物联网大数据技术在输变电设备运维检修中的应用ppt课件

CSG 2009.All rights reserved.王有元王有元输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 CSG 2009.All rights reserved.一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术 CSG 2009.All rights reserved.CSG 2009.All rights reserved.电网设备运检智能化是指：电网能实时掌控关键设备电网设备运检智能化是指：电网能实时掌控关键设备的运行状态，的运行状态，在尽量少的人工干预下，及时发现、快在尽量少的人工干预下，及时发现、快速诊断和消除故障隐患速诊断和消除故障隐患，快速隔离故障、实现自我恢，快速隔离故障、实现自我恢复，复，使电网具有自适应和自愈能力使电网具有自适应和自愈能力、提高设备的可靠、提高设备的可靠性和利用率。性和利用率。参考参考文献：文献：李雪李雪.我国输变电设备智能化发展对策研究我国输变电设备智能化发展对策研究J.电力工程，电力工程，2013，(18).CSG 2009.All rights reserved.利用电子或光纤传感器、微处理器和数字通讯技术，对利用电子或光纤传感器、微处理器和数字通讯技术，对设备运行状态、设备健康水平进行状态观测，实现设备运行状态、设备健康水平进行状态观测，实现状态状态可视化可视化。采用标准协议，借助快速采用标准协议，借助快速通讯网络通讯网络，将状态信息上传至，将状态信息上传至各控制层，在一定的智能控制层，按照最优控制理论和各控制层，在一定的智能控制层，按照最优控制理论和算法，形成控制信息和决策，再回馈到智能设备，完成算法，形成控制信息和决策，再回馈到智能设备，完成设备动作。设备动作。实时进行监控、决策和动作行为，实现实时进行监控、决策和动作行为，实现电网互动化电网互动化，实，实现现优化控制和坚强自愈优化控制和坚强自愈。参考文献：参考文献：常康常康,薛峰薛峰,杨卫东杨卫东.中国智能电网基本特征及其技术进展评述中国智能电网基本特征及其技术进展评述J.电力系统自动化，电力系统自动化，2009,33(17）李乃湖李乃湖,倪以信倪以信,孙舒捷孙舒捷,等等.智能电网及其关键技术综述智能电网及其关键技术综述J.南方电网技术南方电网技术,2010,4(3）.CSG 2009.All rights reserved.目前，国内外关于电网设备运检智能化的研究工作仍处于目前，国内外关于电网设备运检智能化的研究工作仍处于起步起步阶段阶段，缺乏缺乏对于电网运检智能化的对于电网运检智能化的系统性研究系统性研究，相关相关核心技术核心技术仍不够成熟完善仍不够成熟完善，如缺乏基于多源信息融合分析的智能状态评，如缺乏基于多源信息融合分析的智能状态评估模型、先进的智能决策模型，成熟的物联网技术和云计算技估模型、先进的智能决策模型，成熟的物联网技术和云计算技术等。术等。开展电网设备运检智能化的研究工作具有开展电网设备运检智能化的研究工作具有迫切性和必要性迫切性和必要性。需要加强研究力度，不断完善电网设备运检智能化的相关技术需要加强研究力度，不断完善电网设备运检智能化的相关技术，最终运用于智能电网。，最终运用于智能电网。CSG 2009.All rights reserved.提高电网设备运检智能化发展水平，涉及到规划、设计、建设、运行提高电网设备运检智能化发展水平，涉及到规划、设计、建设、运行、调度和生产管理等环节，并综合以下四方面重要技术：、调度和生产管理等环节，并综合以下四方面重要技术：参考参考文献：文献：余贻鑫，栾文鹏余贻鑫，栾文鹏.智能电网的基本理念智能电网的基本理念J.天津大学学报天津大学学报.2011,44(5):378-384物联网、大数据技术及其应用基于多源信息融合分析的智能状态评估与诊断技术 运行风险控制和安全预警的智能决策技术设备信息的感知和一体化融合技术 CSG 2009.All rights reserved.一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术 CSG 2009.All rights reserved.物联网n 智慧的地球智能铁路、智能高速公路、智能电网 CSG 2009.All rights reserved.物联网 CSG 2009.All rights reserved.智能电网发展对电力物联网的需求 CSG 2009.All rights reserved.智能电网发展对电力物联网的需求n智能电网的实现，依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，物联网作为推动智能电网发展的信息感知和“物物互联”重要技术手段，已经在电力设备状态监测、智能巡检、用电信息采集、智能用电等方面得到一定范围的应用。n从2009年开始，国家电网公司先后启动了电力用户用电信息采集、智能变电站、状态监测与检修、智能调度、配网自动化、智能用电等试点工作，有力地推动了智能电网的建设，也促进了物联网在智能电网中的应用。CSG 2009.All rights reserved.3个要素2个特征泛在化智能化全面感知可靠传递智能处理物联网通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去利用各种智能计算技术，对海量的数据和信息 进行分析和处理，对物体实施智能化的控制协同处理、决策支持、算 法库、专家库传感器网络部署泛在化通信网络覆盖泛在化利用RFID、传感器等随时随地获取物体信息 CSG 2009.All rights reserved.物联网的要素与特征物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”又与现有的互联网结合，实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。CSG 2009.All rights reserved.物联网的要素与特征 CSG 2009.All rights reserved.电力物联网n以通信技术、计算机技术、电力电子技术和传感技术为基础的电力物联网技术为建设智能电网提供了必要的技术手段。CSG 2009.All rights reserved.电力物联网的主要内容1、电网广域信息的测量 电力物联网将承担电网广域信息测量的重要任务，构成了电力系统监视控制和数据采集（SCADA）系统的基础，为“五遥”（遥测、遥信、遥控、遥视、遥调）的实现提供了重要保障，提高了电力系统的监测、控制与灵活调度能力。u35kV及以上电网的电压、电流矢量测量光纤网络；u10kV配网及农网的电压、电流信息的无线传感网络。CSG 2009.All rights reserved.电力物联网的主要内容2、多元发电系统信息监测与优化控制n针对常规机组，可以通过安装在机组内的传感器，实时监测机组运行时的技术指标和相关参量，结合电网运行的情况，实现快速调节和深度调峰，提高机组灵活运行和稳定控制水平。n对于新能源发电系统，可以通过气象数据采集装置，实现新能源发电功率预测和优化控制。n通过对常规和新能源电源信息的实时监测，实现多元发电系统之间的优化控制，达到安全、高效利用新能源电力的目标。CSG 2009.All rights reserved.电力物联网的主要内容3、输变电设备安全监测与智能评估n输变电设备物联网是智能电网的重要组成部分，它不仅具有通用物联网的感知、识别、定位、跟踪和管理能力，而且具备对输变电设备的在线监测、故障诊断、状态评估、维修决策等功能。n输变电设备物联网是智能电网由系统智能化向设备智能化的延伸，将实现输变电设备的信息体系、监测体系、评估体系和管理体系的统一与规范。CSG 2009.All rights reserved.电力物联网的主要内容4、电力资产全寿命周期管理n应用电力设备的RFID技术，实现对电力资产的全寿命周期管理。u在电力设备上设置RFID电子标签，可以实现对电力资产信息的身份识别和集约化管理，为监管电力设备的维护情况、寿命参数变化和实现电力资产调配的智能化、管理的高效化提供重要的技术保证。n利用无线传感技术，提高设备信息交互和人员安全。u维护和试验人员通过PDA，可准确获得设备上传感器节点收集的技术参数和相关信息，并可通过无线通信网络与远方的作业人员和调度指挥人员实现互动，一方面减少了操作风险，另一方面也提高了工作效率。u生产管理人员通过GPS和视频传输系统实时了解作业人员的具体位置和作业过程，有利于强化工作监督、规范标准化作业和进行远程技术指导。CSG 2009.All rights reserved.电力物联网的主要内容5、智能用电系统与优化管理n基于物联网的智能用电管理系统（智能电表），通过WSN准确获取电量信息，结合光纤、电力载波等现代通信技术把信息传输给计量中心，同时实现与用户的用电信息交互。n根据用电信息交互系统，实现需求侧管理，采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户。输变电设备物联网是电力物联网的重要内容之一，是智能电网技术发展的有力支撑。CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网n输变电设备物联网是规范统一输变电设备运行管理相关技术强有力的手段。CSG 2009.All rights reserved.电网设备状态、运行和故障等信息的电网设备状态、运行和故障等信息的网络化共享网络化共享是实现电力网中各是实现电力网中各设备之间的信息交互、远程控制、远程诊断等的必然要求设备之间的信息交互、远程控制、远程诊断等的必然要求 物联网物联网利用智能传感器、利用智能传感器、RFID 技术、无线传感网络、技术、无线传感网络、GPS等技术实等技术实现物体之间的现物体之间的信息交互信息交互，作为，作为“智能信息感知末梢智能信息感知末梢”，将推动电网，将推动电网设备运检智能化的发展。包括：设备运检智能化的发展。包括：感知层.整合层通信层传感器共享应用层数据传输信息融合安全互访实现电网设备各种监测状态信息的共享互通，提高设备状态评估和智能诊断水平，为周期成本最优提供辅助决策。输变电设备物联网 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网体系架构及全景信息模型输变电设备物联网的关键技术建立电网设备物联网体系架构及全景信息模型需要解决的问题电网设备物联网缺乏电网设备物联网缺乏统一的体系架构，已统一的体系架构，已有物联网架构缺乏针有物联网架构缺乏针对性对性基于基于IEC61968及及IEC61970的电网设的电网设备公共信息模型无法备公共信息模型无法满足全景信息建模的满足全景信息建模的需要需要现有的电网设备编码现有的电网设备编码标识方案过于简单，标识方案过于简单，编码规则不够完善编码规则不够完善电网设备全景信息建模及其扩展方法多种信息模型分类、多种信息模型分类、信息来源研究信息来源研究建模原则及扩展方法建模原则及扩展方法、建模流程、建模流程 电网设备体系架构与全景信息模型完整的电网设完整的电网设备全景信息模备全景信息模型型通用电网设备通用电网设备标识体系和编标识体系和编码方案码方案分层分布式体分层分布式体系架构系架构基于基于CIM的电网设备全景信息建模的电网设备全景信息建模 CSG 2009.All rights reserved.n输变电设备物联网体系架构输变电设备物联网的关键技术电网设备物联网体系架构综合考虑电网运行环境及信息传输特点，以应用为导向，遵循时空性、互联性、扩展性和安全性原则网络层包含通信层和信息整合层，以满足电网设备物联网海量、异构、多维数据通信和处理的需要 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网体系架构及全景信息模型n输变电设备全景信息模型u输变电设备物联网全景信息模型包括台帐、工况、状态、地理及环境等信息，适应不同类型的设备、复杂的工况、多种运行状态、各种地理条件、多变的环境的标准数据模型。输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网体系架构及全景信息模型输变电设备物联网的关键技术电网设备EPC编码是电网设备的唯一标识，可有效链接EPC标签与电网设备全景信息集成平台数据库中的动态数据码段分配表220kV断路器编码举例基于EPC-96编码规则，可覆电力系统绝大多数电网设备 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的通信模型与接口体系架构输变电设备物联网的关键技术通信模型受限于信息种通信模型受限于信息种类和地理位置，未能实类和地理位置，未能实现充分的互联互通现充分的互联互通未考虑异构网络功能及未考虑异构网络功能及技术差异，难以保障网技术差异，难以保障网络的可靠性和易用性络的可靠性和易用性现场采集点之间信息无现场采集点之间信息无法充分共享，数据存储法充分共享，数据存储和传输负荷过大和传输负荷过大电网设备物联网通信模型及接口问题电网设备物联网异构结构无缝连接与可靠传递电网设备物联网异构结构无缝连接与可靠传递电网设备物联网电网设备物联网通信模型及接口电网设备物联电网设备物联网的通信模型网的通信模型电网设备物联网通电网设备物联网通信网络体系架构信网络体系架构信息通信模信息通信模型型通信网络拓扑结通信网络拓扑结构构 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的通信模型与接口体系架构n输变电设备物联网通信模型输变电设备物联网的关键技术电网设备物联网感知层的信息通信模型以信息通信的层次结构为依据，逐层架构解决物联网与电网设备相结合的模型架构问题 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的通信模型与接口体系架构电网设备物联网感知层的信息通信模型可有效解决设备之间的协同通信问题输变电设备物联网的关键技术电网设备传感网通信信息建模实现在线监测装置的分层、动态重构的通信模型 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的通信模型与接口体系架构n包含接入网与汇聚网的通信网络结构可提高电网设备物联网通信传输可靠性输变电设备物联网的关键技术汇聚层采用数据流重定向技术，实现统一的通信控制策略 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备一体化智能监测装置输变电设备物联网的关键技术目前电网设备在线监测存在的问题监测装置种类多、通信协议、功能及接口各异、互操作困难，缺乏统一标准和规范各监测特征量采用独立的数据采集系统，投资费用高各监测系统缺乏数据共享、难以对设备关联分析传感器及监测装置的现场取电困难无法满足电网设备全景信息对状态无法满足电网设备全景信息对状态信息监测与数据共享的要求信息监测与数据共享的要求解决办法新型智能传感器电网设备智能监测传感网络具有多传感器接入、通信功能和分布式计算能力的监测主IED非接触取能及电源管理关键技术电网设备物联网一体化智电网设备物联网一体化智能监测技术能监测技术 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备一体化智能监测装置输变电设备物联网的关键技术 物联网技术引入到电网设备在线监测中提高了对设备的感知能力，降低设备状态检修的盲目性与风险性，实现设备优化管理，从而提高了电网设备在线监测性能水平，实现了统一规范标准监测体系。一体化智能监测技术传感器监测主IED电源模块智能化：监测主IED 之间可以相互协作，采用分布式计算技术，实现采集数据的就地智能化处理，监测主 IED 可以接入多个传感器，通过规约转换，采用数据聚集、数据融合等技术，获得准确的设备运行状态，实现设备的关联分析，提高设备故障诊断、定位、预警的准确性。网络化：监测主 IED 之间及与站控层之间支持标准的网络通信功能。具有智能体的特征 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备一体化智能监测装置n输变电设备物联网监测对象及参数输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.n变电设备物联网监测对象及参数输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.n输变电设备物联网一体化智能监测装置输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.IEC61850IEC61850IEC61850输变电设备物联网的关键技术智能传感器可以动态接入主IED,一体化智能监测装置具有分布自治能力具备了主IED之间，传感层关联传感器之间信息交互的横向流量通道，实现了“物与物”、“物与人”之间通信需求主IED互相备用，兼容接入各类传感器，提高了智能监测装置可靠性变电站设备智能监测传感网络变电站设备智能监测传感网络 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的关键技术采用了无线Mesh网络接力与电力OPGW光传输相结合为主，公共通信网为辅的网络解决方案。减少了OPGW开口次数，实现了无线点对点3km、无线接力30km及最高30Mbps的物理层传输速率。输电线路智能监测传感网络输电线路智能监测传感网络 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的关键技术分布式计算示意图分布式计算利用智能监测传感网络实现对海量数据的就地处理和分层管理，便于数据共享和关联分析，从而解决大量数据的上传与计算负荷分配不均等关键技术难题。采用的分布式计算方法过程如下：CSG 2009.All rights reserved.输变电设备物联网的关键技术故障智能诊断流程图故障智能诊断智能监测传感网络基于故障智能诊断方法，就地诊断故障。CSG 2009.All rights reserved.输变电设备全景信息集成平台输变电设备物联网的关键技术建立电网设备全景信息集成平台需要解决的问题传统的传统的SOAP方法效方法效率低下、实现复杂难率低下、实现复杂难以满足高效的数据操以满足高效的数据操作要求作要求全景信息具有多源异全景信息具有多源异构的特点，阻碍了各构的特点，阻碍了各数据源之间信息的交数据源之间信息的交流和共享流和共享模型对象数量庞大、模型对象数量庞大、关联关系复杂，造成关联关系复杂，造成模型编码困难，模型编码困难，无法无法对信息模型的有效管对信息模型的有效管理与校验理与校验电网设备全景信息的多源异构数据聚合方法消除多源异构信息的消除多源异构信息的语义异构语义异构建立局部本体和全局建立局部本体和全局本体的映射本体的映射电网设备全景信息模型管理与校验方法消除多源异构消除多源异构信息的语义异信息的语义异构构消除多源异构消除多源异构信息的语义异信息的语义异构构消除多源异构消除多源异构信息的语义异信息的语义异构构基于基于Restful 快捷服务总线的快捷服务总线的电网电网设备全景信息集成平台设备全景信息集成平台 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备全景信息集成平台n 总体方案 案输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.n输变电设备全景信息集成平台框架输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.信息集成平台构建技术采用SOAP与Restful协同的方法，使平台更具灵活性、扩展性分散分散异构异构平台Restful 服务模型数据高效高效简单简单轻量级轻量级灵活灵活RestfulESB基于SOAP与Restful协同的平台构建策略多源非标准紧耦合不灵活可扩展性差松耦合分布式标准统一解决解决输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.Restful服务快捷服务总线读取读取增加增加删除删除删除删除实现对分布式数据的轻量级访问支撑支撑流程管理流程管理流程监控流程监控基于消息驱动的轻量级服务总线动态管理与监控技术，可为各种智能应用业务提供统一的服务接口和数据流程。输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.电网设备全景信息的多源异构数据聚合方法，解决全景信息中多源异构数据聚合的语义异构问题。局部本体之间局部本体之间无无映射映射改进混合本体法与传统改进混合本体法与传统混合本体法区别混合本体法区别查询数据源转换为查询查询数据源转换为查询相应局部本体相应局部本体实实现现映映射射重重用用消消除除语语义义异异构构OWL（网络本体语言）SWRL(语义WEB规则语言)输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.聚合实例数据聚合结果线路杆名温度（度）风速（米/秒）雨量（毫米/日）故障率（次/年）当关500KV城涂500KV繁涂500KV 532412.81.80.10.481533413.20.10 0.333532212.71.819.50.841蓼冯220KV2C5812.11.500.531皋文220KV532512.11.500.463繁亭220KV530813.20.100.523异构数据源数据通过异构数据源数据通过OWL本体描叙语言构本体描叙语言构造数据源本体造数据源本体通 过 本 体 构 造 和通 过 本 体 构 造 和SWRL表达映射规则表达映射规则，建立了局部数据源，建立了局部数据源本体和全局共享本体本体和全局共享本体之间的映射之间的映射异构数据实现了有效异构数据实现了有效聚合，返回给上层应聚合，返回给上层应用程序用程序231输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.电网设备全景信息模型与信息物理数据库自动转换方法EMF（Eclipse的模型框架）Java 反射机制自动导出全景信息模型数据源 标准 CIM 文件EMF（Eclipse的模型框架）Java 反射机制自动导入全景信息模型全景信息模型数据库(*.mdl)CIM 基于基于IEC 61970/61968的文的文件件CIM_PROPERTYCIM_CLASSALCM_TABLEALCM_COLKEYWORDMRIDTransformerAssetT_EQUIP_ASSETASSET_CODE变压器transformerTypeTransformerAssetT_EQUIP_ASSETASSET_TYPE_ID变压器constructionTypeTransformerAssetT_EQUIP_ASSETASSET_XHGG变压器reconditionedDateTransformerAssetT_EQUIP_ASSETASSET_SCDXSJ变压器输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.电网设备全景信息模型校验方法校验版本一致性类列表完备性类属性完备性命名规则校验项目校验项目校验结果概况校验结果概况CIM版本号版本号1.0类名完备情况类名完备情况缺少AssetPropertyCurve类属性名完备情况属性名完备情况属性对应无异常数据库字符限制数据库字符限制30命名长度校验情况命名长度校验情况TransformerOnLineMonitoringProperties、TransformerMechanicalProperties长度查处数据库字符限制校验类个数校验类个数38编码格式编码格式UTF-8是否是拓展信息模型是否是拓展信息模型是校验结果输变电设备物联网的关键技术 CSG 2009.All rights reserved.一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术 CSG 2009.All rights reserved.2121世纪是数据信息大发展的时代世纪是数据信息大发展的时代，移动互联、社交网络、电子商务，移动互联、社交网络、电子商务等极大拓展了互联网的边界和应用等极大拓展了互联网的边界和应用范围，各种数据正在迅速膨胀并变范围，各种数据正在迅速膨胀并变大。大。互联网（社交、搜索、电商）、移动互联网（社交、搜索、电商）、移动互联网（微博）、物联网（传感器，智互联网（微博）、物联网（传感器，智慧地球）、车联网、慧地球）、车联网、GPSGPS、医学影像、医学影像、安全监控、金融（银行、股市、保险）安全监控、金融（银行、股市、保险）、电信（通话、短信）都在疯狂产生着、电信（通话、短信）都在疯狂产生着数据。数据。“大数据大数据”的诞生：的诞生：半个世纪以来，随着计算机技术全面融入社会生活，信息爆炸已经积累到了一个半个世纪以来，随着计算机技术全面融入社会生活，信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息，而且其增长速度也开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息，而且其增长速度也在加快。信息爆炸的学科如天文学和基因学，创造出了在加快。信息爆炸的学科如天文学和基因学，创造出了“大数据大数据”这个概念这个概念*。如。如今，这个概念几乎应用到了所有人类智力与发展的领域中。今，这个概念几乎应用到了所有人类智力与发展的领域中。CSG 2009.All rights reserved.2012 2012年年3 3月份美国奥巴马政府发布了月份美国奥巴马政府发布了“大数据研究和发展倡议大数据研究和发展倡议”，投资投资2 2亿以亿以上美元，正式启动上美元，正式启动“大数据发展计划大数据发展计划”。计划在科学研究、环境、生物医学等领。计划在科学研究、环境、生物医学等领域利用大数据技术进行突破。奥巴马政府的这一计划被视为美国政府继信息高速域利用大数据技术进行突破。奥巴马政府的这一计划被视为美国政府继信息高速公路公路(Information Highway)(Information Highway)计划之后在信息科学领域的又一重大举措。计划之后在信息科学领域的又一重大举措。2012 2012年年5 5月，联合国发表名为月，联合国发表名为大数据促大数据促发展：挑战与机遇发展：挑战与机遇的政务白皮书中，指出大的政务白皮书中，指出大数据对于联合国和各国政府来说是一个历史性数据对于联合国和各国政府来说是一个历史性的机遇，还探讨了如何利用包括社交网络在内的机遇，还探讨了如何利用包括社交网络在内大数据资源造福人类。联合国的大数据白皮书大数据资源造福人类。联合国的大数据白皮书还建议联合国成员国建设还建议联合国成员国建设“脉搏实验室脉搏实验室”“”“Pulse Labs”Pulse Labs”网络开发大数据的潜在价值网络开发大数据的潜在价值 随着一系列标志性事件的随着一系列标志性事件的发生和建立，人们越发感觉到发生和建立，人们越发感觉到大数据时代的力量。因此大数据时代的力量。因此2013年被许多国外媒体和专家称为年被许多国外媒体和专家称为“大数据元年大数据元年”。CSG 2009.All rights reserved.CSG 2009.All rights reserved.CSG 2009.All rights reserved.CSG 2009.All rights reserved.CSG 2009.All rights reserved.大数据质量保障关键技术数据质量指标体系固有质量正确性客观性可信性可存取质量可访问性访问安全上下文质量相关性适时性完备性有效性表示质量一致性解释性易理解性简洁性规范性质量评价模型检测数据集数据检测模式检测字段检测联系质量报告规则权重评价指标质量数据评价指标算法库规则库决定关系。l 构建数据质量体系 研究传统数据质量体系在大数据环境下适应性，构建新型大数据质量层次架构、分层分类指标及综合指标l 建立数据质量评价模型 提出不同应用场景的电力大数据质量评价模型，分析适应不同应用场景的检测模式、规则库、算法库、评价指标及其之间的关系 CSG 2009.All rights reserved.数据的高效访问、集成、存储关键技术数据获取和转换装置数据获取和转换装置批处理查询、互动查询、流处理批处理查询、互动查询、流处理数据仓库数据仓库(HIVE)(HIVE)分布式文件系统分布式文件系统(HDFS)HDFS)分布分布式协式协作服作服务务关系关系数据数据ETLETL工具工具日志日志收集收集工具工具大数据管理平台大数据管理平台(YARN(YARN资源管理资源管理)数据访问服务数据访问服务/查询查询/检索检索n 基于基于HADOOPHADOOP大数据技术架构大数据技术架构面向分析数据仓库（面向分析数据仓库（HIVEHIVE）动态扩展文件系统（动态扩展文件系统（HDFSHDFS）高效并行查询（高效并行查询（MapReduce/Tez)MapReduce/Tez)超网格化设备点、线特征数据超网格化设备点、线特征数据重点维度基于多维重点维度基于多维R R树一级索引树一级索引二级索引基于相邻密度对象聚二级索引基于相邻密度对象聚类类低层边缘低层边缘特征提取特征提取边缘特征组合边缘特征组合得到部位特征得到部位特征部位特征组合部位特征组合得到目标特征得到目标特征图像、图像、视频图谱视频图谱等等n 多级综合索引多级综合索引n 非结构化数据特征提取非结构化数据特征提取 基于深度学习的特征提基于深度学习的特征提取取 CSG 2009.All rights reserved.大数据挖掘分析核心算法 CSG 2009.All rights reserved.可视化组件库 曲线图 各类曲线图 动画效果 KPI仪表盘 数字 图形化 指针型 表格 链接 报警 看板 简报 通知 To-Do List 控制组件 日期选择 选择框 定制组件人机交互组态工具脚本引擎可视化组件配置管理可视化技术 CSG 2009.All rights reserved.输变电设备状态评估数据特点 设备种类多：变压器、断路器、架空线路、电缆 数据类型多：带电/离线试验、在线监测、缺陷/故障数据、电网数据、气象、台账 来源多：生产管理系统、能源管理系统、调度管理系统、智能巡检系统 时间尺度多：当前、历史 数据量大：TB、PB 增长速度快：5T/年（省级电网公司）有时限要求：数据可及时处理具备具备大数据大数据特征特征 CSG 2009.All rights reserved.电网信息电网信息设备信息设备信息环境信息环境信息设备状态设备状态评估评估如何有效利用？如何有效利用？大数据为输变电设备状态的有效评估带来了机遇和挑战大数据（Big Data）:无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合 传统数据分析 大数据分析找寻因果关系找寻关联关系着重群体凸显个体中小规模处理大规模处理扩展性差高扩展性输变电设备状态评估数据特点 CSG 2009.All rights reserved.跨平台数据接入和转换机制及关键技术标准接口生产管理系统（PMS）状态监测系统电网GIS平台EMS系统气象信息系统雷电监测系统数据源机器人/无人机巡检设备状态评估系统数据清洗噪声平滑离群点识别数据检验缺失值填充规则库数据标记规则封装数据预处理数据转换数据泛化数据规范化属性构造数据转换数据质量评价数据评价跨平台数据获取/转换装置技术实现框架结构化数据非结构化数据历史准/实时数据电网空间数据信息外网信息内网隔离装置系统推送数据库访问文件访问数据获取数据服务跨平台JDBC/ODBC接口文件传输接口企业消息总线规范的数据规范的数据数据规范 CSG 2009.All rights reserved.u数据治理p 设备运检数据的规范化建模、跨平台获取设备运检数据的规范化建模、跨平台获取p 异构数据的转换及量化融合异构数据的转换及量化融合p 数据校验及无效数据智能剔除数据校验及无效数据智能剔除 CSG 2009.All rights reserved.关联性分析考虑生产厂家的油色谱分析-以H2为例 统计数据：某省220kV及以上变压器台账数据共计376台设备厂家1 4117条油色谱数据厂家2 5315条油色谱数据结论：不同厂家的油色谱中H2含量的概率分布使用Q-Q概率图进行分布检验后，均证明符合威布尔分布。可推定油色谱中H2的含量分布是与生产厂家无关的假设是合理的，其他气体的类似结论可通过相同方式得到。CSG 2009.All rights reserved.u评估指标体系p 特征参量与状态间的表征规律特征参量与状态间的表征规律p 特征参量的优选特征参量的优选p 指标体系的建立指标体系的建立关联性分析 CSG 2009.All rights reserved.u 故障诊断和预测p 故障诊断故障诊断p 特征参量预测特征参量预测p 故障预测故障预测 故障诊断参量预测故障预测 CSG 2009.All rights reserved.u 故障诊断和预测状态量采样周期原始矩阵：(装置数参量类别数)每周采样数高维随机矩阵负荷5min（121）2016144168绕组温度：顶层、底层油温10min（122）1008144168接地电流10min（121）100884144套管介损：全电流、电容值、介损值10min（123）1008144252局部放电10min（121）100884144环境温度10min（121）2016144168环境湿度10min（121）2016144168状态量采样周期原始矩阵：（装置数参量类别数）每月采样数高维随机矩阵油色谱2h（1216）6096120注：油色谱包含H2，C2H2，CH4，C2H4，C2H6，CO，CO2，总烃这8种气体类别以及各气体的百分数。11121121222212.HTHTHNNNTNN Txxxxxxxxx xxXxNTTN CSG 2009.All rights reserved.u 故障诊断和预测 CSG 2009.All rights reserved.u 故障诊断和预测 CSG 2009.All rights reserved.覆冰预测（气象系统）最大风速平均温度湿度（地理信息系统）经度纬度海拔（在线监测系统）导线张力导线倾角风速（海量历史数据）时间变化模型聚类分类关联性分析（数据模型）数据是否异常覆冰预测 CSG 2009.All rights reserved.雷电预警 CSG 2009.All rights reserved.u状态差异化评价K为比例系数为比例系数C为曲率系数为曲率系数HI为状态评价分值为状态评价分值P为平均故障率为平均故障率C HIP K e故障概率计算故障概率计算p 故障模式因果关系故障模式因果关系p 差异化评价差异化评价p 故障概率计算故障概率计算 CSG 2009.All rights reserved.u风险评估p 指标体系指标体系p 风险量化风险量化p 不良工况修正不良工况修正 CSG 2009.All rights reserved.u剩余寿命预测p 指标体系指标体系p 寿命损失模型寿命损失模型p 不良工况修正不良工况修正变压器寿命评估断路器寿命评估 CSG 2009.All rights reserved.u检修决策p 检修方式检修方式p 方案优选方案优选p 检修顺序检修顺序 CSG 2009.All rights reserved.u检修策略效能评估p 评价规则建立评价规则建立p 检修效果评价检修效果评价p 效能评估效能评估 CSG 2009.All rights reserved.u状态检修辅助决策系统 CSG 2009.All rights reserved.一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术 CSG 2009.All rights reserved.获得电网设备寿命周期费用最经济、设备综合产能最高的理想目标技技术术手段手段经济经济手段手段管理手段管理手段组织组织手段手段对电网设备的规划，设计，制造，选型，购置，安装，使用，维护，维修，改造，更新直至报废的全过程进行管理 CSG 2009.All rights reserved.1950年以前年以前主要方式主要方式设备发生了故障或事故以后才设备发生了故障或事故以后才进行维修进行维修19501970年；年；预防性维修阶段；生产维修阶预防性维修阶段；生产维修阶段；维修预防阶段段；维修预防阶段1971年至今；年至今；以设备的一生为研究对象，追求以设备的一生为研究对象，追求全寿命周期成本的最优化全寿命周期成本的最优化 CSG 2009.All rights reserved.传统传统的的设备设备管理管理主要是指设备在役期间的运行维修管理，其出发点是设备可靠主要是指设备在役期间的运行维修管理，其出发点是设备可靠性的角度出发，具有为保障设备稳定可靠运行而进行的维修管性的角度出发，具有为保障设备稳定可靠运行而进行的维修管理的相关内涵。包括设备资产的物质运动形态，即设备的安装理的相关内涵。包括设备资产的物质运动形态，即设备的安装，使用，维修直至拆换，体现出的是设备的物质运动状态，使用，维修直至拆换，体现出的是设备的物质运动状态资产资产管理管理侧重于整个设备相关价值运动状态，其覆盖购置投资，折旧侧重于整个设备相关价值运动状态，其覆盖购置投资，折旧，维修支出，报废等一系列资产寿命周期的概念，其出发点，维修支出，报废等一系列资产寿命周期的概念，其出发点是整个企业运营的经济性，具有为降低运营成本，增加收入是整个企业运营的经济性，具有为降低运营成本，增加收入而管理的内涵，体现出的是资产的价值运动状态。而管理的内涵，体现出的是资产的价值运动状态。CSG 2009.All rights reserved.前期管理阶段前期管理阶段运行维修运行维修管理阶段管理阶段轮换报废轮换报废管理阶段管理阶段设备全寿命周期的设备全寿命周期的3个阶段个阶段 CSG 2009.All rights reserved.产品论证、设计产品论证、设计制造制造使用使用维修维修报废报废再使用再使用再制造再制造回收回收环保处理环保处理产产品品原料能源原料能源拆分拆分多次循环多次循环设备全寿命周期循环流程图设备全寿命周期循环流程图 CSG 2009.All rights reserved.在建立全寿命周期管理的原则下，通过建立各种在建立全寿命周期管理的原则下，通过建立各种LCM管理制管理制度和完成相关技术开发研究工作来具体实施度和完成相关技术开发研究工作来具体实施LCM，并使之制，并使之制度化和长效化，最终形成企业文化。度化和长效化，最终形成企业文化。目标目标任务任务规划设计基建采购运行维护退役更换电源优化研究规划方案论证工程方案比选不同设计方案的LCC分析设备招投标、设设备的安装和调试备的安装和调试投运、投运、LCM在基在基建应用的重点控建应用的重点控制制资产的状态评估、风险评估、寿命评估、改造原则、系统运行风险评估资产的物理寿命、技术寿命、经济寿命以及它们与系统可靠性的关系 CSG 2009.All rights reserved.风险评估和寿命预测等风险评估和寿命预测等指标融合体系尚未形成指标融合体系尚未形成电网设备运行可靠性、电网设备运行可靠性、经济性及对环境影响的经济性及对环境影响的优化平衡问题难以解决优化平衡问题难以解决信息难以关联应用，无信息难以关联应用，无法实现检修策略的实时法实现检修策略的实时评估。评估。目前电网设备全寿命周期管理存在的问题实现电网设备全寿命周期过程的物联管控实现电网设备全寿命周期过程的物联管控电网设备全寿命周期管理系统电网设备寿命模型及风险控制技术多维度综合评多维度综合评价方法研究价方法研究实时风险预测模实时风险预测模型研究型研究全寿命评估指标全寿命评估指标体系研究体系研究全寿命周期业全寿命周期业务流程设计务流程设计全寿命周期功能全寿命周期功能架构设计架构设计系统开发系统开发 CSG 2009.All rights reserved.多维度综合诊断模型综合考虑了故障模式因果关系，从而对物联网智能监测的气象环境、运行工况和实时状态进行动态风险评估。故障征兆检测方法故障原因故障影响处理措施 CSG 2009.All rights reserved.电网设备状态转换链路时序模型能够准确反映故障发展过程，结合隐马尔科夫过程的风险预测方法，从而对电网设备风险的早期防控。设备类型部件名称故障模式诊断试验项目诊断依据检修内容检修设施备品备件检修人员检修时间检修费用被检修设备的类型主要功能部件设备故障模式确定必要试验项目确定判断标准确定检修措施检修所需装备条件检修备件种类及数量检修参与人员检修工作所需时间检修工作所需费用 CSG 2009.All rights reserved.u全寿命周期成本分析p 成本构成成本构成p 成本分布特性成本分布特性p 成本核算成本核算p 敏感性分析敏感性分析结合资产费用-效能综合评估方法与电网设备全寿命周期费用分解模型，对全寿命周期经济寿命进行优化管理。CSG 2009.All rights reserved.电网设备全寿命周期关键指标体系和考核流程能够让可靠性量化指标覆盖全寿命周期管理的各个环节。CSG 2009.All rights reserved.结合设备采购、基建、运行、维护、技改退役各业务环节中影响设备安全服役主要因素的控制策略，形成电网设备全寿命周期闭环管理机制。CSG 2009.All rights reserved.电网设备全寿命周期运维管理策略主要考虑风险源综合辨识和分级防控，对环境风险预测的重点管控设备设置应急防控预案。CSG 2009.All rights reserved.物联网基于目标识别、实时跟踪和区域定位等相关物联网技术，完成备品备件、物资人员的优化配置和协调联动策略。CSG 2009.All rights reserved.