智能输电网管控系统应用论文

智能输电网分析管控系统研究与应用【摘要】作为确保首都供电的大型区域电网，华北电网公司近年来取得了超常规跨越式发展。

电网的快速发展对输变电设备的运行、管理提出了更高要求，目前输变电设备的运行维护和管理依然面临诸多挑战。

华北电网公司运用物联网、虚拟地球、多元信息融合、通讯混合传输、信息安全接入、设备分析诊断、现场智能管控等技术，建成智能输电网分析管控系统，达到设备状态可观测、生产过程可监控、运行风险可预警。

目前，该系统已成为企业级、一体化、开放式的监控平台，在事故预演、日常运维、故障分析已经应急抢修工作中发挥良好的支撑作用，取得了显著的经济效益和社会效益。

【关键词】智能输电网；三维gis；状态监测；智能化生产管理；预警；故障辅助分析；辅助决策
0 引言
作为确保首都供电的大型区域电网，华北公司近年来取得了超常规跨越式发展，远距离、多通道、多方向、多落点的电力输送格局已经形成。

电网的快速发展对输变电设备的运行、管理提出了更高要求，目前输变电设备的运行维护和管理依然面临诸多挑战。

一是，超高压、大容量、远距离、西电东送、北电南送的大电网格局对输变电设备的运维与管控能力提出更新、更高的要求；二是，西电东送通道微地形微气象特征明显，覆冰雪、强雷暴、飑线风等极端天气呈多发趋势，设备的安全运行风险凸显。

华北电网公司运用物联网、虚拟地球、多元信息融合、通讯混合传输、信息安全接入、设备分析诊断、现场智能管控等技术，建成智能输电网分析管控系统，达到设备状态可观测、生产过程可监控、运行风险可预警。

目前，该系统已成为企业级、一体化、开放式的监控平台，在事故预演、日常运维、故障分析已经应急抢修工作中发挥良好的支撑作用，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 输变电设备及环境监测研究
1.1 输变电设备状态监测布点原则制定
华北电网自2005年逐步开展状态监测技术的应用，迄今累计使用输电状态监测装置260套，变电监测装置53套。

结合近年来的运行经验，制定包括图像视频监控、气象参数监测、等值覆冰厚度监测、输电线路风偏监测、导地线微风振动监测、导线温度与增容、弧垂监测、绝缘子污秽度监测、杆塔倾斜在线监测等八类输电在线监测装置的布点使用原则。

并根据变电状态监测装置的特点，制定了变电状态监测装置的基本原则、布点原则以及布置原则。

1.2 状态监测传感网络建设
在上述布点原则的基础上，先期建设三个广域传感监测网络。

华北电网构建了覆盖西电东送主要通道微地形、微气象区和重点关注区域的微气象监测网络，与地区的气象预报信息相融合，形成气象环境监测网络。

典型气象在线监测信息展示如图1所示，雷电监测与展示如图2所示，公网气象信息的接入及展示如图3所示。

将光纤污秽度在线监测（如图5所示）与覆盖所有通道的1094个现场污秽度离线监测点数据集成，如图4所示。

在比对分析、总结差异的基础上，形成污秽环境全面测量、重点区域动态监测的污秽度监测网。

利用固定式、可移动式图片、视频监测装置，在外力破坏易发区域、交叉跨越区域等特殊区域形成对本体、辅助设施、通道环境的综合可视网。

输电通道与变电站视频监测界面如图6、图7所示。

2 基于多元信息融合技术的信息体系建设及完善
智能输电网分析管控系统运用物联技术、多元信息融合技术，建立横向集成、纵向贯通、点面覆盖、动静结合的综合信息网络。

系统实现基建、生产、调度等网内信息以及气象部门、勘测部门等网外信息的横向集成；系统按照sg-186的规范实现了向上与国家电网、向下与基层单位管理岗位的纵向贯通。

系统即包含地理概貌、气温降水、卫星云图等区域性信息，同时也着重关注重点设备、重点微地形区的运行情况，实现了点与面的覆盖。

系统根据数据特点，动态数据实时更新，静态数据周期更新。

系统架构如图8所示。

系统实现了污区图、雷害分布图、舞动图、冰区图等生产管理专题图件、雷电监测信息、公网气象信息等。

信息接入类别如图9所示。

上述信息在系统中的典型展示页面如图10、图12所示。

3 高性能三维引擎开发基输变电设备建模
在三维引擎的开发中，针对海量三维模型数据在低带宽的网络
环境下的调度与绘制，特别设计了独有的场景模型数据结构以及场景图组织结构，使得海量数据可有效高效地组织和管理，并可通过低带宽网络环境进行快速分发，同时还可保证客户端的图形绘制效果。

为确保客户端场景表现效果，需要支持多重纹理、烘焙等建模技术，因此会导致模型及贴图文件比简单模型较大。

为了确保高质量的模型及贴图可通过网络环境快速传播，项目组一方面专门研发了图形数据压缩、解压缩算法，在保证图形效果的前提下大大降低了模型大小，另外一方面，研究了多重纹理精度流式传输技术，确保数据可通过网络快速、按需索取。

本系统使用大量优化算法实现运行高效性，如动态lod、智能权重、progressive mesh等，从而确保低带宽网络条件下的高性能浏览。

利用高性能三维引擎技术，系统实现了对华北电网82条（线路长度8194.3km，杆塔18832基）500千伏输电线路、260条（线路长度6783.9km，杆塔18047基）220千伏输电线路的覆盖。

典型的杆塔模型如图13所示。

系统实现了对华北电网全部500千伏变电站以及重要220千伏变电站的覆盖。

典型的变电站三维模型如图14所示。

4 基于智能巡检终端的现场管控
4.1 智能巡检终端功能开发
输变电设备智能巡检终端是智能输电网分析管控系统的一个有
机组成部分。

软件安装在智能终端设备上，为野外现场作业人员提供电网gis图形信息查询和路径导航和测量等功能，同时为分析管控系统提供作业人员的位置等作业情况。

结合先进的嵌入式应用平台技术、无线通信技术、gps技术、gis 技术的电力智能巡检能使巡检人员在现场获得电网的地理信息、属性信息，并具有路线导航安排、数据记录、工作状态监督、数据汇总等功能，并可与生产管理系统无缝连接，及时发现线路的缺陷情况，克服了传统手工方式的缺点，保证电网设备的高效率、低故障率安全运行。

通过信息安全接入平台，实现智能巡检终端与分析管控系统的通讯。

在智能巡检终端上，开发相应的地理信息功能，实现了巡视任务的实时派送、作业现场即时查看。

通过梳理缺陷标准库，规范智能巡检终端的缺陷录入页面，从而使每条缺陷与输变电设备状态评价因子实现对应及关联。

当巡视人员发现设备缺陷时，可以通过缺陷录入界面实现缺陷的现场动态录入，并且自动进入缺陷审批流程。

4.2 基于智能巡检终端的故障应急抢修
当发生故障时，智能输电网分析管控系统根据所接入的行波测距数据，显示故障区段的范围以及对应的设备编号。

并以推送画面的方式提出预警，如图15所示。

同时，系统自动搜索故障区段附近的作业人员及车辆，为事故抢修调度人员提供调度辅助决策，如图16所示。

通过与智能巡检
终端的通讯，该预警可发送至正在故障区段附近巡视或作业的人员及车辆，确保尽快组织查线及故障抢修。

系统涵盖故障范围自动定位、故障原因智能化辅助分析、人员车辆物资快速调配等功能，实现了应急抢修全过程辅助。

系统接入行波测距数据，可在故障后快速确定故障区域，同时启动故障原因辅助分析模块，综合故障区段信息，运维人员查线结果，确定最终的故障位置及故障原因。

在应急抢修模式下，运维班组、抢修队伍、备品备件库的区域分布一目了然，车辆状态查看清晰明了，实现了人员、物资、车辆的集约管控。

5 总结
华北电网有限公司探索智能输电网分析管控技术，建成智能输电网分析管控系统。

系统以生产管理系统为基础，以空间地理信息服务平台、状态监测系统为支撑，实现信息全景互动、资产绩效分析、现场集约管控。

系统应用精准化的技术架构、标准化的接口规范、模块化的功能配置、一体化的开放平台，面向公司、调度部门、生产部门、科研单位、基层单位提供高效服务，达到设备状态可观测、生产过程可监控、运行风险可预警。

[责任编辑：王洪泽]。