电网设备统一编码研究及应用实践∗

刘有飞 刘 洋 王 涛

（1.国网江西省电力有限公司 南昌 330077）（2.国网冀北电力有限公司承德供电公司 承德 067000）（3.国网天津市电力公司 天津 300010）

1 引言

随着电网规模不断扩大和电力智能化水平的不断提高，电力设备的资产规模变得十分庞大。如何对规模如此庞大的电网设备实行有效管控，提升设备运营效益效率是供电企业运营管理中的核心课题［1～2］。

由于与电力设备相对应的资产数据和电力设备业务数据分布在各个不同业务信息化系统中，因此各个应用系统在进行数据整合时首先需要将分布在不同信息化系统中的业务数据进行匹配、衔接、以及融合，再通过业务数据的关联分析，精准定位设备运营中的薄弱环节，优化并统筹制定最合理的设备管理策略，使得在全生命周期内的设备运营效益效率指标达到最优状态［3～4］。

对分布在不同信息化系统的业务数据进行匹配衔接时，往往发现存在诸多困难。这是因为当前各信息化系统分别由不同专业部门主导建设，受系统建设厂家不一、系统功能从满足本专业要求出发等因素的影响，各信息化系统中设备所对应的业务数据未形成或未遵循统一的标准或规范，例如业务数据模型、数据定义、数据生成维护等都不尽相同或是有根本的差异，导致了较严重信息融合贯通的壁垒，在电力企业内部产生了特有的“信息孤岛”问题［5～6］。

解决业务数据融合贯通的前提是对电力设备进行统一的编码，使得同一个设备在不同电力信息系统中均有唯一不变的编码。通过这个唯一的编码，可以方便对体量庞大的业务数据进行跨专业匹配、衔接。设备统一编码的一些研究成果已见诸于文献。文献［7］借鉴了电厂标识系统（KKS）编码的思想，设计了“区域码+基于KKS编码的设备编码+设备身份证编码”电力资产设备编码体系，在南方电网公司得到成功应用。文献［8］研究物料统一编码及应用。文献［9］探讨了统一编码对电力信息化系统构建的问题。

本文在上述研究基础上提出一种创新的编码系统。该编码系统采用射频标签（RFID）和二维码标签作为编码载体，提出一种统一的编码思路，在设备运维和资产管理的应用场景中，通过相应的识别技术获取设备编码就能够直接离线获取相关的资产信息，提高业务系统的运行效率，为电力设备运维等业务系统的数据融合提供了基础数据的支撑。

2 电力设备全生命周期管理

2.1 电力设备全生命周期的管理

对分布在变电站、电力调度中心、配电线路以及终端用户处的各类电力设备的全生命周期的管理包括电力设备运维、停用等相关操作。电力设备的全生命周期中运维操作流程［10］如图1所示。

图1 电力设备全生命周期的运维操作流程

电力设备全生命周期管理中资产管理最重要的任务之一是在产品生命周期中实现设备运维数据的交换。这是电力公司资产管理部门和设备运维部门之间交换数据的关键问题。

如果有关电力设备的资产信息存储在数据库，并通过设备编码和数据库数据相对应，则在电力设备全生命周期的运维操作流程中需要和连接后台数据库以获取设备基础信息，并实现设备相关的所有应用系统中电力设备基础信息的一致性。

2.2 RFID标签的应用

基于RFID实施的新电力设备全生命周期控制方案中，使用EPC作为信息载体，使得电力设备相关的所有应用系统都能够获取一致性的设备信息。基于RFID标签［11］全局设备信息服务过程如图2所示。

图2 电力设备各个相关部门通过EPC进行数据交互

2.3 电力设备统一编码思路

由于一些电力设备是由其他设备组合而成，因此如何对这些电力设备进行编码以便资产清点以及在运维过程中进行设备的详细识别，就成为必须面对的问题［12］。例如，低压配电柜由多个低压断路器组成，每个低压断路器都有各自的设备编码，而低压配电柜也有自己的设备编码。此外电力设备的经济残值也是资产管理部门关注的重点［13］，因为设备的残值是设备是否报废、是否维修的重要参考依据。因此在设备统一编码中需要集成继续使用价值、潜在维修价值以及停用成本等设备经济信息。

由于上述原因，本文提出电力设备编码分为两个阶段：第一阶段完成电力的数字ID的编码；第二阶段在数字ID的集成上，集成电力设备的组成序列、电力设备的继续使用价值、电力设备的潜在维修价值等诸多丰富信息进行数字编码，将完成的数字编码存入RFID标签或转变成二维码粘贴在电力设备上。

本文采用有向图［14］来表示电力设备的组成序列。每个电力设备都表示为一个有序对：

其中N为代表电力设备部件或子组件的节点，E为描述组合约束和组合序列的有向边集。

在某些复杂情况下，很难清楚地描述电力设备的组合序列。这时可以应用DPN模型来表示电力设备的组合序列。使用这个模型，本文可以把电力设备的不同组合选项描述为一个八元组：

3 电网设备的统一编码

3.1 在设备安装阶段和停用阶段的编码流程

虽然可以通过DPN模型来描述电力设备的组合序列以及使用、维修和停用的经济成本，但在设备运维阶段，存在资产管理部门和设备运维、设备调度部门之间就电力设备进行直接信息交换的问题。

从电力设备全生命周期管理角度考虑，需要利用一组在RFID标签或二维码标签中编码的数据，将设备安装阶段、运维、运行以及停用阶段联系起来。这些数据应该由设备安装部门编码，而设备运维或电网调度部门应该能够解码这些数据。编码原则应该很简单、易实现。数据完全在标签中编码，无需连接到外部数据库，并且与二维代码标签或RFID标签读取时间无关。

本研究提出将基于RFID标签以及二维码应用于电力设备的统一编码，实现对电力设备安装、调度运行、运维以及资产管理的数据集成。电力设备在完成安装、验收、入网运行时，进行编码，并设置一个RFID标签或二维码标签。在该标签中附加设备规划、采购、安装等已完成各个环节的信息，同时集成设备对象的设备类型、设备功能、电压等级、设备技术参数、设备生产厂家、设备投运年限、设备安装使用地点等资产管理信息。

本文所提出的电力设备数据编码和解码的原理如图3所示。在运维以及停用阶段，电力设备的识别可以通过RFID标签自动完成，或者通过识别二维码标签半自动或手动完成。

3.2 统一编码规则

电力设备作为实物资产，自其安装验收合格投入运行后，便具备唯一性，且是可量化的。依据全局唯一性编码管理的理念与思路，对每个电网设备的数字化ID进行统一编码，作为此设备的“ID”。首先是建立统一规范的数字化ID编码规则，从电力设备安装验收这一节点开始，按照规则对每个电力设备赋予全局唯一的数字化ID，应用在设备使用全生命周期中各个环节的信息化系统中，通过这个唯一的数字化ID，可方便且有效开展跨专业系统之间业务数据的拼接、匹配。在对电网设备赋予唯一数字化ID的前提下，在各个信息化系统内，设备名称仍可沿用前期专业化的习惯俗语，或是将设备名称作为设备的一个专业化属性，不强制要求不同业务系统之间设备名称必须一致。

图3 电力统一编码流程

进行设备ID编码设计时，基本原则是首先要确保设备ID编码唯一性，其次，编码包括必须的信息，可用以较为直观的检索或追溯。例如所属单位、类别、日期等。综合上述分析，设计如下25位的设备ID编码，如图4所示。

图4 电力设备的数字化ID

图4 中ID数字的1～3位为表示网省公司信息的数字码，即设备登记的源端所在省份，4～6位为表示属地单位的地址码，可细分至县级属地，1～6位充分借鉴了公民身份编码的理念；7～8位为数字识别码，用以区分不同的专业应用，如营销、运监、调度、财务等；15～16位为设备物料编码，可与当前所应用的物料编码相一致；17～20位为设备出厂日期码，表示年份及月份；21～24位为设备出厂流水码，按数字序列自动生成；25位设备ID的校验码，用以验证编码生成ID的准确性，可采用通用的校验算法生成。

完成电力设备ID数字的编码后，依据前文所述的DPN模型，集成电力设备的组合序列、经济成本形成电力设备的二维码编码和存储于RFID的编码数据，如表1所示。

表1 电力设备统一编码示例

4 应用示例

设备编码不统一、不规范，不仅在设备全生命周期管理过程中带来诸多不便，同时也对电网生产运行过程的管理带来了不便。

为提升配网非故障停电精益化管理水平，需要将配网停电申请票与配网倒闸操作票两项业务进行关联，但就目前系统内数据现状，并不支持此种关联关系，为打通业务数据连接壁垒，国网承德供电公司创新设计并推广应用了“运监关联编号”，将系统内此前无关联关系的“配电网日前停电计划审批流程”与“配网调度倒闸操作流程”利用“运监关联编号”进行匹配，实现了业务流程数据的自动关联，为非故障类停电分析提供有效数据依据与支撑。

非故障类停电运监关联编号包含四部分：单位（两位数字）、日期（四位数字）、工作分类（两位数字）、顺序号（两位数字），共计十位数字。编号涵盖计划检修、非计划检修及紧急检修三类。例如：编号 1117121101，“11”代表双桥供电中心，“1712”代表2017年12月，“11”代表10kV配网常规检修、“01”为顺序号。

在系统内流转完毕，导出编号时，系统自动添加地市编码和检修类别编码于非故障类停电运监关联编号前，如0101，前两位的01代表地市公司承德，后两位01代表计划检修。系统内优化场景如图5所示。

图5 设备统一编码应用实例

非故障类停电运监关联编号推广应用后，使得运营监测中心获得了更为详细的原始数据，经计算后可得出非故障类停电中，停电、工作、送电等各环节的工作时长，为提升配网非故障停电精益化管理水平，进而提出《计划停电延时性》分析管理建议奠定基础。

上述示例实际上采用了设备操作工单的统一编码，并非严格意义的设备统一编码应用。这是由于设备统一编码目前尚未大面积推广应用，仅能通过操作工单统一编码，对分散在不同操作环节的业务数据实现串接、匹配。当然，通过操作工单统一编码的应用示例，同样展现了设备统一编码的可行性及重要性。

5 结语

电网设备资产规模十分庞大，设备类别多样。在设备全生命周期内，对应不同应用环节，与设备相关联的业务数据分散在不同信息化系统中。为了使海量的电力数据能够高效率地开展大数据挖掘分析，提高电力设备运营管理水平提升，需要实现电力设备统一编码。本文从全生命周期的电力设备管理出发，采用RFID和二维码技术，提出了一种集成电力设备ID、电力设备组合序列以及电力设备使用经济成本的创新统一编码，为各个电力应用系统以及电力设备管理的各个环节快速获取一致性的电力设备基础信息提供了较为便捷的方法。最后通过应用示例展现了统一编码对电力运维系统的重要性及必要性，为后续电力设备统一编码大面积实用化推广提供有益参考。