GNSS電力線路巡檢與現(xiàn)場(chǎng)故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)線路巡檢配備的產(chǎn)品安裝復(fù)雜，長(zhǎng)期暴露在野外，容易遭到損壞，不便于有效的管理等問題，文章設(shè)計(jì)了GNSS線路巡檢與故障診斷系統(tǒng)。介紹了該系統(tǒng)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則，詳細(xì)說明了系統(tǒng)軟件和嵌入式軟件的功能，最后提出開發(fā)和利用移動(dòng)用戶端設(shè)備也具有廣闊的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】GNSS；電力；巡檢；系統(tǒng)

1.引言

線路巡檢管理是有效保證輸配（變）電線路及其設(shè)備安全的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。通過巡視檢查來掌握線路運(yùn)行狀況及周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危機(jī)線路安全的隱患，提出具體的檢修內(nèi)容，以便及時(shí)消除缺陷，預(yù)防事故發(fā)生，或?qū)⒐收舷拗圃谧钚》秶?，保證輸配（變）電線路的安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到電力系統(tǒng)“安全、經(jīng)濟(jì)、多供、少損”的運(yùn)行目標(biāo)。

傳統(tǒng)線路巡檢普遍采用的是人工巡視、手工紙介質(zhì)記錄的工作方式，該方式存在著人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺陷。為了保證線路巡檢順利進(jìn)行，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，改革傳統(tǒng)落后巡檢方式的呼聲越來越高。為此，利用信息鈕、信息螺栓和條形碼等較為先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理，盡可能杜絕人為因素的影響，使即時(shí)、定性、定量、客觀地考核巡檢人員的工作成為可能。然而，上述產(chǎn)品安裝復(fù)雜，而且長(zhǎng)期暴露在野外，容易遭到損壞，不便于有效的管理。另外，填寫缺陷票仍舊由巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)手工完成，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且缺陷票填寫內(nèi)容不規(guī)范，使得線路缺陷匯總分析的工作量沒有實(shí)質(zhì)性的減少，從而影響了線路巡檢管理效率的進(jìn)一步提高。針對(duì)上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了GNSS線路巡檢與故障診斷系統(tǒng)，保證了線路和設(shè)備的正?？煽窟\(yùn)行。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）線路資料信息齊全，操作簡(jiǎn)單，使用方便。

（2）可實(shí)現(xiàn)米級(jí)或亞米級(jí)定位，精度高，可真正有效地解決人工尋仙的到位問題。

（3）采用開放式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可與其他系統(tǒng)共享信息資源。

（4）通過用戶及操作權(quán)限的管理，確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

（5）實(shí)時(shí)采集巡線到位信息，檢查巡線到位情況。

（6）對(duì)線路和桿塔進(jìn)行規(guī)范化的集中管理。

（7）使用方便，不需要額外的安裝和維護(hù)費(fèi)用。

（8）內(nèi)置導(dǎo)航電子地圖或衛(wèi)星遙感影像圖以及電力線專題圖，直觀反映線路的狀況，修改、維護(hù)非常方便。

（9）良好的擴(kuò)展升級(jí)功能，保持良好的系統(tǒng)兼容性和擴(kuò)容性。

（10）實(shí)現(xiàn)電子化、信息化、智能化線路巡檢，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

先進(jìn)性：系統(tǒng)基于先進(jìn)的硬件架構(gòu)和軟件平臺(tái)，創(chuàng)造性地集成了當(dāng)今全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、遙感，地理信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)通信和嵌入式技術(shù)，最大限度地保證了系統(tǒng)的整體先進(jìn)性。

可靠性：系統(tǒng)硬件采用IP67和IP45的三防工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，滿足野外惡劣工作環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠運(yùn)行的要求；在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中充分考慮信息安全、用戶接口管理等相關(guān)技術(shù)，保證系統(tǒng)具有超強(qiáng)容錯(cuò)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

開放性：系統(tǒng)基于開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)模式，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)操作、產(chǎn)品的集成和開發(fā)工具都遵循業(yè)界主流標(biāo)準(zhǔn)，確保與現(xiàn)有MIS和其他電力自動(dòng)化系統(tǒng)的平滑過渡和無縫連接，充分體現(xiàn)系統(tǒng)全面的開放性。

擴(kuò)展性：系統(tǒng)硬件工作方式多樣，既有以數(shù)據(jù)采集為主要功能的GNSS/GIS數(shù)據(jù)采集器，也有以空間信息分析為主的移動(dòng)GNSS/GIS平臺(tái)手持設(shè)備，功能配置靈活；模塊化和層次化的軟件模式使系統(tǒng)可方便地進(jìn)行升級(jí)和外部擴(kuò)展，不斷滿足用戶的個(gè)性化需求。

易用性：基于人性化的圖形操作界面，簡(jiǎn)潔、友好、直觀，用戶易學(xué)易用。

4.系統(tǒng)軟件和嵌入式軟件功能

按照模塊化的軟件設(shè)計(jì)原則，覆蓋供電生產(chǎn)管理各個(gè)方面?？砂凑掌涓髯灾螛I(yè)務(wù)的類別劃分為幾組，包括AM/FM/GIS基本功能、檢修維護(hù)類業(yè)務(wù)功能、調(diào)度運(yùn)行類業(yè)務(wù)功能和其他業(yè)務(wù)功能。

4.1 AM/FM/GIS基本功能

（1）圖形瀏覽功能

該功能包括漫游、放縮、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等；分層管理和顯示不同類別的圖形信息，能夠靈活設(shè)置并保存各圖層的顯示控制參數(shù)；支持線路名稱、村鎮(zhèn)、導(dǎo)線型號(hào)等信息的動(dòng)態(tài)顯示；沿路跟蹤功能，可沿道路、線路路徑自動(dòng)瀏覽，追查有關(guān)信息。

（2）電網(wǎng)編輯建模

提供豐富完備、專用定制的編輯建模工具，可方便地建立變電站、開閉所、配電室、電桿、電纜、高壓用戶、低壓臺(tái)區(qū)等各種電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的圖形和拓?fù)??？焖黉浫敫鞣N設(shè)備設(shè)施的資料臺(tái)賬，并建立屬性資料與圖形拓?fù)渲g的關(guān)聯(lián)關(guān)系。此外，還提供多種自動(dòng)錄入工具，數(shù)據(jù)一致性檢查工具及線路變更處理工具等。

（3）電網(wǎng)基本分析

在“數(shù)字電網(wǎng)模型”上分析既定運(yùn)行方式下的通電和停電區(qū)域，能夠查找線路的電源起點(diǎn)并計(jì)算線路的供電范圍及半徑，能夠?qū)Ω骶€路分別采用不同顏色進(jìn)行著色、清晰觀察各線路的分布及連接情況。

（4）專題圖生成

依據(jù)“數(shù)字電網(wǎng)模型”中記錄的完整電網(wǎng)信息，自動(dòng)生成多種關(guān)注側(cè)重點(diǎn)不同的專題圖：網(wǎng)絡(luò)圖、饋線接線圖、電源圖等。支持對(duì)各種裝題圖出圖規(guī)則的用戶定制，并能夠?qū)ι傻膶ｎ}圖進(jìn)行自動(dòng)規(guī)整美化。此外，還提供各種專題圖的編輯、調(diào)整、修飾工具。

4.2 巡檢維護(hù)類業(yè)務(wù)功能

（1）報(bào)修故障定位分析

依據(jù)故障報(bào)修點(diǎn)所在地理區(qū)域，快速查詢?yōu)槠涔╇姷木€路分支，并能夠通過對(duì)多個(gè)在同一時(shí)段內(nèi)報(bào)修并且地理位置臨近的報(bào)修點(diǎn)進(jìn)行綜合供電拓?fù)浞治?、推斷引發(fā)共同故障的設(shè)備或線路段。在推斷過程中，還能夠查詢嫌疑故障設(shè)備或線路的歷史故障記錄，為分析決策提供參考。

（2）設(shè)備檢修管理

對(duì)電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的大修、小修、臨修進(jìn)行管理。能夠支持各種檢修計(jì)劃的制定、審批及發(fā)布，能夠按設(shè)定檢修規(guī)則篩選需要檢修的設(shè)備，還能夠管理各種檢修記錄、查詢?cè)O(shè)備的歷史檢修情況等，統(tǒng)計(jì)設(shè)備的完好率、檢修率等。

（3）設(shè)備試驗(yàn)管理

對(duì)各種電力設(shè)備設(shè)施的試驗(yàn)記錄及報(bào)告進(jìn)行管理，能夠按設(shè)備的試驗(yàn)周期及試驗(yàn)歷史記錄自動(dòng)搜索需進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)備，以輔助試驗(yàn)計(jì)劃的制定。此外，還支持對(duì)設(shè)備試驗(yàn)記錄的智能分析，為進(jìn)一步開展?fàn)顟B(tài)檢修提供支持。

（4）設(shè)備評(píng)級(jí)管理

能夠?qū)υO(shè)備或線路評(píng)級(jí)時(shí)，快速查詢統(tǒng)計(jì)設(shè)備的基本參數(shù)及其在特定時(shí)間段內(nèi)的檢修、試驗(yàn)、缺陷等記錄。為評(píng)級(jí)決策提供全面準(zhǔn)確的信息支持、能夠按特定規(guī)則對(duì)設(shè)備或線路進(jìn)行自動(dòng)智能初步評(píng)級(jí)，供評(píng)級(jí)決策參考。

4.3 調(diào)度運(yùn)行類業(yè)務(wù)功能

（1）運(yùn)行模擬

在“數(shù)字電網(wǎng)模型”上對(duì)線路開關(guān)、房?jī)?nèi)開關(guān)燈設(shè)備進(jìn)行開合模擬操作，能夠依據(jù)開關(guān)開合狀態(tài)的變化，迅速自動(dòng)重構(gòu)網(wǎng)架，計(jì)算設(shè)備狀態(tài)改變后的電網(wǎng)運(yùn)行情況，突出顯示受影響的區(qū)域。

（2）轉(zhuǎn)供電方案分析

在需停電檢修或在發(fā)生故障停電時(shí)，依據(jù)“數(shù)字電網(wǎng)模型”中記錄的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及線路的負(fù)荷情況，分析可行的裝供電方案。對(duì)于存在多個(gè)可行方案的情況，還能夠?qū)Ω鞣桨覆僮鬟^程模擬，并對(duì)其他線路代供負(fù)荷的情況進(jìn)行分析，協(xié)助用戶確定其中的最佳方案。

（3）實(shí)時(shí)信息管理

接入調(diào)度自動(dòng)化和配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)信息，并由調(diào)度人員及時(shí)地手工補(bǔ)充設(shè)置因自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)不全或尚未建設(shè)而采集不到的開關(guān)動(dòng)作信息，維護(hù)一套基于地理背景的電網(wǎng)實(shí)時(shí)供電狀況。

（4）負(fù)荷分析及預(yù)測(cè)

接入負(fù)控系統(tǒng)中的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，在“數(shù)字電網(wǎng)模型”上進(jìn)行負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)分析、區(qū)域負(fù)荷分析或線路分析、自動(dòng)生成相應(yīng)的負(fù)荷總和圖、密度圖等，還能夠依據(jù)用電負(fù)荷的歷史記錄，按多種數(shù)學(xué)模型對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行短期和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。

4.4 其他業(yè)務(wù)功能

（1）重要用戶管理

記錄和管理重要電力用戶的基本資料、地理位置及供電方式等信息，能夠依據(jù)停電計(jì)劃自動(dòng)分析受到影響的重要用戶并為他們發(fā)送短信進(jìn)行停電通知，并能夠輔助分析重要用戶的用電特征而為營(yíng)銷決策提供幫助。

（2）用戶報(bào)修管理

在接到用戶報(bào)修電話后，通過用戶編碼查詢、村鎮(zhèn)查詢、路名查詢、重要建筑物查詢等多種方式迅速確定用戶報(bào)修的位置。進(jìn)而，能夠依據(jù)用戶報(bào)修位置，結(jié)合計(jì)劃停電等信息進(jìn)行停電綜合分析，迅速給出可能的故障點(diǎn)及故障原因，以便安排搶修工作。

5.業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)流程圖

6.展望

GNSS線路巡檢與故障診斷系統(tǒng)是利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)廣域或區(qū)域電力線路和設(shè)備進(jìn)行巡邏和檢查，保證了電力巡檢線路和設(shè)備的正常可靠運(yùn)行。下一步可以開發(fā)移動(dòng)端，如巡線員采用手持型GNSS設(shè)備，通過記錄航點(diǎn)和航跡的方式來保存巡線員的巡邏軌跡，GNSS手持機(jī)自動(dòng)記錄巡檢任務(wù)的時(shí)間和空間位置，以作為檢驗(yàn)工作有效性的依據(jù)。如果GNSS設(shè)備加載嵌入式GIS軟件，還能現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障分析，這樣會(huì)大大減輕巡線人員的工作壓力。

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