一种电力设备状态分析应用软件架构

范寅秋，车明仁，王辉

摘要：为将机器学习算法更好地应用在电力设备状态分析领域，该文基于电力系统原有平台的软件架构，提出了包含设备状态分析的电力系统软件架构，该文将从部署架构、系统框架、主要功能三个层面开展了软件架构设计。

关键词：电力系统;软件架构

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）20-0064-03

An Application Software Framework for State Analysis of Power Equipment

FAN Yin-qiu1，2， CHE Ming-ren1，2，WANG Hui1，2

（NARI Technology Development Limited Company， Nanjing 210061， China）

Abstract： In order to better apply machine learning algorithm in the field of power equipment state analysis， this paper proposes a power system software architecture including equipment state analysis based on the software architecture of the original platform of power system. This paper will carry out the software architecture design from three aspects of deployment architecture， system framework and main functions.

Key words： power system; software architecture

1 引言

为满足节能减排需要，实现“3060”目标，非石化能源发电比例将不断增加。2019年非化石能源（水电+可再生能源）装机量占发电总装机量的比例达到42.0%，发电量占总发电量比例达到32.7%[1]。非石化能源中风电、太阳能等新能源发电不稳定因素多，对电网冲击较大，影响到电力设备的稳定性、可靠性。因此进行分析电力设备实时分析非常必要。

2 研究现状

近年来相关学者对电力设备状态评估提出了很多算法，如神经网络、模糊综合评价法、贝叶斯模型法等[2]。为了将机器学习算法更好的应用在电力设备状态分析领域，本文基于电力系统原有平台软件架构，提出了包含设备状态分析的电力系统软件架构，本文将从部署架构、系统框架、主要功能三个层面开展了软件架构设计，为实现电力公司运检业务的便捷化、智能化提供了坚实的基础。

3 研究内容

3.1 部署架构

设备状态分析应用软件部署架构如图1所示，其核心包括设备状态分析评估算法和设备状态分析业务应用调度逻辑，作为一个独立终端程序运行。

设备状态分析高级应用直接访问平台实时库、模型库所需必要数据，分析的数据结果在平台历史库中保存。设备状态分析评估算法模块通过算法接口模块输入应用数据、输出分析数据，完成核心应用逻辑。设备状态告警业务模块的采集数据通过平台接口获取自平台的数据库和关系库，控制数据通过平台接口获取自平台的设备状态告警数据配置。分析的结果数据通过平台接口送至平台历史库，从而在平台进行告警展示。

设备状态分析评估高级应用由已有系统平台提供数据服务和前端交互服务。数据服务通过平台接口汇聚、发送采集数据，接收、存储结果数据;前端交互服务提供用户交互展示界面。

1）系统平台

① 数据库交互

设备状态分析评估应用可通过接口访问并使用已有系统平台的数据库表，包括实时库、历史库、模型库等。

② 前端展示交互

基于与平台接口的交互数据，实现设备状态评估应用前端交互，包括设备状态图形展示、設备状态实时告警展示、设备状态告警数据配置等。

③ 平台接口

平台接口可汇聚平台实时库和关系库数据信息，为高级应用提供油色谱、绕组温度等采集数据，同时接收设备状态分析评估应用计算结果数据，按照平台自身规范存储。

2）设备状态分析评估应用

包括设备状态分析评估核心算法、设备状态分析业务应用调用逻辑。

①设备状态分析评估核心算法模块

设备状态分析评估核心算法基于数据模型完成设备状态评估、设备运行数据变化趋势预测预警、设备异常或故障状态定位、设备关键部件风险评估等算法实现。

②设备状态告警业务模块

设备状态告警业务围绕设备状态分析评估核心算法，基于换流站设备配置、状态评估需求、换流站监测采集数据等，完成基础数据初始化、设备状态数据建模等步骤，并调用核心算法模块形成完整应用逻辑，进行设备状态分析评估过程处理以及设备告警处理。调用设备状态告警时实现接口管理、平台交互管理、数据管理、图形展示设计、日志管理等。

③ 算法模块接口

为设备状态分析评估核心算法模块提供输入、输出接口服务，包括采集数据、配置数据、控制数据、结果数据等。

3.2 功能框架

设备状态分析系统框架体系包含观察、分析和行动三个主要环节，其中观察环节为状态监测数据获取、数据处理以及特征提取;分析环节采用智能算法对设备（现阶段主要为换流变/调相机）进行状态评价、故障诊断、故障预测和风险评估;行动环节根据分析结果给出设备检修决策（如大修、小修或更换等），并给出检修计划建议（如检修内容、检修时间等）。通过接入相关设备多源数据，构建状态评价、故障诊断、风险评估、检修决策模型，实现决策分析的全维度高级应用功能，最终形成各类电力设备的全维度状态分析体系，设备状态分析系统体系的结构框架[3]，如图2所示。