自动化运维智能巡检与综合告警系统的开发与应用

赵宪中 侯梓浪 颜恒生 罗康宁 陈炫安

（1.广东电网有限责任公司云浮供电局 广东省云浮市 527300 2.广州普瑞特电子技术有限公司 广东省广州市 510630）

在我国经济快速发展推动下，各类电力企业蓬勃发展。但是许多企业发现应用系统以大规模方式快速增长的同时，运维安全已经成长为限制企业发展严重问题。只有信息化技术应用设备资源，从源头上提高企业综合运维能力，才能有效推动电力企业稳定发展，达到安全生产目的。

1 案例分析

在我国变电站开始落实无人值守技术改造后，技术革新迅速传播至全国各个电力企业，推动变电站展开深度建设。某地区拥有220kV、66kV 等不同规模变电站若干座，各类电厂也超过30 座，这让自动化变电站迎来新一轮建设，各类电力企业也开始关注维护系统开发工作。内容主要包含以下方面：减少过多人力成本支出的自动化运维，并提供智能巡检服务，以及与之配套的告警模块。在该地区应用该系统后，不仅提升整体运维能力，有效降低人力成本。同时，系统可以实现实时监控，一旦出现某个变电站故障，会通过告警模块第一时间通知相关技术人员，可以达到以最短时间赶到现场，并以系统提供相关反馈，提升维修质量。在运行半年后，该地区整体供电能力有效提高，供电也可以保持良好稳定性，值得向全国范围推广该系统，进而推动我国电力行业全面升级。

2 自动化运维智能巡检系统

2.1 总体架构

该自动化运维智能巡检系统构成可以分解为：主要由作为子站的智能巡检、作为主站的智能诊断、以及相应MDS 与SG-MDS 等系统，其总体架构可以用图1 表示。

图1：总体架构

不同子系统可以将其功能整理为以下内容：

2.1.1 智能巡检

借助传感网，配合现场总线，可以对设备当前运行情况实时监控，并整理工况数据，对后续设备评价提供准确数据信息[1]。也负责接收来自主站控制指令，从而帮助部分故障设备实现自愈性修复，恢复正常运维情况。

2.1.2 智能诊断

对于设备当期运行状态准确评价，并做好故障数学建模，提供故障处理科学策略。从实时数据信息，以及设备以往数据，综合评价设备当前运行状态，并做到故障推理工作。设备当前运行状态可以通过可视化方式展示，故障信息也可以做到实时显示，从分析结果出发，落实相关检修策略，而相关人员可以通过运维管理，使用系统功能。

2.1.3 MDS 系统

将诊断结果，以及现在运维情况，包括设备当前状态与故障相关信息全部投影在监控画面中，以此为依据，开展业务，对于决策科学调整。

2.1.4 SG-MDS 系统

和MDS 保持纵向贯通状态，从而实现对变电站运维情况科学监控，并借助设备故障情况、巡检数据，以及相关保养记录，为决策提供辅助信息，并自动生成运维报告[2]。

2.2 数据架构

变电站自动化运维智能巡检系统，其数据架构与SG-CIM 架构保持一致，例如支撑应用、组织应用等。而以数据特点出发，可以将数据划分成具有整体框架的结构化数据、不具有框架功能的非结构化数据，以及负责管理设备使用情况的实时数据[3]。结构化数据主要是行数据，由数据库负责存储，可以借助二维表结构对其运算逻辑进行表达一种可实现数据，比如展开业务所需要信息数据。而非结构化数据主要是文档、图片等内容，在存入系统时要将其预先处理。而实时数据主要面向设备，检定在生产流程是否存在状态异常，并记录问题位置。本系统和MDS、变电站控制等系统以共享方式完成数据沟通，主要通过现场总线、SQL 等完成数据共享。

2.3 物理架构

硬件组成涉及内容较多，包括但不限于通过采集设备构建的传感组网、作为子站使用的智能巡检、作为主站使用的智能诊断、可由技术人员突破空间与时间限制的移动终端、负责对重要数据备份设备构成。借助现有发电站不同层次具有松散耦合，从而完成数据信息自动采集，并将诊断数据在系统内部实现共享，做到全面维持自动化运维，以及智能巡检稳定开展。可以将物理架构以图2 表示。

图2：物理架构

而负责对变电站机械设备实际运行情况收集数据信息的传感器，要保证其安装要在当前设备真实运行环境落实，并借助无线组网技术，完成设备间数据通信，并不会对当前正在使用设备产生影响[4]。

3 综合告警系统

3.1 系统构架

对于告警系统，应该从其功能角度把系统划分为以下四种模块，保障告警系统稳定运行。

3.1.1 通讯接口

在自动运维系统中，其通讯功能需要对接发电站监控与主站调度两个系统。发电站监控借助系统各项监控装置，采集设备当前运行情况，并以数据方式向系统发送，将控制指令发送给逆变器，并利用IEC-104 通信协议，完成不同功能模块相互通信。而主站调度则是借助各种监控子系统，配合远程通信，将大量数据信息以电信号方式与主站相连，达到通信目的。接口内拥有AGC/AVC 信息，则增设电表，借助监控系统对电力设备运行情况实时监管，通过电网完成信息输送[5]。

3.1.2 数据采集

监控系统采用ICE870-5-104 协议进行内部通信，实现变电站调度功率信息的自动采集及数据加工处理。以按照规范操作检查采集信息，将部分无用，甚至会干扰正常数据使用这部分信息全部筛除，避免被系统二次使用，造成信息冗余[6]。同时，调度系统在接收运行命令后，将其存储到数据库中，方面以后对数据调动。并提供手动录入系统运行数据功能，进一步保证系统高效运行。

3.1.3 监管运行

告警系统支持在人机交互监控设备上使用，相关人员可借助人机交互设备实现供电站及供电系统的全面监控；供电站的主要监控对象包括当前正在使用的机械设备及各类开关设备运行参数等，例如母线有功功率、无功功率，响应状态变化等各项内容。其中，状态变化又可以划分成因为保护装置启动、自动控制误操作产生自动变化、控制系统发出信号指令产生受控变化三部分内容[7]。供电系统主要监控内容包括系统当前运行情况和通信通道等，可通过文字、表格及图表等多种形式展示系统当前运行情况；系统支持语音告警，当发生故障时，可第一时间通过语音通知监控人员。

3.1.4 故障告警

以事件方式进行故障记录，实时记录设备当前运行情况及系统现有运行状态。当系统故障时，告警模块自动输出故障画面及不对位信息等信息，并通过变色或闪光方式提醒相关人员关注。同时系统也支持以语音形式发出警报以及输出具体故障信息。系统对故障告警、风险事故告警进行科学区分，可根据实际情况，由相关人员选择自动或手动方式解除警报。通过人机交互端口可以将语音警报全部禁止，借助在线编辑处理语音警报，将其他告警方式编辑到其中，提升信息处理质量[8]。同时，系统将事件和警报以真实顺序进行罗列，将事件发生动作顺序、时间、性质详细记录等其存储入数据库内，方便后续对故障信息调取。

3.2 设置原则

告警系统以科学设置为原则，如果告警信息缺少足够方法区分系统故障，或者由于正常操作产生开关的变位告警，全部都以告警形式通知相关人员，只会增加工作量，严重降低工作效率。长此以往，极容易让工作人员发生怠惰心理，开关变位也很难做到及时发现，不利于电力行业长久发展。所以，要分别设置不同警报，在告警时同时显示内容信息，当调度员在确认告警类型后，将警报关闭。在电压电流发生越限时发出警报，要以电压棒显示颜色对电压越限真实情况进行判断，例如220kV 电压，如果电压棒显示红色，则电压已经达到242kV；粉红色则是处于231 至242kV 范围内等。电流越限发出告警，要根据额定负荷值90 至95%当成警告值使用。如果监控系统在采集遥测量已经超过该范围时，则通过告警系统将画面投射至显示屏中，同时显示现在电流值，以及系统有功功率，方面对问题进行维修。

4 结论

本文设计系统包含电力企业运维与巡检，并提供告警模块，具有一定技术参考价值，可以作为初步推广内容使用。其他地区电力企业在应用本文内容时，请结合自身可利用设备资源为主，以高效利用资源、提升企业综合能力为主要目的。避免出现将本文内容强行套用，忽略客观事实，影响企业正常生产、技术研发，造成其他类型影响，降低电力企业盈利管理能力。