摘 要：综述变电站二次系统管理现状，分析变电站二次系统运维管理面临的挑战，提出变电站二次系统运维云平台的设计目标与研究框架，提升变电站二次系统管理效率和效益，增强对变电站二次系统的综合驾驭能力。
关键词：二次系统，云计算，电网企业，变电站
近年来，随着物联网、云计算、大数据、可视化等技术工具的广泛应用，电网企业能够掌握的与变电站相关的数据越来越全面，变电站设备管理的精度与细度持续提升。目前，变电站二次系统大多偏重于运行管理，已经开展了相当多的和运行相关的电力智能应用工作，积累了丰富的实践经验，相关的标准规范也已逐步走向成熟，但是和变电站设备维护管理相关的智能应用还处于起步阶段。因此，迫切需要以新的理念、新的技术和新的管理手段带动变电站二次系统运维管理的创新发展。
1 变电站二次系统管理现状分析
目前我国变电站存在常规变电站、数字化变电站和智能化变电站三大模式。其中大部分投运的变电站以常规变电站为主。2009年开始，我国进行了大量的数字化变电站试点，2010年，进行了大量智能变电站试点。变电站主要存在集控站模式、调控一体化模式、监控中心+运维操作站模式三种集控模式。集控中心发展趋势为调控一体化模式和监控中心模式两种模式并存。通过对目前变电站运行管理现状调研与分析，可以看出目前变电站二次系统管理工作存在以下主要问题：
目前变电站内除后台监控系统外，普遍存在多个独立功能系统，例如：视频及环境监控系统、保安系统、保信系统、独立五防系统、电能量采集系统、电能质量监测系统和在线监测系统。运行人员使用不方便，须记住很多密码，学会不同系统的应用，影响综合判断的速度。各个厂家的后台监控系统普遍存在功能、界面差异大和不统一，新旧版本不能无缝衔接甚至稳定性差。需要尽快进行接口、功能规范和界面等标准化。功能、界面不标准会影响运行人员的应用习惯和使得的便捷性。实时生产信息的监控与运行管理相关的系统未能有效整合，在一定程度上对运行业务的全面展示造成障碍。
无人站生产辅助类设备缺乏实时管控。随着地下站、半地下站、500kV 变电站以及大容量变电站的不断增加，变电站的通风、排污、空调、消防、保卫、水喷雾系统等附属设施的重要性已日益凸显。附属设施运行是否良好对变电站整体的安全运行起着至关重要的作用，发生问题监视不到位造成处理延误可能给变电站带来毁灭性灾难。
2 变电站二次系统管理面临的挑战
运用云计算、物联网、大数据、移动应用、可视化等技术工具，研究集数据模型设计，云平台应用，智能终端综合展示及大数据辅助决策为一体的技术方法对提升变电站二次系统运营管理效益效率有着重要促进作用。
一是智能变电站二次系统运维云平台研究存在一定机遇期与时间窗口，目前从学术界到企业界对以云计算、大数据为代表的新技术的认识并不统一，在应用上也没有成熟的模式可循，造成在管理决策支撑、实践应用等方面的创新空间非常大。
二是变电站数据具有体量大,类别多样化,结构复杂化、价格低密度化等特征，数据源复杂，如何从中获取有用的信息难度很大，必须从业务系统、数据质量、应用领域、模型算法等方面建立全面系统的技术架构以应对挑战。
三是“大数据”是在崭新的处理模式下具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。其战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理，即在于提高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。
四是依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术，实现变电站二次系统运维云平台的技术落地并与关键业务场景结合对提升员工工作效率有着重要的推广价值。
3 变电站二次系统管理运维云平台的目标与研究框架
3.1 研究目标
在综合开展数据采集、数据智能分析、智能展示的基础上，设计并实现变电站二次系统运行监视、分析、查询、操作等 “一站式”运维云平台，为变电站二次系统运维管理提供更加“智能”的信息化支撑，提升相关人员对变电站的管理能力，提高变电站的综合管理水平。
3.2 研究框架
1.云计算平台
对变电站二次系统运维管理来说，云计算技术将为海量的资产设备数据计算、处理提供便利平台，将有利于企业各类数据的接入与共享，为实时、高效处理数据提供技术支撑。平台建设包括云计算平台和云存储平台，云计算平台主要由云计算资源池和云计算管理系统组成，云计算资源池包括由多台服务器提供的高性能CPU以及云计算资源管理系统。云计算管理系统包括IaaS云计算管理系统和PaaS云计算管理系统，IaaS云计算管理系统可以根据需求快速的生成虚拟机供业务使用，并提供全平台的QOS 以及高可用保障机制，同时可以实现资源的动态伸缩和平行扩展。PaaS云计算管理系统可以实现应用的快速上线和动态伸缩。云存储平台包括云硬盘和对象存储，其底层的存储资源是通过硬盘虚拟化技术将服务器本地硬盘进行池化，利用多数量的硬盘构成分布式存储群。这样既可以满足公司业务数据的集中式存储又可以利用分布式存储架构的高可用和易扩展性。
2.信息管理平台
实现变电站二次系统相关所有数据的统一管理并模型化，供各子系统统一数据标准化规范化存取访问及和调度等其它系统进行标准化交互。通过融合SCADA数据、状态监测、一体化电源、保护、PMU、故障录波等各个子系统，将反映变电站各子系统以及运行的稳、暂、动态各类数据通过统一的数据接口接入，在站端完成数据集成和数据标准化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆提供规范统一的数据接口，便于变电站新的功能子系统的接入。
3.综合展示平台
定义变电站二次系统运维的业务场景，同时形成一系列以变电站全景数据为基础的综合的查询、展示及分析功能。
1）变电站二次系统统计数据查询及展示功能。主要是通过界面实现关键指标展示功能，主要展示两部分：变电站相关关键 KPI指标和变电站设备状态评价。为厂站运行管理提供导航、分析、操作和决策支持等功能，提供可定制的人机界面。
2）变电站二次系统运维管理数据查询及展示功能。实现设备管理功能、并实现在线监测数据与图谱分析展示功能。实现变电站运行管理、设备管理、事故处理与分析、技术管理等功能。
3）变电站二次系统监控数据查询及展示功能。运行监视功能可实现画面的高度定制，自定义面板支持以拖拽方式任意定义显示内容，无论是部分画面、部分设备、还是遥测、遥信，均可以使用拖拽的方式，由运行人员在线进行自定义。实现多层次事故诊断与分析功能，即系统可分为基于保护变位和开关变位SOE的快速故障诊断以及基于故障录波与保护算法的综合分析，并可与画面高度集成，真正实现故障诊断的高级可视化和高可用度。
4）专家系统功能。专家系统的核心是一整套基于规则的知识库, 主要是根据专家知识和经验形成的一系列规则。根据有关规程、实践经验、专家建议、案例分析等，以知识规则的形式进行表达，建立知识库。根据分析对象的不同，知识库将划分为不同的模块，并采用产生式规则的表示方法进行推理，根据输入的信息，结合知识库的规则进行推理。同时提供灵活丰富的参数设置、函数库和常变量，可进行简单直观的函数配置，为规则的机器解释提供基础而快速有效的函数库，加快评价评估和故障诊断的速度。
5）变电站二次系统状态评价功能。对反映设备健康状态的各指标项数据进行分析评价，结合设备状态量的横向（同类型设备）和纵向（历史数据）比较结果，对影响设备各组成部件健康状态的状态量逐项评分，量化评价设备各部件健康状态，根据本体及部件状态评价结果，结合部件对设备整体功能的影响程度，采用适当的算法得出设备整体健康状态等级。
6）变电站二次系统风险评估功能。考虑设备自身的价值、设备供电用户的重要等级和设备在电网中所处位置的重要等级三个方面确定电力设备的资产类别等级；分析设备功能，识别设备潜在的内部缺陷和外部威胁对设备功能的影响，并统计分析发生各类缺陷和威胁的发生概率；通过关联设备与缺陷（或威胁）因素，从安全性、可靠性、成本和社会影响等方面的计算威胁造成的损失程度；综合考虑资产类别、资产损失程度和发生概率通过风险评估模型得出设备在电网中的风险等级或分值。
7）变电站二次系统状态评价功能。对反映变电站健康状态的各指标项数据进行分析评价，结合变电站纵向（历史数据）比较结果和和重要设备状态评价结果，对影响变电站健康状态状态量逐项评分，量化评价变电站健康状态，结合设备对变电站整体功能的影响程度，采用适当的算法得出变电站整体健康状态等级。
8）变电站二次系统风险评估功能。结合重要设备的状态评价、风险评估；考虑变电站自身的价值、变电站供电用户的重要等级和变电站在电网中所处位置的重要等级三个方面确定变电站的在电网中类别等级；分析变电站功能，识别变电站潜在的内部缺陷和外部威胁对变电站功能的影响，并统计分析重要设备发生各类缺陷和威胁的发生概率；通过关联设备与缺陷（或威胁）因素，从安全性、可靠性、成本和社会影响等方面计算威胁造成的损失程度；综合考虑变电站类别、资产损失程度和发生概率通过风险评估模型得出变电站在电网中的风险等级或分值。
9）变电站二次系统巡视策略制定功能。以变电站二次系统状态评价结果为基础，综合考虑变电站二次系统的风险评估结论，遵循变电站及重要设备状态评价结果越差、变电站及重要设备风险等级越高则越优先安排检修的原则，建立变电站及重要设备状态评价结果和变电站及重要设备失效风险度二维关系模型，综合优化变电设备检修次序、检修时间和检修等级安排确定变电站二次系统巡视管理方案。
10）变电站二次系统检修策略建议功能。根据当前设备的评估状态及风险给出设备的检修策略建议、设备检修方式和检修内容的建议。对于有故障的设备，给出该故障的发生部位、产生原因以及维修方式的建议。
4 结语
变电站通过建设一体化的云计算平台，从数据定义及加工、移动终端数据展示、大数据分析决策等基础支撑技术入手，建设具有系统性、联动性与针对性的一体化信息服务平台与并形成成熟的实施方案，可有效提升变电站服务质量、提高运营管理效率、增强经营效益。
一方面，该研究成果将解决变电站在定义数据模型时缺乏量化工具、信息系统应用缺乏一体化设计、数据分析计算适应海量数据能力不强、对基层员工信息化支撑力度不够等基础性问题。通过建立统一的变电站数据模型、针对多终端提供变电站运行监视、分析、查询、操作等 “一站式”应用，并最终形成针对变电站管理的一体化信息化平台。
另一方面，项目研究成果将为变电站采用云计算、大数据应用研究深度不足，缺乏强有力的突破口等问题提供可供参考的实务，以“一站式”信息化平台为基础，为变电站运维管理工作提供更加“智能”的信息化支撑。
参考文献
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论文作者:郑志勤,宋保泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
标签：变电站论文; 系统论文; 数据论文; 设备论文; 功能论文; 状态论文; 平台论文; 《电力设备》2017年第2期论文;