电网调度自动化设备全寿命周期管控系统设计及应用

电网调度自动化设备全寿命周期管控系统设计及应用
张彦军1，南东亮2，李永光1，李长军1，马晓磊1
(1 国网新疆电力公司调度控制中心，新疆 乌鲁木齐 830092；
2 国网新疆电力公司电力科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)
0 引言
随着电网规模的不断扩大以及技术水平的快速发展，电网调度自动化设备的数量及装备水平也不断提升，但调度自动化设备存在厂家多、更新换代快、智能化水平参差不齐、型号复杂的情况，设备精益化管理面临一定的困难。

现有系统存在自动化设备与一次设备不同步、覆盖范围仅限主网、运行维护事件与一次设备不关联、统计分析功能较弱、无设备状态预警和辅助决策等功能，系统存在一定的局限性，不能满足调度自动化设备精益化的要求。

为提升调度自动化设备管控水平，文中提出基于异构系统融合、一二次设备关联、设备管理运维一体化的调度自动化设备全寿命周期管控平台，按照《国家电网公司电力调度自动化系统运行管理规定》(国网(调/4)335—2014)、《电力调度通用数据对象结构化设计(第一版)》(调自〔2016〕121 号)、《国调中心关于加强电网调度自动化系统(设备)缺陷事件报送管理的通知》(调自〔2016〕95号)的要求，涵盖调度自动化设备管控全过程，实现设备基本情况、缺陷、检修、改造更换、退役等信息集约化，为调度自动化设备检修计划制定、换型更新方案选取、分析评价报告提供准确、全面的基础信息，为进一步提升自动化专业管理、设备运维水平提供有力的技术支撑。

1 系统结构
电网调度自动化设备全寿命周期管控系统总体方案如图1所示，包括数据采集、智能管控、辅助决策、信息集成与展示四个方面。

电网调度自动化设备全寿命周期管控系统包括数据库服务器、接口服务器、应用服务器、WEB服务器、工作站，接口服务器通过防火墙与PMS系统相连，结构如图2所示。

D5000系统数据主要有：厂站基本信息、主网一次设备模型、电网图形信息、网络拓扑、电网运行信息、历史遥测数据、各类告警信息、一次设备运行/退役情况；OMS系统数据主要有：厂站管理信息、电网一二次设备基础台账、缺陷信息、检修计划、新设备启动流程等；PMS系统数据主要有：电网一次设备厂站图形信息、电网设备缺陷、故障、检修，二次设备巡视、设备校验、运行分析、缺陷、故障等信息。

1.1 系统总体设计
1)数据采集
数据源主要有三部分：调度部门的智能电网调
数据采集
D5000系统；OMS
平台；PMS平台
智能管控
智能诊断；状态
评价；状态预警
辅助决策
设备评价；质量报表；
典型事件；设计参考
信息集成与展示
1数据库；2网络架构；
3网络安全
图1 系统总体方案
PMS平台
接口
图2 系统总体结构
7
7
度技术支持系统(以下简称D5000系统)、OMS 系统、运维部门的生产管理系统(以下简称PMS 系统)。

2)信息集成
数据库设计基于实体设备对象的唯一性，设备全寿命周期内的各类事件均从属于唯一设备对象；各类设备事件表单按规范进行设计。

D5000系统位于安全一区，通过横向隔离装置向三区的镜像数据库EMS 数据库服务器同步各类数据，PMS 通过防火墙与接口服务器相连。

针对D5000、OMS、PMS 的各类信息进行拼接处理，实现基于唯一设备的信息整合。

调度自动化设备模型E-R 图如图3所示。

3)智能管控
智能管控主要有：设备基础信息管理和运行管理，形成运维及管理信息筛选、处理、分析评价方法。

状态评价主要是利用专家规则对设备信息进行分析，对设备状态、设备质量进行量化评价。

利用数据挖掘技术对设备各类信息分析，深入分析诊断调度自动化设备全寿命周期内各业务环节的质量信息，对设备质量状况进行数据量化，实现对调度自动化设备全寿命周期内的监控、诊断分析评价，实现对设备各环节的状态智能预警。

4)辅助决策
辅助决策主要依据调度自动化设备状态评价结果，结合设备异动典型案例，生成基础支撑数据准确，对解决问题有指导价值的辅助决策，实现对调度自动化设备全寿命周期的闭环管控。

1.2 系统架构设计
系统架构按照支撑体系分层级、应用功能分模块方式设计，总体划分为基础数据层、应用服务支撑层、业务功能应用层、信息展示发布层。

系统采用模块化进行设计，总体分为6个模块：系统管理、档案管理、运行管理、智能诊断及预警、辅助决策、接口管理，系统功能框架图如图4所示。

系统管理用户管理机构管理权限管理日志管理接口管理接口配置数据统计日志分析报表定制文档管理
菜单管理
档案管理运行管理
智能诊断及预警
辅助决策设备厂家评价典型事件技术监督规范项目评审依据
设备项目储备专家诊断规则缺陷分析配置方案
跳闸事件分析定检分析预警方案
监测-评估-预警
设备配置管理检修计划管理专项检查管理
跳闸事件管理信息点表管理技改大修管理家族缺陷管理
日常运行统计设备缺陷管理厂站基本信息设备基本信息
运维单位信息制造厂家信息图4 系统功能框架图
系统管理实现机构、人员、权限管理；台账管理实现各级调度管辖范围内的一二次设备基础信息管理；系统管理模块和台账管理模块构成系统的基础数据层。

运行管理由系统调度段维护，构成系统应用服务支撑层，其运行数据为智能诊断提供数据支撑。

智能诊断属于业务功能应用层，在分析基础数据和运行数据的基础上对设备状态进行预警，防范设备运行风险。

辅助决策和接口管理为信息展示发布层提供人机交互界面。

2 系统的主要业务应用功能模块
系统管理模块主要实现对人员、机构、用户权限、系统日志、系统菜单管理；接口管理模块主要实现调度自动化全寿命周期管控系统与其他应用之间的数据访问配置管理，对数据交互行为进行管理。

档案管理模块提供调度自动化设备全寿命周期各业务环节数据信息的实时同步管理和系统查询。

包含生产厂家
生产
具有调度自动化设备
包含具有
设备型号
设备类型
具有包含插件
包含
版本号
设备类型参数
1
n
n
1
1
11
1
111
1
n
图3 调度自动化设备建模E-R图
n
按照《电网设备通用数据模型命名规范》设计数据的基本信息，并以字典方式在数据库中进行固化，实现对电网设备标准化命名和设备模型的标准化管理。

运行管理模块主要实现对调度自动化专业运行工作的业务支撑，模块主要包括如下部分：
(1)规范厂站端调度自动化设备接入流程，按标准模板生成间隔级、站控级调度信息点表和监控信息点表；信息均属于某一设备，设备异动均会触发信息点表管理；对调度数据网、二次安全防护装置配置进行规范管理。

(2)接收由D5000系统推送的一次设备跳闸事件，抽取与跳闸事件相关的遥测遥信数据，形成跳闸事件分析的基础数据。

(3)记录由运维人员提交的设备缺陷，内容包括缺陷设备、缺陷等级、发现时间、缺陷原因、缺陷处理过程、缺陷消除时间，客观记录设备自身运行情况。

(4)检修计划管理主要是结合一次设备检修计划、设备缺陷事件、缺陷定级自动生成调度自动化设备检修计划，合理统筹安排全网自动化设备检修计划。

(5)技改大修管理主要是对设备相关项目全过程进行规范管控；专项检查管理主要是汇总各类检查过程中设备存在的问题，对专项检查问题形成闭环管控；家族缺陷管理主要对网内有家族性缺陷的设备消缺状态进行闭环管控。

(6)日常运行统计主要是每日自动统计反映自动化设备运行情况的各类指标，形成设备分析评价报告基础数据。

智能诊断及预警主要是依据设备基础信息、运行信息、判断规则，对设备各阶段运行状态智能研判，形成状态预警事件并通知设备管理人员和运维人员进行事件防控。

1)管理和完善专家诊断规则，确保状态预警事件及时性和准确度。

2)根据基础信息，推理调度监控站在跳闸事件中的信息完整性和准确性，分析关联信息间的相关性，提出需完善和补充的设备。

3)根据设备投运时间、检验周期、上次检修及检验时间，规划设备定检计划，计划自动排出，也可人工干预。

4)对调度数据网、二次安全防护设备的相关配置按专家诊断规则进行智能筛查，对不满足的路由参数配置及或加密策略进行预警告知。

5)对预警告知方式、预警受众范围、预警内容进行灵活配置。

6)在对设备状态监测的基础上，基于调度自动化设备故障特征和建立的设备故障特征专家实时库，根据设备发生故障时的基础信息，通过逆向推导故障原因，实现调度自动化设备的质量分析诊断，形成故障诊断结论。

辅助决策主要是综合设备基础信息、运行信息、预警信息等数据，形成有利于指导设备全寿命周期管理的报告和决策。

1)设备厂家评价主要是根据设备缺陷频次、范围等信息形成电网内各类型调度自动化设备质量评价；根据人员到达时间、缺陷消缺工作时长等信息，对设备厂家人员技术支撑水平形成服务质量评价。

2)设备项目储备是根据设备服役情况、缺陷情况、运行统计数据、设计寿命等情况，依据专家规则，滚动智能生成调度自动化设备技改大修项目建议。

3)典型事件是综合调度自动化设备运行历史数据，形成网内设备典型事件，形成重点设备对象及典型事件，指导调度自动化设备运维工作和管理方向。

3 主要关键技术
3.1 基于贝叶斯网络的自动化设备智能诊断
图5 智能诊断实现方法
7
76
通过自动化设备各类缺陷、故障、原因分析、处理记录历史记录的收集和整理，建立自动化设备故障/缺陷特征编码表、故障/缺陷原因编码表，形成基于贝叶斯算法的自动化设备发生故障/缺陷特征原因知识库。

根据自动化设备发生的缺陷/故障特征信息，在基于贝叶斯算法的知识库中进行匹配，对故障/缺陷对应的原因和事件概率进行智能诊断。

3.2 可编程定制的自动化设备状态预警
设备状态预警流程如图6所示。

根据自动化设备在全寿命周期内运维管理内容，分析各环节运行数据，对各环节运行数据组合进行定制，依照组合的预警分项内容，设定自动预
图6 设备状态预警流程
警方案和预警门槛值。

当体现运行数据的指标结果大于预警门槛值时，预警模块向特定受众推送预警事件。

4 结语
本文研究的调度自动化全寿命周期管控系统的主要特点如下：
(1)提出了自动化设备全寿命周期运行状态监测、状态智能诊断及预警、运维管理辅助决策的实现方案。

(2)建立了基于贝叶斯算法的自动化设备运行、故障特征原因诊断知识库；通过对运行数据、缺陷/故障特征进行匹配，对设备运行状态、缺陷/故障原因进行智能诊断。

(3)通过对设备全寿命周期内基础数据采集、状态预警和智能诊断，实现对设备厂家评价、滚动生成自动化设备项目储备计划、规范技术监督条例、项目评审依据，有力地提高了调度自动化设备专业管理水平。

收稿日期：2017-10-06
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