劉佳鑫,杜 威
(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110006)
基于PMS 2.0的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
劉佳鑫,杜 威
(國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110006)
帶電檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備潛伏性運(yùn)行隱患的有效手段,然而傳統(tǒng)的帶電檢測(cè)系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)滯后、可靠性不高等問(wèn)題。介紹一種基于PMS 2.0的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)由電力內(nèi)網(wǎng)Web端和離線客戶端構(gòu)成,具有高度的靈活性、安全性和可擴(kuò)展性。此外,該系統(tǒng)采用解耦建模、信息集成、數(shù)據(jù)挖掘等分析和設(shè)計(jì)方法,使帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理更加實(shí)用化、智能化。
帶電檢測(cè);PMS;Web數(shù)據(jù)庫(kù);數(shù)據(jù)管理
近年來(lái),電網(wǎng)設(shè)備檢修經(jīng)歷了由故障檢修到定期檢修再到狀態(tài)檢修的發(fā)展過(guò)程。帶電檢測(cè)作為狀態(tài)檢測(cè)的重要分支,由于其無(wú)需停電,測(cè)試時(shí)間短,對(duì)傳感器和測(cè)試儀器可靠性要求不高等諸多優(yōu)點(diǎn),得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。帶電檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為重要的設(shè)備狀態(tài)表征參量,已成為開(kāi)展電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。
現(xiàn)階段,帶電檢測(cè)更多依賴于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員手工記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種方式下不便于對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔、統(tǒng)計(jì)和分析。隨著電力系統(tǒng)信息化的深入推進(jìn),部分網(wǎng)省開(kāi)發(fā)了信息系統(tǒng)對(duì)帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施管理[1-3],但存在較多問(wèn)題:試驗(yàn)數(shù)據(jù)需在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境錄入,數(shù)據(jù)時(shí)效性不高;隨著帶電檢測(cè)項(xiàng)目類(lèi)型和指標(biāo)的不斷增加,系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性明顯不足;數(shù)據(jù)利用水平不高,對(duì)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)支持力度有限。
本文所介紹的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用了內(nèi)網(wǎng)Web端和離線客戶端相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式。通過(guò)對(duì)PMS 2.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的二次開(kāi)發(fā),將帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測(cè)、檢修試驗(yàn)、運(yùn)行巡視數(shù)據(jù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),并最終為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供支持。
隨著傳感技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等綜合智能系統(tǒng)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷中的應(yīng)用,狀態(tài)檢修已成為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。狀態(tài)檢修是依靠先進(jìn)檢測(cè)手段和試驗(yàn)技術(shù)采集電氣設(shè)備各種數(shù)據(jù)信息,根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行工況綜合分析判斷后,確定設(shè)備檢修周期和項(xiàng)目[4]。狀態(tài)檢修有助于提高設(shè)備可用率,減少檢修工作量,保障電網(wǎng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
狀態(tài)監(jiān)測(cè)是狀態(tài)檢修模式的重要手段,可以歸納為在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)兩類(lèi)技術(shù)。在線監(jiān)測(cè)通過(guò)安裝于電網(wǎng)設(shè)備上的各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀表,對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)并上傳監(jiān)測(cè)平臺(tái),具有較高的實(shí)時(shí)性。然而,在線監(jiān)測(cè)在方法和標(biāo)準(zhǔn)上還尚不成熟,且監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)維困難,數(shù)據(jù)可靠性不足,因此其發(fā)展具有一定局限性,目前僅少數(shù)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)具備可以實(shí)施在線監(jiān)測(cè)的條件。帶電檢測(cè)通常運(yùn)用便攜式儀器儀表,對(duì)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行短時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。目前帶電檢測(cè)技術(shù)發(fā)展日趨完善,檢測(cè)手段豐富,數(shù)據(jù)可靠性高,使得帶電檢測(cè)的范圍和精度不斷提升,其實(shí)用化的特點(diǎn)對(duì)于狀態(tài)檢修尤為重要[5-6],而與信息系統(tǒng)的融合將使其借助于智能化的優(yōu)勢(shì)飛速發(fā)展。
國(guó)網(wǎng)設(shè)備(資產(chǎn))運(yùn)維精益管理系統(tǒng)PMS 2.0是覆蓋電網(wǎng)生產(chǎn)全過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以設(shè)備管理為核心,以運(yùn)檢業(yè)務(wù)為導(dǎo)向,充分突出運(yùn)檢環(huán)節(jié)實(shí)物資產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)維項(xiàng)目精益化管理的工作重點(diǎn);通過(guò)運(yùn)維項(xiàng)目主線和檢修設(shè)備實(shí)物資產(chǎn)主線相互銜接,通過(guò)運(yùn)維項(xiàng)目管理、檢修設(shè)備實(shí)物資產(chǎn)有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)從運(yùn)維項(xiàng)目立項(xiàng)、實(shí)施到檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬的閉環(huán)聯(lián)動(dòng);建立全面的設(shè)備、運(yùn)行、評(píng)價(jià)體系和相關(guān)業(yè)務(wù)流程,對(duì)實(shí)現(xiàn)集約化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理,提高運(yùn)行管理水平,推動(dòng)設(shè)備管理向資產(chǎn)管理、設(shè)備管理向電網(wǎng)管理的兩個(gè)轉(zhuǎn)變,具有十分重要的意義。
缺陷管理是對(duì)運(yùn)行巡視、檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)等工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷進(jìn)行記錄和管理,跟蹤管理電網(wǎng)設(shè)備從發(fā)現(xiàn)缺陷到消除缺陷的整個(gè)過(guò)程。運(yùn)用PMS系統(tǒng),做好缺陷管理,掌控設(shè)備的健康水平,對(duì)運(yùn)行工作中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)設(shè)備缺陷管理流程,做到真實(shí)準(zhǔn)確反映設(shè)備缺陷情況。
帶電檢測(cè)是狀態(tài)檢修的主要業(yè)務(wù)環(huán)節(jié),能夠幫助收集設(shè)備狀態(tài)信息。將帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與設(shè)備狀態(tài)信息收集環(huán)節(jié)建立連接,能夠及時(shí)對(duì)設(shè)備故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警和診斷,有助于設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)、檢修決策建議和狀態(tài)檢修計(jì)劃的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)PMS系統(tǒng)的深化運(yùn)用。PMS 2.0系統(tǒng)設(shè)備動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)流程如圖1所示。
圖1 PMS 2.0系統(tǒng)設(shè)備動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)流程
3.1 總體架構(gòu)
帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體上分為內(nèi)網(wǎng)Web端和離線客戶端兩大部分,其總體架構(gòu)如圖2所示。該架構(gòu)的數(shù)據(jù)流向大致如下。
a.試驗(yàn)前,試驗(yàn)人員將本次試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬和檢測(cè)項(xiàng)配置文件從內(nèi)網(wǎng)Web端導(dǎo)出,并導(dǎo)入離線客戶端。
b.試驗(yàn)人員通過(guò)客戶端程序在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)錄入試驗(yàn)數(shù)據(jù),并通過(guò)安全移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)將數(shù)據(jù)加密并壓縮傳輸至內(nèi)網(wǎng)環(huán)境。
c.試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)網(wǎng)Web端解析入庫(kù),生成檢測(cè)報(bào)告,并實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的集中管理和分析調(diào)用。
這種設(shè)計(jì)具有較好的靈活性、安全性和時(shí)效性,可以提高專(zhuān)業(yè)人員的工作效率,對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)提供了良好支撐。
圖2 帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體方案
3.1.1 電力內(nèi)網(wǎng)Web端
電力內(nèi)網(wǎng)Web端是帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主站端,Web端前臺(tái)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)配置導(dǎo)出、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、任務(wù)管理和報(bào)告生成等功能,并集成了數(shù)據(jù)的集中管理和分析調(diào)用功能。Web端后臺(tái)負(fù)責(zé)管理PMS臺(tái)賬數(shù)據(jù)庫(kù)和帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
a.配置導(dǎo)出模塊:負(fù)責(zé)將被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬信息和檢測(cè)項(xiàng)配置導(dǎo)出,供離線客戶端導(dǎo)入使用。
b.數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊:負(fù)責(zé)將試驗(yàn)任務(wù)和數(shù)據(jù)壓縮包解析并導(dǎo)入帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)(自動(dòng)錄入)。
c.任務(wù)管理模塊:負(fù)責(zé)提供試驗(yàn)任務(wù)的查看、編輯和刪除功能以及Web界面下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入功能(手動(dòng)錄入)。
d.報(bào)告生成模塊:數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)確認(rèn)無(wú)誤后,負(fù)責(zé)根據(jù)模板生成檢測(cè)報(bào)告。
e.集中管理功能:通過(guò)后臺(tái)專(zhuān)業(yè)算法,定期對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。
f.分析調(diào)用功能:通過(guò)Web Service平臺(tái)對(duì)外開(kāi)放接口調(diào)用。
3.1.2 離線客戶端
離線客戶端利用平板電腦作為終端平臺(tái),跟隨試驗(yàn)人員進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),可靈活實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入。離線端程序采用輕型數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite[7],資源占用率低且處理速度快,配置靈活方便。SQLite中僅保存被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬、檢測(cè)項(xiàng)配置等元數(shù)據(jù),試驗(yàn)數(shù)據(jù)和附件均保存在本地文件系統(tǒng)的同一文件目錄下。離線客戶端提供配置導(dǎo)入、數(shù)據(jù)錄入、任務(wù)管理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等模塊。
a.配置導(dǎo)入模塊:負(fù)責(zé)導(dǎo)入Web端生成的被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬和檢測(cè)項(xiàng)配置,并在本地的SQLite元數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行更新。
b.數(shù)據(jù)錄入模塊:由試驗(yàn)人員選擇被檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)類(lèi)型,隨后錄入相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
c.任務(wù)管理模塊:負(fù)責(zé)提供試驗(yàn)任務(wù)的查看和編輯功能。
d.數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊:負(fù)責(zé)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)和附件打包并壓縮,供Web端解析。
3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建模
帶電檢測(cè)涵蓋的設(shè)備類(lèi)型廣,檢測(cè)手段豐富,隨著帶電檢測(cè)工作實(shí)際的發(fā)展,設(shè)備類(lèi)型和檢測(cè)指標(biāo)還會(huì)不斷增加,因此在數(shù)據(jù)庫(kù)建模時(shí),既要全面涵蓋現(xiàn)有檢測(cè)類(lèi)型和檢測(cè)項(xiàng)目,還要考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)模型的可擴(kuò)展性。以被檢測(cè)設(shè)備為依據(jù),可以分為SF6斷路器、組合電器、開(kāi)關(guān)柜、變壓器等17類(lèi)交直流變電設(shè)備;以檢測(cè)指標(biāo)為依據(jù),可分為紅外、紫外、局放和SF6檢測(cè)等20余種帶電檢測(cè)項(xiàng)目。被檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。
本系統(tǒng)中Web端帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)模型如圖3所示。設(shè)備類(lèi)型與檢測(cè)項(xiàng)定義之間經(jīng)過(guò)解耦處理,根據(jù)表1所示的設(shè)備與檢測(cè)項(xiàng)映射表重新建立關(guān)聯(lián)。這種設(shè)計(jì)使得前臺(tái)展示頁(yè)面具有通用性,當(dāng)設(shè)備類(lèi)型或檢測(cè)項(xiàng)需要增加或變更時(shí),只需進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)庫(kù)操作(添加記錄、新建數(shù)據(jù)表)即可,因此系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大大提高。此外,將檢測(cè)項(xiàng)定義表與檢測(cè)項(xiàng)字段定義表分離,使得系統(tǒng)的靈活性大大增強(qiáng)。Web端前臺(tái)頁(yè)面可以實(shí)現(xiàn)查詢和編輯功能,而客戶端前臺(tái)頁(yè)面只能實(shí)現(xiàn)查詢功能,每次試驗(yàn)前通過(guò)Web端導(dǎo)出的配置文件對(duì)離線客戶端進(jìn)行同步。離線端的輕型SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)只存儲(chǔ)元數(shù)據(jù),如臺(tái)賬表、設(shè)備類(lèi)型表、檢測(cè)項(xiàng)定義表、檢測(cè)項(xiàng)字段定義表、映射關(guān)系表等,不僅占用資源少,而且真正實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。
3.3 平臺(tái)間交互
系統(tǒng)包括Web端和離線客戶端兩大作業(yè)平臺(tái),平臺(tái)間的數(shù)據(jù)交互采用XML報(bào)文格式,導(dǎo)出文件均加密壓縮并通過(guò)安全存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行交互,同時(shí)兼顧了功能、性能和安全性。Web端導(dǎo)出的配置文件包含被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬和檢測(cè)項(xiàng)定義2項(xiàng)。被檢測(cè)設(shè)備臺(tái)賬報(bào)文格式為網(wǎng)省—地市—變電站—設(shè)備類(lèi)型—設(shè)備的多層次樹(shù)形結(jié)構(gòu),如圖4所示。變電站臺(tái)賬導(dǎo)出權(quán)限將受到限制,并且導(dǎo)出行為將生成日志表。檢測(cè)項(xiàng)定義文件包含檢測(cè)項(xiàng)和檢測(cè)項(xiàng)字段的名稱(chēng)、編碼、類(lèi)型和單位等信息,其文件頭部包含版本信息。當(dāng)客戶端導(dǎo)入配置文件時(shí),設(shè)備臺(tái)賬直接逐條導(dǎo)入并進(jìn)行覆蓋,而檢測(cè)項(xiàng)定義文件只導(dǎo)入版本號(hào)較新的配置文件并覆蓋舊版本。
客戶端的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能將導(dǎo)出一個(gè)包含多個(gè)任務(wù)文件夾的壓縮包,每個(gè)任務(wù)文件夾里存放任務(wù)對(duì)應(yīng)的被檢測(cè)設(shè)備信息、檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及附件等文件。每個(gè)文件含有一個(gè)唯一編碼,格式為YYYYM?MDD-h(huán)hmmss-rand,即年月日時(shí)分秒以及隨機(jī)數(shù)。附件類(lèi)型包括圖像、視頻、波形等,支持jpg/gif/avi/rmvb/txt等常見(jiàn)格式。
表1 被檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)項(xiàng)目(部分)映射表
圖3 Web端帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)模型
圖4 設(shè)備臺(tái)賬信息樹(shù)形結(jié)構(gòu)圖
3.4 高級(jí)應(yīng)用
帶電檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有助于了解設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài),從而為設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)提供必要依據(jù)。目前,該系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備缺陷的初步定位,并與PMS 2.0系統(tǒng)的缺陷管理模塊對(duì)接,綜合設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、檢修試驗(yàn)和運(yùn)行巡視數(shù)據(jù)等對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行高級(jí)分析校驗(yàn)[7],設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的結(jié)果將最終在PMS 2.0系統(tǒng)生成輔助決策建議。今后考慮進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)時(shí)效性,計(jì)劃利用更加復(fù)雜的算法模型和專(zhuān)家規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘,以提高設(shè)備缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確度。
本文提出基于PMS 2.0的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),緊密契合帶電檢測(cè)的專(zhuān)業(yè)需求和特點(diǎn),采用了內(nèi)網(wǎng)Web端和離線客戶端相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式,在靈活性、安全性和可擴(kuò)展性等方面均進(jìn)行了充分優(yōu)化。通過(guò)對(duì)PMS 2.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)將帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測(cè)、檢修、運(yùn)行等數(shù)據(jù)深度整合并深入挖掘,最大程度地提高帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)的利用水平,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),并最終為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供支持。
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Data Management System for Live Detection Based on PMS 2.0
LIU Jia?xin,DU Wei
(Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.,Ltd.,Shenyang,Liaoning 110006,China)
Live detection is an effective means to find latent operation risk of grid equipment.However,traditional live detection sys?tem has problems such as data delay and low reliability.This paper presents a scheme of data management system for live detection based on PMS 2.0.This system,with a high degree of flexibility,security and extendibility,can be structured into an intranet Web side and an offline client side.Furthermore,this system adopts analysis and design methods,including decoupling modeling,infor?mation integration and data mining,to make data management for live detection more practical and intelligent.
Live detection;PMS;Web database;Data management
TM73
A
1004-7913(2015)04-0046-04
劉佳鑫(1985—),男,工程師,主要從事高壓開(kāi)關(guān)及帶電檢測(cè)技術(shù)研究工作。
2014-12-20)