基于大数据分析的电气二次设备远程智慧管理平台研究

王志雄，韩晓瑞

（国能内蒙古西来峰电力有限公司，内蒙古 乌海 016000）

面对市场对电能供应需求不断提高的发展趋势，电力系统的运行压力也越来越大。电气一次设备故障问题是影响电力系统安全运行的一项重要问题，电气二次设备继电保护能够在一定程度上帮助电力系统运行规避一次设备故障风险。在这一过程中，电气二次设备的检修和管理效果会直接对电气继电保护的效果产生影响。从大数据的角度对电气二次设备的远程智慧管理平台进行研究，对提升电气二次设备的应用效果具有积极的意义。

1 电气设备的全生命周期维护

1.1 电气设备的全生命周期维护内涵

全生命周期管理是现代社会发展背景下提出的一种新型管理模式，这种管理模式强调关注各类设备在生产经营过程中的所有环节，从设备的规划设计、选型制造以及布置安装整个过程来进行管理，以保障和延长设备的使用寿命、提升社会应用的经济效果为主要目标，通过全生命周期管理的方式来提升设备应用的综合产能。从电力行业发展的角度来看，对电气设备进行全生命周期管理，需要能够从整体的角度，对电力设备应用的各个环节进行管理和控制。

1.2 电气设备的全生命周期维护要求

在电力系统的运行中，无论是变电站（升压站）中的变压器、断路器、母线、互感器等一次高压设备，还是继电保护系统二次设备的应用，都需要消耗企业较高的成本，在设备的使用寿命以及修复周期方面也要求较高。将全生命周期维护的理念，融入电气设备的管理中，能够通过对电气设备整个应用过程的管控，降低对各类电气设备进行检修的难度，通过定期的设备规范管理尽可能缓解良性社会与定期间球之间的矛盾。基于此，需要对电力系统中的电气设备应用全生命周期管理维护的模式方法。

在考虑电气设备应用实际情况的前提下，以加强电气设备全生命周期管理为主要目的，应能够实现对电气设备运行状态的动态监测，并能够借助继承系统以及逻辑程序来实现对检测数据的集成分析。由于现阶段电力系统运行中各类电气设备的分布较为广泛，为满足对电气设备进行全生命周期维护管理的要求，需要借助新型科学技术的作用实现对电气设备的远程管理和维护。

2 基于大数据分析的电气二次设备远程智慧管理平台设计分析

大数据分析技术已经能够借助当前网络时代的总体发展趋势，在各类行业和领域的发展中发挥自身的作用。从电力系统运行的角度，探讨对电气二次设备进行维护管理的有效方法，可以充分发挥大数据分析技术的作用，以构建远程智慧管理平台的方式，代替以往由人工进行电气设备检测的工作，在保障电气二次设备安全运行的同时，也能够有效推动电力系统的高效运行。基于此，结合电力系统运行的实际情况，对电气二次设备远程智慧管理平台进行设计，主要可以从以下几个方面入手。

2.1 平台功能职责

对电气二次设备进行远程管理，应能够围绕电力系统运行的实际情况以及电力企业对二次设备应用提出的要求，以保证电力系统的安全运行为主要目的进行管理平台和系统的设计。考虑大数据分析技术的应用优势，对设备远程智慧管理平台的设计，应能够围绕设备运行中产生的各项参数进行。电力系统运行中二次设备各项参数的变化，能够作为管理系统平台获取数据的主要依据。

在平台功能与职责的规划设计上，首先应能够保证远程智慧管理平台具有数据分析处理和统计分析的功能，能够在电力系统的运行中，依据智能化的系统逻辑程序，实现对二次设备运行中收集数据的分类处理，并能够对各个类别下的数据信息进行统计分析，从中找出数据信息蕴含的规律，将分析结果作为后续对电气二次设备进行维护管理的主要参考依据。

其次，设备远程智慧管理平台还应具备信息匹配控制以及智慧管理的功能。考虑当前电力系统运行中应用的各类设备类型较多，设备与设备之间相互连接的型号和尺寸等也存在一定的差异，可以基于设备远程指挥管理平台来实现对各类设备系统的高效匹配，让电力系统中的各个子系统能够在远程社会管理平台的框架下实现高效运行。同时，对电气二次设备远程智慧管理平台的设计应能够充分发挥智能化技术的作用，实现对电气二次设备使用和运行状态的智能化判断，并能够基于数据库中储存的相关信息来实现对设备运行状态的自主判断和决策，在节省电力系统运行中消耗的人力和物力资源的同时，也能够有效保障，包括二次设备在内的整个电力系统的运行安全。

最后，设备远程智慧管理平台还应具备人员管理以及设备运维管理等方面的职责。人员管理强调能够针对电力系统运行中负责各个区域电气二次设备运行监控与管理维护人员的行为进行管理，一方面，注重以科学的系统监控和评价考核程序来规范人员的行为；另一方面，也能够为人员管理维护工作的开展提供依据。而设备运维管理是电气二次设备远程管理的重要内容，该平台应能够收录电力系统运行中应用的各类电气二次设备的运行参数，将其以档案的方式储存在平台的数据库中，方便后续在对电气二次设备进行维护管理时调用。在完成设备的运维管理后，也需要将相应的维护方案和结果以规范的格式上传到数据平台中，供给后续进行系统和设备维护参考。

例如，某发电厂电气二次设备远程智慧管理平台，承载着数据分类处理、统计分析、信息匹配控制、智慧管理、人员管理、设备运维管理等多种职责，能够核查纳入二次设备远程管理智慧管理平台范围内的二次设备，结合设备运行年限和智慧管理平台的接入要求，并对部分设备实施升级改造提供数据和支持。

2.2 可视化监管系统设计

在远程智慧管理平台中设计可视化监管系统，最主要的目的是能够实现对二次设备运行状态的监控，能够以二次设备处于正常运行状态下的相关参数作为系统运行的标准，直接由系统程序来实现对二次设备运行状态是否存在异常进行提取对比。这种可视化监管系统的设计，强调能够在二次设备的运行中及时发现可能造成故障或对电力系统预警安全产生影响的问题，为后续对电气设备以及电力系统的运行维护提供更科学准确的依据。

具体而言，对可视化监管系统的设计，具体可以包括在线监测模块、异常分析模块、检修处理模块三个部分。其中，在线监测模块主要能够将在二次设备标记为监测对象，在大数据分析技术的帮助下，对二次设备的运行状态进行实时监测。对监测中发现的设备异常运行情况，能够直接借助监管系统将异常的信号发送到系统的检修处理和异常分析模块。在系统运行中，在线监测模块主要负责对二次设备的遥测数据、遥信数据以及告警数据进行检测对比，能够基于既定的系统程序来实现对相关数据的统计分析，从而获取监测对象相应的运行参数。

检修处理模块能够在接收到设备的异常运行信号后，对设备产生异常情况的设置状态进行补充分析，经由这一分析过程生成的处理信号会发送到管理人员的终端设备，实现对设备运行情况的及时告警和检修处理。

异常处理模块主要负责在系统接收异常信号后，在管理人员接收信息进行设备维护前，实现对异常设备运行状态的监控分析。

系统中的数据库主要负责储存二次设备正常运行状态下的各项数据，作为对设备运行情况进行对比分析的主要依据，从而便于判断二次设备的运行状态是否正常。同时，储存模块中还具有二次设备相关异常情况的各项数据，如果二次设备的异常数据达到维护检修的相关要求或标准，则会自动由异常分析模块向平台发送检修维护或升级改造信号。

某发电厂的电气二次设备远程智慧管理平台，可实现对发电厂升压站主要电气二次设备信息的全面管理，实现智能数据核查，保证继电保护统计分析及运行管理的高效、准确，基于大数据分析，实现对电气二次设备全生命周期维护，对保护系统进行客观的分析评论，给出准确、有效的预防措施。

2.3 智能管控系统设计

在二次设备的远程智慧管理平台中，设计智能管控系统能够充分发挥智能化技术的作用，基于可视化监控得到的检测结果快速定位设备故障。对于智能管控系统的设计，以周期性自动对所有保护设备进行远方智能巡视为主要目的，重点从二次继电保护设备的定值及定值区号、软压板、开入量、电流等数据出发，与可视化监控系统配合起来，时刻掌握电气二次设备在电力系统中的运行情况。充分考虑当前电力系统运行中继电保护系统的作用，在设备发生故障的情况下，可以发挥系统对数据信息的收集、筛选、整理和智能分析功能，能够清晰展示二次设备可能存在的各种故障情况。

具体而言，该智能管控系统采用自动化、信息化技术和自上而下的顶层设计，对二次设备各环节实施动态监测、统计、分析和管理，实现数字化、管理动态化、数据可视化的管控一体化。电气二次设备远程智慧管理平台的架构，最底层为物理层，通过通信数据总线实现电气二次设备层面的可靠通信连接；中间层为信息层，通过在现场安装部署边缘采集终端和边缘服务器，实现对物理层电气二次设备设施的数据采集和分析管理；次上层为平台层，在就地和云端分别部署电气二次设备远程智慧管理平台，实现数据的分类、实时动态响应及历史存储；最上层为应用层，通过云计算技术将电气二次设备远程智慧管理平台应用实现综合监测、智慧分析、运营管理等功能，成为电气二次设备运维中心。

2.4 远程维护系统设计

远程维护也是电气二次设备远程智慧管理平台设计应强调的主要内容。对于平台远程维护系统的设计，最主要的就是能够通过搭建合理的数据传递桥梁的方式，实现远程维护工作站与二次设备监控系统之间的有效连接。在这一过程中，应通过合理的通道控制装置优化设计，划分变电站（升压站）一体化监控系统安全区域，充分发挥远程维护系统前置机在支持一体监控系统综合应用服务器运行方面的作用。

具体而言，设计远程维护系统，最主要的就是能够在远程维护工作站设置用于维护班组的监控后台。结合远程维护技术中的数据传递原理，在考虑应用大数据分析技术的前提下，可以选择控制数据流或维护数据流的方式，来达到对二次设备进行远程维护的目的。对于远程维护系统功能的设计，应具体体现在以下几个方面：首先，远程维护系统的监控后台应能够支持数据网通断运行过程中实时数据的及时传递，确保在系统不工作的情况下，数据网整体处于断开的状态。其次，远程维护系统应能够通过遥信信息来呈现出设备的远程通信状态以及远程维护与控制器的应用情况。再次，远程维护系统还应具备自动关断的功能，能够在借助控制器将系统端和监控后台连接起来后，借助通信网络来实现各类实时数据的发送和接收，以此达到远程监控和维护的目的。

需要注意的是，尽管远程维护系统自身，能够在一定程度上保证信息网络的运行安全，但在具体的使用过程中，相关人员也应注重加强对可能存在的各种危险点的预控，严格遵循相关的系统流程来进行管理使用，保障远程维护信息的接收、记录以及备份等工作能够符合相应的规范要求，同时，也应注重对系统运行中各类自动化设备的定期维护。

3 结语

综上所述，对电气二次设备远程智慧管理平台进行设计，应充分发挥大数据分析的作用优势，基于数据的分析处理来提升设备远程管理和维护的实际效果。对远程智慧管理平台进行设计应强调对电气二次设备使用情况的可视化监管，并能够基于监管发现的问题对其进行及时检修维护，对设备运行中存在的故障问题也能够直接通过远程维护的功能来保障设备的应用安全。