家服务：这个功能模块主要分为精准匹配、网上定制专属服务、咨询洽谈、在线支付、交易管理等部分。用户搜索关键词后，通过平台云端大数据特征提取，精准匹配在线专家提供咨询服务，用户若对某一专家服务满意，可进入网上定制功能模块享受专属服务，交易管理有效保障用户隐私安全，给交易双方提供财产安全保障。

（2）个人主页：个人主页是用户登录之后的默认界面，主要包括用户的个人信息、平台认证、技术支持、好友管理、消息管理、浏览记录等部分，并根据用户的权限自动展示相应的系统设置、个人资料等模块链接。用户可同时认证多个身份实现用户价值多样化，系统提供了多种风格的界面，用户根据个人喜好选择合适的展示风格。

（3）资源库：平台结合了网络问诊与资源共享，形成其特有的实践+理论资源学习中心。用户搜索关键词找到相关文案资料，同时嵌连最新相关问题问诊记录，用户查阅之后可以添加进用户云盘。经平台资料所有权认证后，用户也可上传个人论文或实操经验，添加进资料库。

（4）社区：用户休闲之余可以在社区服务界面浏览行业资讯，了解行业最新动态。平台通过分析用户最近关注和访问的数据，推送热门话题以及用户感兴趣的话题，用户也可加入发烧友俱乐部或者自行组建俱乐部邀请好友。社区服务可以调动用户参与度，提高用户黏性，维持软件稳定的用户量。

3 结语

本文介绍的平台是在泛在电力物联网基础上，以“为电力设备安全可靠持久运行保驾护航”为使命，致力于及时有效、准确全面地解决电力系统遇到的技术问题。本文从平台现有的总体设计架构以及功能方面提出了自己的设想，随着今后平台设计方案的不断完善，该平台将具有更高的市场应用价值。

[参考文献]

[1] 孟月，田小梦.國家电网2021年将初步建成泛在电力物联网[J].通信世界，2019（8）：34-35.

[2] 曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力，2019，47（4）：1-7.

收稿日期：2020-05-08

作者简介：黄慧（1999—），女，湖南常德人，研究方向：电气工程及其自动化。