基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究项目研究的背景

1、基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究项目研究的背景1.国内外研究水平的现状和发展趋势国内电力企业一直沿用“到期必修”的预防性试验（即定期检修制度）对配电网网设备进行检修，造成了应修隐患设备漏检修，影响了其技术性能和使用寿命，严重的情况下会造成故障或事故，影响供电可靠性；更多的设备不该检修时安排停电检修，从而造成了人力、物力和财力的浪费。近年来，随着配电网网规模的快速发展以及配电网设备质量要求的迅速提升，配电网设备的定期检修制度已不适应电网及设备的管理要求。针对不同设备的具体情况，充分利用配电网设备在线监测系统、巡检、各种试验、检修辅助决策系统等手段，开展科学的配电网网监

2、测和故障诊断势在必行。国内外不少研究机构对配电网设备的在线监测和故障诊断开始了积极的研究。1970 年开始，美国的杜邦公司（IDOuinn）就首先提出了配电网设备状态检修概念。八十年代开始，日本和许多欧洲国家都开始了对检修体制的改革，其发展趋势均为状态检修。例如 Integrated Maintenance System 软件系统，就应用了Intranet、Internet 和 GIS(地理信息系统)等新型计算机技术，较为明显地改变和提高了配电网设备的监督管理水平。但是国外在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化的研究较少。在国内，河北、山东、浙江、江苏、湖北等电力公司开展

3、了配电网设备状态检修试点工作，支撑和推动了当地的配电网网设备状态检修工作。福建省内部分城市开展了一些配电网网设备状态检修的初步工作，但总体水平相对滞后，处于起步阶段。目前全国已全面启动了配网状态检修工作，已建立起较为完善的配网状态检修管理体系、技术体系和执行体系。2011年，浙江金华公司、山东青岛公司、江苏无锡公司、河北邢台公司、湖北荆州公司成为了五个首批配网状态检修试点单位，目前已全部通过验收，为实现设备检修机制的根本转变奠定了较好的基础。配电网网状态检修大大改善了设备健康状况，提升了配网精益生产管理水平，未来几年将会有很大的发展前景。测试配电网设备的局部放电是当前对配电网设备进行状态监测和

4、故障诊断的首选方法。配电网设备在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障。近年来许多配电网网突发事故，多是由于配电网设备局部放电所致。因此研究测试配电网设备的局部放电特征是目前预防电气设备故障的一种最佳方法。目前，为获取配电网设备的绝缘信息，通常进行离线的周期性试验。由于检测是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状态在电场、热场和机械应力作用下发生渐变而劣化的过程，因而不能对配电网设备的维护检修提供合理的建议，造成了大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周期性试验的缺陷，新近发展起来的在线监测方法已受到国内

5、外研究人员和工程技术人员的重视。了解局部放电发射能量的方式能够为局部放电在线监测新方法提供技术支持。研究表明，局部放电采用下列方式发射能量：电磁能量：无线电波、光、热；声能：声音、超声波；气体：臭氧、氮氧化物。因此，局部放电检测按检测的物理量性质分有电检测法和非电检测法。根据局部放电过程中所产生的各种放电现象，相应的出现了基于电磁波产生的瞬时接地电压检测法、超声波检测法、光测法、红外检测法、化学检测法、射频检测法等检测方法，并初步在电网中进行了应用。但是，由于局部放电检测技术受到现场噪音的影响比较大，难免出现误判的情况。因此有必要研究综合超声波，地电波，红外，振荡波，超高频等多种检测方式的局部

6、放电故障诊断方法，在不停电的情况下监测到配电网设备的健康状况，及早发现带病运行的设备，实现配电网设备的在线监测和故障诊断。由上述分析可知，在现阶段进行配电网设备的局部放电测试需要检修人员同时利用多个设备进行操作，对检修人员的专业操作水平要求高，而且由于配电网设备众多，检修人员需要进行检修的工作量大，检修工作总行程公里数非常大。而且，目前对配电网设备健康状态进行监测没有建立统一的存储和分析平台，供电企业之间一般采用移动储存设备等方式进行所需计算数据的传送。该方法存在着数据占用空间大、传送效率低、不易进行数据管理、无法进行资源共享等诸多不足。同时，对上报的数据，需要花费大量人力进行手动校核、录入等

7、工作，工作效率不高。随着电网的不断发展，迫切要求配电网设备状态监测和故障诊断由单人单设备多次工作模式向智能综合系统工作的模式转变。“云计算”（Cloud Computing）是一种高可靠、高性能且绿色经济的新型计算模式，是实现集中建设、集中管理、全局应用要求的创新道路。它可根据客户需要伸缩，通过网络进行访问和使用的计算资源的共享池（例如，网络，服务器，存储，应用程序服务）。它还用最少的管理付出以及与服务供应方在最少的交互，实现了将各种计算资源迅速动态的配置、部署、使用、释放等工作。 在此基础上，云计算使建设与运行维护工作集中到数据中心端，并将软、硬件进行大量虚拟化操作，由此带来的创新建设和管理

8、模式将极大减少相关人力资源的使用量与电力、场地、安保等方面的消耗，带来长远的经济效益。同时，云计算作为计算服务网络分发的新模式，改变了传统C/S模式带来难于维护、难以远程协作等弊端，也避免了B/S模式漏洞百出之不足，大大简化了基于云计算架构的大规模协同工作软件开发，提高了运行性能及用户体验。 因此应用云计算技术，以配电网设备振动波局放检测、超声波与地电波检测、红外测温检测为基础，研究开发配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台，最终实现对配电网设备进行数据收集、实时监测、大数据分析、状态评估、故障诊断和一终端可移动检测等功能，对于提高电网运行的经济性，实现节能降耗具有非常重要的意义。同时，该

9、“云”平台低运行成本，低管理成本，高可靠性能和极佳的二次拓展性能使本项目具有极高的性价比。综上所述，创新性地进行配电网设备状态监测与故障诊断“云”平台的开发，可以为配电网设备的状态检修工作提供技术支持，从而极大地提高电力企业的经济效益。2.国外研究机构对本项目的研究情况国外不少研究机构对配电网设备的在线监测和故障诊断开始了积极的研究。1970 年开始，美国的杜邦公司（IDOuinn）就首先提出了配电网设备状态检修概念。八十年代开始，日本和许多欧洲国家都开始了对检修体制的改革，其发展趋势均为状态检修。例如 Integrated Maintenance System 软件系统，就应用了Intran

10、et、Internet 和 GIS(地理信息系统)等新型计算机技术，较为明显地改变和提高了配电网设备的监督管理水平。但是国外在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化的研究较少。虽然美国和日本对“云计算”政府信息平台建设进行了大规模的投资，但尚未有基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究的研究见于报道。3.国内研究机构对本项目的研究情况在国内，河北、山东、浙江、江苏、湖北等电力公司开展了配电网设备状态检修试点工作，支撑和推动了当地的配电网网设备状态检修工作。福建省内部分城市开展了一些配电网网设备状态检修的初步工作，但总体水平相对滞后，处于起步阶段。目前还没

11、有建立基于配电网设备状态的数据信息模型，需要建立一套关于配电网运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型体系，提出配电网设备安装状态、风险、经济等多维度的科学评价方法。在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化方面的研究较少。尚未有基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究的研究见于报道。4.项目研究的技术关键与难点（1）与电网公司现有的检测设备数据通讯项目在多种装置通讯方式的解析上，面临着多种检测方式、检测装置、厂家、通讯协议，造成在多种检测通讯方式解析过程中较大的工作量，同时，由于各厂家协议开发程度不同，又给各通讯方式解析带来了一点困难。在项目实施过

12、程中，本项目会与各检测装置厂家进行技术交流，保证各仪器检测通讯方式的统一，减低通讯方式解析风险。（2）各类检测数据算法的解析由于本身项目设计的算法的跨专业性与集成性，需要对各类检测算法进行深入分析，因此本项目的具体实施过程，需要和有一定研发能力、有配电网设备检测经验的厂家合作完成，保证各类检测算法的有效性，避免智能检测终端，仅完成数据采集，而无法进行数据高级分析的处境。 (3)诊断技术模型的建立诊断技术模型的建立包括研建立配电网设备健康状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，提出配电网设备按照状态、风险、经济等多维度进行评估的科学评价方法。1)配电网设备健康状态评估模型的建立针对配电网设备特点，建立基于配电网线路的数据模型，将地理信息、设备位置、设备台帐、健康状态检测数据等进行集中呈现，统一调度；并对设备的状态进行状态、风险评估。2)配电网设备健康状态多维度评估方法的研究配电网设备的运行可靠性有了很大提高，但随着社会生产的不断发展，负荷的