如何将Galaxybase图数据库应用于电力设备管理

导读

近日，受强冷空气影响，部分北方地区出现不同程度的降雪，并持续降温。据国家电网发布的预警通知，要求启动预警响应和应急机制，密切跟踪灾害预警信息和应急响应情况，滚动研判分析覆冰、积雪、低温等对电网、设备、供电、人员的影响，做好灾害预防和电网安全、电力保供工作。其中，过厚的积雪将导致线路断裂、电网倒塌，低温会加速电力设备老化，如何在面对极端气候的情况下，做好电网预警工作，保证电力安全可靠供应，就属于电力设备管理范畴。
在这里插入图片描述

目前，电力企业通过“可视化+人工”、远程智能巡检等“空天地”立体化巡检方式，获取电力设备实时运行数据，确保及时掌握线路运行情况。但电力设备的受损表征情况多样，且电网数据分散存储在多等系统间。远程监控的值班人员处理起来存在信息隔离，对供电段隐患的发现、应急响应启动有滞后，无法保障电力设备的安全性、稳定性和可靠性。通过引入电力设备管理图谱，将电网物理设备、实时运行情况组网入图，可帮助电网业务人员解决上述痛点问题。

图技术需求

电力设备间存在复杂接线关系，其拓扑模型就是天然图谱。通过整合其设备间的物理连线关系、生产厂家的缺陷关系等信息，构建电力设备管理拓扑模型。通过电力设备一张图，利用设备日志对故障告警精准溯源，在检修前提高故障发现速度；利用设备生产厂家的缺陷关系对设备故障提前预警，在检修中提升检修质量；利用设备物理连线关系进行相邻设备集、互斥设备集、同停设备集查询，在检修后降低停电事件。

以Galaxybase图数据库构建电力设备管理图谱的基本原理图如下。
在这里插入图片描述

图模型构建

电力设备有发电机组、变电站、线路段、母线等相关设备组成。为了后文图谱演示需要，这里简化为母线、线路段、开关等，并引入生产厂商的信息，将其映射成点，并存储设备相关参数。将各设备之间的接线关系，厂家缺陷关系、日志产生关系映射成边。

接下来使用Galaxybase图数据库来创建数据模型，点类型和点属性如下表所示。

点类型	属性
电压等级限值	高电压限值、低电压限值等
母线	母线ID、母线基准电压等
开关	开关ID、起始设备ID、终止设备ID
手车	手车ID、是否开启等
线路段	线路段ID、线路段电流值、线路段电纳等
厂商	厂商ID、缺陷情况等
日志	日志时间、日志详情

边类型、起始点类型、终止点类型如下表所示。

边类型	起始点类型	终止点类型
连接	电压等级限值	母线
连接	母线	手车
连接	手车	开关、线路段
生产	厂商	母线、线路段、手车、开关
产生	线路段、开关	日志

电力设备管理模型如下图所示。
在这里插入图片描述

更多图模型构建方式请参考图构建。

图谱应用-日志溯源

电力企业为保障电网的稳定运行，需要对电力设备进行定期检修，对往期故障进行修复。而故障的产生往往伴随着大量的告警信息，如何从海里设备运行日志中识别出故障时间的关键日志，成为提升故障定位效率的关键。通过电力设备管理图谱，利用图算法对故障日志进行溯源，可快速发现相关告警日志，对易产生故障的行为提前预警。上文所建图模型中，我们将进行探查。

查询结果
事故日志显示，在2019年10月4日11时15分26秒，沙田站南沙I线204产生事故总信号复归，查询在同一时间点，其相邻线路段和设备产生的告警日志信息。具体查询结果如下图所示，在沙田站南沙I线204发生故障的同时，该开关还产生了分闸、复归等动作，其上游南宁Z 2055开关也产生了一系列告警日志，需对此类日志进行分析排查，做好设备事故的提前预警。
在这里插入图片描述

图谱应用-缺陷分析

在电力设备的检修过程中，发现某些设备存在同样的缺陷，可对其生产厂家进行追溯，并查询该厂家生产的其它设备，监测是否存在别的家族性缺陷，防范其造成后续电网运行故障，提高检修质量。上文所建图模型中，我们将进行探查。

查询结果
沙田站开关205检修发现，其瓷件有破裂且刀闸触头铸铝件部分有裂纹，排查发现具备同类损失的设备器件还有沙田站开关200、204，南宁站开关2056，沙田站母线220#1、220#2。我们将这些故障器件向上溯源，发现都是由江苏宝胜电气股份有限公司生产。查询其生产的其它设备，发现还存在导线断股、接头过热的家族性缺陷，需要警示工作人员及时更换器件，并重新选取供应商，避免电网损伤。

在这里插入图片描述

图谱应用-同停识别

在电力设备的检修过程中，其相接线路段或设备可能存在失压和停电风险，需要系统输出与检修设备母线相连的所有线路，形成相邻线路和母线的同停关系，提前做好电力的调度，避免发生局部断电事件。同时，检修人员也可排查同停线路设备损耗情况，提高工作效率。上文所建图模型中，我们将进行探查。

查询结果
由于沙田站开关205需要进行检修，利用电力设备图谱向上游溯源，找到其关联的母线，随后识别出与该母线项链的所有线路。具体查询结果如下图所示，沙田站开关205关联上游母线沙田站220kV#1，图谱识别到其下游关联线路为沙田站手车2061、2041、2071，这三条相邻线路与母线形成同停关系，需要电网人员提前做好电力调度规划。
在这里插入图片描述