基于互聯(lián)網的帶電檢測專家服務平臺設計

耿慶慶

（西安工程大學，陜西西安710048）

0 引言

帶電檢測技術能夠及時發(fā)現(xiàn)電力設備的安全隱患[1-3]，其是一種采用便攜式檢測設備，在電力設備運行的情況下，進行相應電氣、物理、化學等特征量的采集的手段。其目的是將檢測手段及診斷技術有效結合，將設備狀態(tài)及時準確地呈現(xiàn)給工作人員，能夠幫助工作人員對設備進行及時維護和檢修[4-5]。

本文在電力行業(yè)相關特點的基礎上結合電力設備檢測技術的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網的帶電檢測專家服務平臺設計方法，主要利用此平臺對輸變電設備進行集成化的診斷，對當前不一致的檢修模式進行重新組合，細化相關檢測與診斷流程。

1 帶電檢測專家服務平臺架構

該平臺根據(jù)服務檢測各流程環(huán)節(jié)打造一種信息化系統(tǒng)，其具有提高現(xiàn)場工作效率、組織專家協(xié)作、海量數(shù)據(jù)分析、快速出具報告、與專家友好互動等功能，系統(tǒng)共分為四層：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層、分析決策層、專家層。

數(shù)據(jù)采集層功能為數(shù)據(jù)信息收集，采集完成后集中放置于數(shù)據(jù)管理層，為分析決策層提供設備狀態(tài)評估分析基礎。此系統(tǒng)通過多種接口將采集到的數(shù)據(jù)內容與“專家團隊”“專業(yè)認證實驗室”“電力專家”“高校或電科院”等機構進行實時雙向互動，并制定統(tǒng)一的分析評估規(guī)則，最終形成狀態(tài)評估檢測報告。在此系統(tǒng)中，設備出現(xiàn)緊急異常時，系統(tǒng)將以短信或彩信的形式將報告內容發(fā)送至專家手機，同時專家可通過系統(tǒng)的人機界面直接登錄系統(tǒng)，了解管轄設備運行狀態(tài)和分析結果，并通過系統(tǒng)授權下載數(shù)據(jù)。系統(tǒng)也為專家提供智能手機的APP系統(tǒng)客戶端，起到實時有效與專家互動的效果。

2 帶電檢測專家服務平臺模塊設計

系統(tǒng)由Web端、手機APP、IED數(shù)據(jù)上傳、C/S采集服務器、數(shù)據(jù)診斷等五部分組成，各部分功能全景如圖1所示。每個系統(tǒng)結構由若干個模塊組成，從項目經理創(chuàng)建任務，到現(xiàn)場檢修人員接受任務，同步現(xiàn)場設備采集的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)融合，調用專家系統(tǒng)嵌入的診斷算法得出設備故障類型，同時給出相應的輔助檢修策略，現(xiàn)場請示技術指導或專家指導確定檢修方案，形成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)。分析結果將通過手機APP、短信、報告等輸送給公司。

2.1 Web端

圖1 帶電檢測專家服務平臺功能模塊

Web端的功能模塊包括信息展示、預報警、診斷分析、帶電檢測過程管理、基本信息管理五大部分。其中信息展示和故障報警是本部分的核心，數(shù)據(jù)展示包含多種形式，應根據(jù)設備帶電檢測數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)量，除了最基礎的數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)報表、紅外成像圖、局部放電譜圖、儀表式數(shù)據(jù)圖等方式外，還可以通過設備導航實現(xiàn)設備信息的綜合展示功能。在故障報警功能部分根據(jù)客戶的管轄范圍，布置設備地理信息圖，該地圖可顯示各牽引站所在的位置是否有設備存在故障。設備的報警信息采用多種模式進行展示，一是針對整個變電站的故障報警信息匯總圖，二是單個設備信息的綜合展示功能中應包含故障報警項。通過點擊變電站的故障報警信息匯總圖中的指定設備，可順利跳轉到單個設備信息的綜合展示頁面。

2.2 數(shù)據(jù)采集服務器

數(shù)據(jù)采集服務器的主要功能包括：（1）采集帶電檢測數(shù)據(jù)，對接帶電檢測IED；（2）采集在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，對接在線監(jiān)測IED；（3）數(shù)據(jù)分析與故障診斷；（4）數(shù)據(jù)入庫；（5）采集數(shù)據(jù)命令配置。數(shù)據(jù)采集服務器包括數(shù)據(jù)采集客戶端和數(shù)據(jù)采集服務器兩部分。其中，客戶端功能包含連接服務器、參數(shù)設置、手動/自動上傳、下載更新、工作日志、兼容多種檢測設備、無線通信等，服務端功能包含啟停服務、參數(shù)設置、IED設備通信、客戶端數(shù)據(jù)通信、故障診斷算法、數(shù)據(jù)入庫、手機APP通信、兼容多種檢測設備、工作日志等。

2.3 移動端APP功能

移動端APP軟件主要包含兩大功能，分別是運行數(shù)據(jù)展示和巡檢過程監(jiān)控。其中運行數(shù)據(jù)展示即一個簡化的Web端，具有遠程瀏覽、數(shù)據(jù)展示、報警等功能，但沒有遠程參數(shù)設置功能。巡檢過程監(jiān)控：檢測人員在檢測現(xiàn)場，使用檢測版APP錄入檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場工作照片，數(shù)據(jù)緩存至本地，上傳至后臺服務器后，客戶通過客戶端瀏覽檢測數(shù)據(jù)、任務進度及現(xiàn)場工作情況；檢測人員將采集到的數(shù)據(jù)錄入APP，上傳至服務器。檢測人員可以查看與其相關的任務信息。

2.4 IED智能檢測模塊

IED智能檢測模塊是智能變電站中的關鍵設備，在電力在線監(jiān)測及帶電檢測系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，通過對過程層采集的數(shù)據(jù)信息進行分析和處理獲得各種狀態(tài)參數(shù)，并按照IEC 61850等標準協(xié)議將上述狀態(tài)參數(shù)上傳至站控層。服務器系統(tǒng)與IED智能終端進行通信，向IED智能終端下發(fā)命令和獲取IED智能終端上傳數(shù)據(jù)。IED智能終端連接服務器TCP/UDP服務，或者調用Web Service服務，與服務器進行命令交互與數(shù)據(jù)交互。

2.5 故障診斷

由于傳統(tǒng)的故障判定方法依靠經驗，不能很好地反映設備狀態(tài)和特征量之間復雜的非線性關系，故系統(tǒng)中嵌入閾值判斷和打分法難以適用于復雜的診斷工況。帶電檢測云服務平臺引入人工智能診斷算法為電力設備故障診斷注入了新鮮的血液，其很好地描述了故障特征和故障類型之間的非線性關系，使得像以變壓器油中溶解氣體含量分析結果為基礎的變壓器故障診斷技術，由依靠經驗的傳統(tǒng)故障診斷方法逐漸升級到人工智能技術為特征的高級診斷能力。因此云服務平臺的診斷環(huán)節(jié)中可采用kNN算法、BP神經網絡算法、CART分類與回歸樹算法對電力設備狀態(tài)作進一步分析，并可迅速給出判定結果和分析依據(jù)，為平臺的專家人員準確分析狀態(tài)提供了關鍵支撐與核心技術。數(shù)據(jù)診斷部分是云服務系統(tǒng)的核心，其根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)對當前設備的狀態(tài)進行診斷，并做出相應的壽命預測以及狀態(tài)評估。

3 結語

本文在電力行業(yè)相關特點的基礎上結合電力設備檢測技術的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網的帶電檢測專家服務平臺設計方法，并重點對Web端、手機APP、IED數(shù)據(jù)上傳、C/S采集服務器、數(shù)據(jù)診斷五大功能模塊功能及設計思路進行了分析。