★北京力控元通科技有限公司

1　项目概况

基于力控工业物联网云平台，构建配电运维管理平台，实现小区、工业园区等变配电场所设备的实时监视、报警管理、远程运维、能耗分析、负荷预测，保证配电房场所的安全稳定运行。

1.1　项目背景

某电气公司立足于企业用户配电设备制造、集成、电能管理及运维服务，业务分布区域广泛、管理困难，缺乏有效的监管手段，现场运维投入人员多、效率低、成本高，运维人员无法及时准确地确定设备故障问题，设备维修历史无法跟踪，缺乏数据支撑，能耗分析、负荷预测更是无从下手。

1.2　项目简介

基于力控工业物联网云平台，构建配电运维管理平台，实现项目范围内变配电场所设备规范化接入、实时监视、报警管理、远程运维、能耗分析、负荷预测，保证配电房场所的安全稳定运行。

通过力控边缘物联网关对各配电场所设备数据整合，统一接入规范，实现配电设备、动换参数、空调设备、UPS、EPS等相关配电场所设备的实时数据采集，按照统一格式、统一规范对接配电运维管理平台。

配电运维管理平台完成从物联数据的采集、处理、存储，并根据业务需要进行业务功能的开发，实现配电设备的实时监控、报警处理、故障录波展示、能耗分析、运维管理等应用。

移动App与配电运维管理平台数据互通，实现运维人员移动办公，随时随地查看现场运行情况，巡检、故障工单及时通知，图纸文档关联，提高工作效率。后期利用大数据平台，以历史数据为基础，应用云边协同计算，结合实际经验对各变配电站负荷预测，制定应对措施，保障运行安全。

1.3　项目目标

（1）实现各变配电站设备的智能接入，集中管理，消除信息孤岛；

（2）全维度数据实时在线监测，全域动态可视化；

（3）设备运行异常及时告警，实时通知，快速处理；

（4）能耗统计分析、电能消耗异常告警；

（5）电能使用监管、制定电能使用计划，均衡电能负荷达到削峰填谷；

（6）维修、巡检在线监视，工单记录查询追溯；

（7）故障快速定位加快异常处理，提高事故反应能力；

（8）制定备件供应计划，优化库存，节约开支；

（9）负荷预测，制定应对措施，保障运行安全。

2　系统介绍

配电运维管理平台基于微服务架构，业务模块分离，快速迭代更新，分布式集群部署，负载均衡，动态扩容，实现高并发高可用系统应用，保障平台具备相关的灵活性和极强的扩展性，满足客户业务的快速增长。

设备接入采用统一架构的“面向对象”的模型组态理念，每个模型包含设备属性、数据管理、报警规则、统计信息等，能够快速构建配电运维相关业务。通过移动应用App，与平台实现数据共享，业务相通，提高一线工作人员工作效率。

2.1　系统架构

智能配电运维管理平台以边缘物联网关数据采集处理为基础，以工业物联网平台为核心，以业务平台实现业务开发为向导，提供南向边缘服务和北向SaaS应用服务的整体配电云平台，通过生态合作积极深入工业互联网市场，为企业转型升级赋能。如图1所示。

图1 配电运维管理平台系统架构

（1）边缘物联网关

电力运维平台边缘侧数据整合采用力控边缘物联网关，提供海量工业设备、电力设备协议处理能力，支持数据采集、协议转换，实现边缘数据的整合，并且通过云管端平台实现对网关的远程管理、调试、固件升级、工程配置等应用功能。

（2）工业物联平台

以力控工业云端数据库为数据支撑，面向海量工业数据采集、处理、计算、存储，提供基于设备模型管理、对象管理、业务流程模型的数据价值提取，实现多元数据融合管理。

基于力控业务开发平台、综合可视化开发平台构建业务模块，实现用户统一认证，具备系统建模、页面、分析曲线、生产报表配置生成，丰富的图形元素进行分析结果的展示，开发业务相关App，并且提供web在线组态开发环境，实现电力设备巡检、监控与管理。

2.2　部署架构

边缘侧部署力控物联网关，对变配电站设备进行数据整合，按照统一格式推送到平台，配电运维平台基于华为云部署，各服务采用集群化部署，保证平台的高可用性及扩展性。平台与萤石云集成实现各配电室的视频监控，SaaS应用端基于PC机、平板电脑、移动应用进行查看浏览。配电运维管理平台部署架构如图2所示。

图2 配电运维管理平台部署架构

2.3　业务应用

（1）全域动态可视全域接入配电项目动态可视化，基于全维度数据实时在线监测，包括配电设备运行参数、动环参数、能耗信息、运维信息等分类展示，运行情况一目了然，指挥调度联动触发，精确管控。如图3所示。

图3 全域动态可视

（2）电力监测平台内置大量的具有依据最新电气符号国标绘制的电力图库，方便绘制配电图，实现电能的可视化，实现电能从输入到输出整个变配电系统的监控，并且可查询相应电力参数，以曲线或表格呈现，并且同步展示所查询时间段内参数的最大值和最小值，支持数据导出。

（3）动环监测

实时展示各变配电站变压器三相电缆温度、风机开关状态、变压器故障状态等信息，根据变配电室，实时展示温湿度传感器、烟雾传感器、明火探测器等设备信息，并且集成视频系统实时监测变配电室视频数据。

（4）报警监测

系统与远动装置、综保装置通讯，实时监测变配电站运行的各类异常状况，也可以在系统平台中设置遥测越限等报警，对重要报警给予弹窗、声音、短信通知，实现基础报警、复合报警、SOE事件、故障录波统计查询分析。

（5）能耗统计

平台可按照用电区域、设备、类型等配置能耗分项，统计各分项年、月、日、时用电情况，实时掌握各分项用电情况，也可按照同类设备或同一设备在不同时间段对电力参数信息进行比较，方便用户衡量管理节电或设备技术改造后的节电量及费用情况。分析找出用电不合理范围，便于调整用电不合理习惯，达到节能降耗的目的。

（6）设备运维

平台按照设备类型、配电室分布等，建立设备台账，对变配电相关的设备进行统一管理。

当设备发生故障时建立设备故障单，并关联设备台账信息、设备维修记录、相关技术资料等电子文档，制定维修时间、方案推送到维修负责人，对故障单记录并跟踪。

也可制定巡检任务，基于GIS地理信息系统制定巡检路线。按照设备巡检周期、上次巡检日期自动计算本次检查日期，并进行巡检提醒，由平台下发巡检任务到相关负责人，平台对下发的巡检任务情况进行记录与跟踪。

（7）负荷预测

基于大量历史数据，运用统计学、数学、计算机、大数据、人工智能等技术建立生态，结合实际经验，通过回归分析法、时间顺序法、人工神经网络等方法对变配电站未来24小时每小时最大负荷情况，未来7日每日最大负荷情况，未来30日每日最大负荷情况进行预测，以实现用电计划的科学性、供电系统的可靠性、安全性。

（8）移动应用

平台提供基于平板电脑及手机终端的移动App，实现与PC端数据共享、业务同步，为配电管理运维人员随时随地监测设备运行情况、能源消耗、处理设备运维事件提供便捷。

2.4　系统亮点

（1）边缘数据整合边缘侧配备力控物联网关，内置CDT、DNP、IEC等多种电力规约，以及多种多功能电度表、智能仪表等标准规约，满足对多种变配电站远动装置、综保装置、智能电表等其它边缘设备有效整合。

物联网关支持有线、Wi-Fi、5G实现MQTT协议的数据统一转发，支持实时数据、历史缓存数据、SOE数据、故障录波数据等。

图4 边缘数据整合

（2）模型化设备实例基于设备类型创建设备模型，定义模型基础属性、监控属性、业务属性，实现模型的管理，通过批量或复制的方式快速实例化设备，大大节约建模时间，加快实施进度，方便业务的扩展。

图5 模型化设备实例

（3）灵活的业务配置各变配电站点可灵活创建设备实例，按设备、区域等不同维度自由创建能耗类型及分项，制定尖峰平谷时间段，能耗分析查询更精确。

（4）托拉拽组态平台内置海量动画图形和电力图库，通过拖拉拽的方式快速实现云端在线组态、在线应用，基于浏览器实现跨平台、无插件浏览，并且支持JS语言的扩展功能，实现脚本计算。

（5）多种报警配置平台具备限值报警、开关报警、组合报警、条件报警等多种报警配置方式，更能准确地反应现场运行情况，并且可以按照报警等级及时进行弹框及App通知，快速通知运维人员。

图6 多种报警配置

（6）网关远程管理通过云管端功能，实现物联网关的远程在线运维，通过平台在线对网关工程组态下装，对通道和设备状态实时监测、远程诊断与维护等操作，提高工作效率，节约维护成本。

扁平化网络架构，简化实施流程，硬件厂商无需投入巨大精力构建复杂的网络架构。

图7 网关远程管理

（7）在线运维在线制定巡检、维修计划及工单任务，跟踪任务执行进度，任务记录可查询追溯。

任务执行者可通过移动App接收工单，查询工单及相关设备资料、运行信息，快速定位设备故障，提高工作效率。

图8 在线运维

3　应用特点

（1）云服务模式平台基于公有云部署，注册即使用，在平台中，用户只需要注册账号进行激活，即可开展业务功能应用。无需进行机房建设，组建IT运维队伍，降低项目预算。

（2）微服务架构系统采用微服务架构，Docker部署，各业务功能模块分离，易于快速迭代升级，更能适应业务定制及后期扩展。

（3）数据管理通过创新的存储设计，实时、历史服务分离，增加预统计计算，让数据写入和读取的效率更高，适应用户的高并发访问，运行流畅不卡顿。采用先进的压缩算法及二次压缩技术，提高历史压缩比例，达到50:1，减少历史存储资源的开销。

（4）多租户应用平台采用多租户设计，数据分库存储，物理隔离，在满足不同用户数据接入的前提下，又保证各用户数据的独立性、安全性。

摘自《自动化博览》2023年5月刊