基于图档管理系统的电网二次运维数据全过程分析处理方法研究

张霄霄，陆生兵，唐克义，陈 鑫，王云鹏

（1.国网浙江长兴县供电有限公司，浙江湖州 313100；2.湖州电力设计院有限公司长兴分公司，浙江 湖州 313100；3.山东容弗新信息科技有限公司，山东济南 250100）

随着智能电网的发展与普及，变电站内二次设备的运维管理要求不断提高，尤其是继电保护作为保障电网安全的第一道防线，其可靠运维管理是保障电网稳定运行的重要支撑[1]。由于二次设备数量繁多、类型庞杂，且海量信息的逻辑关系严密，对其进行精细化管理十分必要[2]。同时，二次设备运行维护和检修工作面临监督和反事故措施信息化支撑手段有限等问题，因此研究动态管控二次设备运维检修工作的方式具有重大意义[3-4]。

为持续提升国家电网公司二次运维工作精益化管理水平，深化落实技术监督工作和反事故措施，提出一种基于图档管理系统的电网二次运维数据全过程分析处理方法。将图档管理系统与二次专业管理、运检作业相结合，发挥信息化系统和数据优势，支撑运维检修作业，深化二次专业管理能力，增强作业管控能力，提升现场作业效率，为继电保护设备的监督评价、反措落实跟踪分析、设备检修试验分析管理提供支撑，强化多层次“穿透式”运检管理，全面提升二次专业管理效率和效益。

1 系统架构

基于图档管理系统的二次设备运维管理系统，以二次设备台账为基础数据，通过对其分析挖掘，构建监督评价、反措管理、检修管理的数据分析处理模型。系统的整体架构如图1 所示。

图1 运维管理系统架构

图档管理系统由多个子系统共同组成，主要包括数据管理子系统、信息分析子系统、动态数据库、前置通信系统以及二次检修数据采集系统等[5]。其中数据管理子系统包含模型解析、数据管理以及数据安全分析防控等单元；二次检修数据采集系统包含可视化单元、智能拟票单元、反措防误规则库[6]、防误校验单元、模拟预演单元、远动操作、操作票及日志管理单元等。

2 图档管理系统

首先，在设备台账的基础上，构建反措模型。然后，智能识别出装置型号，再自动筛选出该型号装置设备，最终形成反措任务。图档管理系统功能设计分成文件资料管理、查询定位管理、层次化管理、数据分析管理、预警管理以及系统分析管理等模块，如图2 所示。

图2 图档管理系统整体架构

1）图形化管理模块：将变电站内所涉及到的所有设备进行图像收集管理和运维数据分析，以最直观的图形方式来反映所有设备之间的联系以及各设备所处状态。

2）层次化管理模块：包含图纸数据管理、对象权限管理、图纸故障定位、信息分层管理以及后台数据管理模块，通过对管理对象的分层分类管理，可以有效保证系统数据的层次结构，并便于后期查询分析。

3）预警管理模块：基于设备台账中的保护装置校验的最新校验时间和周期，下一个校验时间到了会提前3 天进行预警，超过校验时间的进行告警。

4）系统管理模块：包括图档数据管理、权限管理、用户管理、角色管理、系统数据管理、系统日志管理以及数据库管理等。

图档管理系统最终目的是保证设备数据的准确性和实时性，并在各个过程阶段均可实现准确流转共享。其归档流程如图3 所示。

图3 网络图档信息资料管理流程图

如图3 所示，网络图档信息资料管理的起点为信息采集时刻，以资料提交归档为终点。在流程启动后，系统会在归档图纸的同时归档资料，在保留原版资料的情况下方便在流程各个环节查看前一流程资料，且所有过程均为双向传递，有利于批注修改。

3 二次运维数据全过程分析处理

针对变电站二次运维数据的全过程分析，目前主要涵盖设备出厂、到货安装、运行维护、故障处理以及退役报废等各阶段关键节点的数据收集、管理与分析，其目的在于及时发现并处理变电站设备在运维过程中的问题与缺陷，减少对外停电事故的发生。而其中较为重要的二次设备反措工作则主要包含日常设备巡视、缺陷的发现上报、计划批准和审核、检修实施等多个环节；由运检部批准，变电检修工区组织，检修班组具体实施[7-8]。具体跨职能反措工作流程如图4 所示。

由图4 可以看出，反措工作的核心为省、市级电力公司运检部，检修工区负责具体组织，由工作班组进行实施[9]，形成了设备运行状态运检部、工区以及班组三级审核实施机制。整个过程可以分为变电检修反措准备、缺陷评估和反措策略制定、检修记录以及反措台账录入4 个阶段。

图4 变电设备反措跨职能工作流程图

3.1 系统功能

反措工作流程中的三级部门均有各自的权限与职责，协同工作中需要保证信息的实时共享。因此，数据分析管理模块需要在满足三级审核机制的条件下实时更新并实现数据共享。反措过程中的缺陷消除过程需要严格满足要求，以保证上下级审核实施的高效可行[10]。

3.2 二次运维数据全过程分析

1）设备基本信息处理

在设备的初始安装阶段，便将设备包含设备型号、电压等级、容量、制造厂家、安装地点和巡视维护责任人等基本信息，以变电设备双重名称为主索引存入图档管理系统中，为后期检修管理中的上报审核等流程提供数据支撑[11]。且此类信息可以通过射频电子标签或者扫描等方式方便、快捷地获得，同时还可根据设备类型自动生成相应数据模板。

2）构建反措条目数据库

将国家电网制定的关于变压器、断路器、隔离开关、组合电器、输电线路、开关柜、无功设备等设备在内的18 项反措条款导入数据库中，并建立与设备状态信息库相同的索引机制。同时结合解释和实施细则，为设备上报与审核验收提供可靠信息[12-13]。

3）设备缺陷分析处理

巡视过程中发现二次设备缺陷时，可首先利用射频传感器或图片扫描仪结合平板电脑上传缺陷设备信息和现场照片，在系统中添加不符合反措要求的设备条目并报送工区审核。当审核通过后流转到下一步处理流程，每个处理过程均进行相应的时间标记[14]。

4）检修审核处理

在下一步处理过程中，根据缺陷类型及严重程度，结合反措要求生成细化检修方案，并经班组、工区及检修专责逐级分工实施，利用数据共享交流平台完成督办事项[15-16]。督办工作流程主要包括检修信息下达、设备消缺及复查、上报审核等，督办状态以待处理、正在处理和处理完毕为标志。

5）反措闭环处理

结合设备运行状态信息、缺陷信息、检修信息、上报信息和验收信息等内容，生成具有时间标签的设备运维台账，形成完整的反措检修记录，并能够提供查询统计、修改完善等功能。待全部信息审核后录入图档管理系统并进行动态更新，提高运维效率[17]。

4 实验结果与分析

实验采用浏览器/服务器(B/S)模式，考虑数据的安全性，Web 服务器通过HTTP 协议采用企业内部网与后台数据库链接，并实现与其他终端的数据共享交互与存储，最终实现设备二次运维数据的可靠存储与安全交互。系统应用架构如图5 所示。

图5 系统应用架构

基于Web 服务器平台，结合设备状态及反措信息数据库，开发变电站二次运维数据全过程分析应用程序，实现对变电站二次设备的基础信息、状态管理、缺陷消除和系统管理等功能，并保证动态数据在共享和存储过程中的可靠性和安全性。针对不同类型的二次变电站设备，可在用户端联系现场巡视、维护以及检修工作，录入现场缺陷信息，并通过浏览器生成反措模板、查询检修计划、审核并管理运维信息，打印报表并进行内部数据维护。该文针对所提变电站二次运维数据分析处理方法的时效性和准确性，分别与文献[3]和文献[4]所提方法进行了对比分析。

4.1 运维数据实时性分析

对于二次运维信息的实时性，输变电设备也有严格的要求，因此在分析二次运维数据的过程中，需要考虑数据采集及处理过程的时间延迟等性能指标，通过测试结果的统计对比，分析了其数据运维信息的实时性，结果如图6 所示。

图6 输变电设备运维信息实时性对比

由图6 可知，所提方法对于输变电设备的二次运维信息实时性具有较对比文献结果更优的效果。

4.2 二次运维数据准确性

就变电站而言，运维信息的准确性是涉及电网安全、稳定运行的重要因素，包括变电站各设备状态信息、操作程序、检修过程以及安全措施等信息。而二次信息则占其中的大部分比例，因此确保变电站二次运维及反措信息的准确性至关重要。

根据平台所获得的大量输变电设备数据，与实际数据进行了对比，以计算其准确性，对比结果如图7 所示。

图7 输变电设备状态信息准确性对比

从图7 中可以看出，几种实验方案的设备状态信息监控结果都具有较高的准确性，运维信息的准确率均在99.95%以上。尤其当设备数量较少时，3种方案所得准确率均在99.9%左右；但当设备数量或程序信息增加时，文献[3]与文献[4]所提方法的准确性则较该文方法下降了很多，这说明使用该文方法对输变电设备的二次状态信息进行监控和分析的稳定性更高。

5 结束语

随着二次设备运维管理要求的提高，相应的排查评价、反措执行等重点工作逐步增多，但目前仍缺少专业系统对其进行闭环管控。为此，该文提出了一种基于图档管理系统的电网二次运维数据全过程分析处理方法。在详细介绍图档管理系统构成的基础上，结合工作流模式，构建了电网二次设备运维的三级审核机制。并基于此审核制度，针对二次反措的全过程设计相应的分析处理方式。基于搭建的实验平台对所提方法进行实验论证，结果表明，其运维数据实时性较好，能够实时动态更新系统，且数据分析处理的准确性较高，能够为设备检修提高可靠的信息支撑。该研究仅针对电网的二次设备，接下来的工作中将进行应用拓展，使其能够较好地应用于整个电网体系。