基于自動檢測系統(tǒng)的繼電保護移動運維平臺研究

張良武 楊帥 南東亮 周杰 鄧劍偉

摘要：針對現(xiàn)場二次設(shè)備運維，提出了一套基于自動檢測系統(tǒng)的繼電保護移動運維平臺。自動化檢測技術(shù)能夠自動對二次設(shè)備進行檢測，自動生成設(shè)備檢驗報告，提高現(xiàn)場人員的工作效率;利用技術(shù)手段，自動化檢測系統(tǒng)能夠?qū)⑺鶛z測的結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳入移動運維平臺;移動運維平臺可通過內(nèi)部驗收管理、檢驗管理模塊對信息進行處理，也可作為二次設(shè)備評價系統(tǒng)的評價因素，對于二次設(shè)備的管理有著積極的作用，同時也減輕了一線人員的工作負(fù)擔(dān)。基于對二次設(shè)備自動化檢測系統(tǒng)、移動運維管理平臺和二次設(shè)備隱患風(fēng)險評價系統(tǒng)優(yōu)點和特點的分析，可以得出結(jié)論：基于自動檢測系統(tǒng)的移動運維平臺具備可行性。

關(guān)鍵詞：移動運維平臺;二次設(shè)備;自動化檢測;評價

0? ? 引言

當(dāng)前，繼電保護主要依靠人工進行測試，在測試過程中，人工操作繼電保護測試儀需要根據(jù)不同的保護試驗不斷調(diào)整接線及各種量值，不僅過程繁瑣，容易出錯，還考驗現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗水平和細(xì)致程度;同時，由于試驗過程繁瑣，試驗結(jié)束后填寫試驗結(jié)果報告也會耗費大量的時間，給一線人員帶來了極大的負(fù)擔(dān)。因此，自動測試系統(tǒng)可以給一線人員帶來極大的幫助。

在二次設(shè)備管理方面，常規(guī)的管理是收集各個二次設(shè)備的具體信息，由班組傳達至市再至省公司，整個過程極其繁雜，同時由于二次設(shè)備數(shù)量十分龐大，以新疆為例，二次保護裝置多達2萬多套，傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計方法將耗費大量的時間，并且在統(tǒng)計過程中容易發(fā)生缺項、漏項，降低了數(shù)據(jù)的真實性、可靠性。采用基于無線終端的移動運維平臺，不僅簡化了工作，同時也提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

本文探討了將繼電保護自動檢測系統(tǒng)和移動運維平臺兩者的優(yōu)點相結(jié)合的可行性，即將繼電保護自動測試過程中的數(shù)據(jù)直接通過網(wǎng)絡(luò)上傳，通過移動運維平臺的驗收管理模塊、檢驗管理模塊對數(shù)據(jù)進行處理;同時，對移動運維平臺也可增加二次設(shè)備風(fēng)險評價系統(tǒng)，直接將自動測試的結(jié)果導(dǎo)入評價系統(tǒng)，做到信息的一次收集、多次使用，不僅減輕了一線人員的負(fù)擔(dān)，同時也提高了工作質(zhì)量。

1? ? 繼電保護自動檢測系統(tǒng)

繼電保護自動檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的檢測任務(wù)添加模板，也能夠不斷修改模板以滿足現(xiàn)場實際需求，同時能夠標(biāo)準(zhǔn)化、自動化地進行檢測，在測試完成之后，能夠自動生成標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的檢測報告;通過制作不同的保護模板，在面對不同的保護裝置類型、不同的生產(chǎn)廠家時，也能夠滿足需求。

繼電保護自動檢測系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩部分組成。硬件部分體現(xiàn)了自動化檢測系統(tǒng)的整體布局，實現(xiàn)了檢測控制端與被檢測系統(tǒng)之間的有效隔離;而軟件部分則為檢測系統(tǒng)的核心，通過分層結(jié)構(gòu)、多模塊之間的相互配合運行，實現(xiàn)檢測被測設(shè)備的功能。

自動化檢測的硬件部分主要包括：

（1）測試端：一般為PC電腦，主要進行軟件的使用。

（2）交換機：檢測過程中各種信息交互的通道。

（3）測試儀：常規(guī)的繼電保護測試儀，用于給被測裝置施加量。

（4）被測裝置：需要被檢測的繼電保護裝置。

自動檢測系統(tǒng)可以通過測試端對測試內(nèi)容進行修改、確定，在各項準(zhǔn)備工作完成后發(fā)令，由網(wǎng)線通過交換機對測試儀指令進行傳輸，測試儀通過已經(jīng)連接好的檢測線對被測裝置加量，被測裝置接收到之后進行相應(yīng)的保護動作，再通過網(wǎng)線、交換機將被測裝置的動作結(jié)果傳送回測試端，測試端在接收到被測裝置的結(jié)果之后生成標(biāo)準(zhǔn)報告。整個檢測只需在檢測之前預(yù)先加載所要檢測的模板，檢測的過程無需人工干預(yù)，自動完成，因此節(jié)約了大量時間，降低了錯誤概率[1]。

自動檢測系統(tǒng)的軟件部分是在測試端上進行安裝的，主要分為兩部分：二次系統(tǒng)開發(fā)層和自動檢測層，如圖1所示。

二次系統(tǒng)開發(fā)層：主要包括裝置檢測方案開發(fā)平臺和裝置檢測方案兩個模塊。其中裝置檢測方案開發(fā)平臺主要是對裝置檢測方案的設(shè)計和裝置檢測項目的設(shè)計，如被測繼電保護裝置的標(biāo)準(zhǔn)檢測文件和報告模板文件、檢測通用項目、檢測電氣量項目、檢測儀控制以及保護裝置控制等。裝置檢測方案模塊主要是對檢測模板和報告模板進行編輯。

自動檢測層：主要包括自動檢測主程序、檢測儀接口程序和通信規(guī)約引擎程序。主要是通過檢測儀的接口程序?qū)崿F(xiàn)與繼電保護自動測試儀的信息交互，通過通信規(guī)約引擎程序?qū)崿F(xiàn)對保護裝置的信息交互，然后經(jīng)過自動檢測主程序的判斷生成保護動作結(jié)果[2-3]。

2? ? 移動運維管理平臺

以基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的繼電保護智能移動運檢管控平臺為數(shù)據(jù)匯集平臺，完成數(shù)據(jù)獲取、管理、存儲、處理、計算、服務(wù)接口等數(shù)據(jù)管理功能。通過對保護專業(yè)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入、跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)比對分析等數(shù)據(jù)加工服務(wù)，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，提供數(shù)據(jù)服務(wù)及底層的基礎(chǔ)組件服務(wù)，為各類應(yīng)用提供統(tǒng)一的模型、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)通信、人機界面、系統(tǒng)管理等服務(wù)。

繼電保護移動運維管理平臺的功能架構(gòu)如圖2所示。

繼電保護移動運維平臺的功能如下：

2.1? ? 臺賬管理

采用唯一身份識別技術(shù)的電子標(biāo)簽實現(xiàn)臺賬的電子化管理，改變以往人工錄入臺賬的模式。

電子標(biāo)簽在出廠時由廠家設(shè)置好，同步提供臺賬，并和設(shè)備信息關(guān)聯(lián)，減少設(shè)備資料整理的過程。在現(xiàn)場可以對設(shè)備進行校核，更新臺賬資料，不需要多個系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)，提高了工作效率。同時設(shè)備信息也可通過移動終端進行查詢。

2.2? ? 專業(yè)巡檢

采用移動終端進行專業(yè)巡檢，實現(xiàn)了巡檢過程的管控以及巡檢信息電子化、網(wǎng)絡(luò)化的管理。

根據(jù)設(shè)備臺賬自動生成現(xiàn)場專業(yè)巡檢的作業(yè)模板，檢修班組人員通過移動終端在變電站工作現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集，對于缺陷等問題可以通過現(xiàn)場照片、文字描述、語音記錄等方式進行記錄，根據(jù)巡檢結(jié)果自動生成專業(yè)巡檢報告，并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

2.3? ? 檢驗管理

利用移動終端的移動化作業(yè)，體現(xiàn)出設(shè)備檢驗、驗收模式往無紙化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化工作模式的轉(zhuǎn)變。

利用移動終端和繼電保護設(shè)備的電子標(biāo)簽，實現(xiàn)對工作人員現(xiàn)場工作情況的管控。通過掃描電子標(biāo)簽確認(rèn)當(dāng)前設(shè)備是否為工作流程中需要操作的設(shè)備，防止誤操作;通過統(tǒng)一的作業(yè)規(guī)范保證工作人員按指定的流程進行操作，并按規(guī)范的信息格式填寫現(xiàn)場數(shù)據(jù)，杜絕不填數(shù)據(jù)、亂填數(shù)據(jù)的情況;通過現(xiàn)場拍照保存證據(jù)，預(yù)防隨意編造結(jié)果的情況;通過掃描電子標(biāo)簽確認(rèn)地點，保證人員到場工作。

2.4? ? 備品備件

利用二維碼技術(shù)可實現(xiàn)備品備件的出入庫管理、備件數(shù)據(jù)實時查詢、儲備計劃自動生成、備件不足自動預(yù)警。通過聯(lián)網(wǎng)部署，還可以實現(xiàn)備品備件的跨單位共享、合理調(diào)配，使備品備件的存儲更加科學(xué)合理。

2.5? ? 排雷專項

通過統(tǒng)計分析技術(shù)全景展示排雷情況，掌握排雷工作存在的問題、整改的計劃、整改的進度、整改的結(jié)果。

2.6? ? 缺陷管理

利用移動終端實現(xiàn)面對缺陷設(shè)備進行圖文并茂的缺陷信息的記錄，并及時送至后臺系統(tǒng)進行處理。

將設(shè)備運行過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷，在移動終端采用現(xiàn)場照片及文字記錄等方式進行錄入，根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度及處理情況對設(shè)備進行評價，將評價結(jié)果提交至狀態(tài)評價模塊，輔助設(shè)備評價[4-5]。

3? ? 二次設(shè)備風(fēng)險隱患評價系統(tǒng)

二次設(shè)備作為電網(wǎng)中的重要一環(huán)，它的運行狀態(tài)正常與否對電網(wǎng)的安全有著至關(guān)重要的作用，因此對二次設(shè)備進行風(fēng)險隱患評估和健康狀態(tài)評價十分必要，通過差異化的運維檢修策略，能夠進一步提升二次設(shè)備精益化運檢管理水平，準(zhǔn)確掌握二次設(shè)備運行狀態(tài)，精準(zhǔn)管控裝置運行風(fēng)險。

二次設(shè)備風(fēng)險隱患評價系統(tǒng)可以基于移動運維管理平臺實現(xiàn)，在數(shù)據(jù)的收集方面，可以由移動終端進行收集，包括變電站的重要性等級，變電站每一個間隔的故障后果嚴(yán)重程度，設(shè)備的名稱、電壓等級、家族性缺陷，反措的執(zhí)行等。通過對收集到的必要信息進行整理，通過二次設(shè)備風(fēng)險評價系統(tǒng)對信息進行處理，可以獲得設(shè)備和變電站的風(fēng)險隱患評估，從而執(zhí)行相應(yīng)的運維檢修策略。

傳統(tǒng)的基于二次設(shè)備風(fēng)險隱患評價系統(tǒng)的評估流程主要分為3個步驟：

（1）二次設(shè)備的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)通過移動終端掃描附帶的二維碼獲得，并且設(shè)備的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)可以通過移動終端進行核實修改。

（2）通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳掃描獲得的二維碼信息，經(jīng)過平臺前置服務(wù)器接口上傳至移動運維管理系統(tǒng)。

（3）通過移動運維管理系統(tǒng)對上傳來的數(shù)據(jù)進行整理，再傳給設(shè)備評價模塊，通過已設(shè)定好的評價標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，設(shè)備評價模塊對設(shè)備整體狀態(tài)進行評價，獲得二次設(shè)備的狀態(tài)[6]。

通過以上過程，可以獲得每一臺設(shè)備、每一個變電站間隔、每一個變電站相應(yīng)的運行狀態(tài)，給二次設(shè)備的管理、運維、檢修提供了可靠的信息。

4? ? 基于自動檢測系統(tǒng)的移動運維平臺

通過以上分析，根據(jù)自動檢測系統(tǒng)的快速性、便捷性，對自動檢測系統(tǒng)設(shè)計進行修改，使得自動檢測系統(tǒng)能夠?qū)z測結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭苿舆\維平臺，移動運維平臺接收到信息后，不僅可存儲在自身的檢驗管理模塊、驗收管理模塊中進行數(shù)據(jù)的處理，還可以通過增加二次設(shè)備風(fēng)險隱患評價模塊來對二次設(shè)備進行設(shè)備評價、評級?？蓪⒁陨先齻€部分通過加密網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，構(gòu)成一個綜合性的系統(tǒng)，使得信息可以一次收集、多項利用，以提高整個繼電保護裝置的運維管理水平。

經(jīng)過修正的繼電保護自動檢測系統(tǒng)的原理架構(gòu)如圖3所示。

自動檢測系統(tǒng)仍舊分為兩層，二次開發(fā)系統(tǒng)層保持不變，在自動檢測層，增加一個網(wǎng)絡(luò)信息傳送接口，通過網(wǎng)絡(luò)通信接口將檢測信息傳送至移動終端，再通過VPN專網(wǎng)進入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)模塊，從而進入運維管理平臺各模塊。

經(jīng)過修正添加了自動檢測系統(tǒng)的移動運維管理平臺的框架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

對于二次設(shè)備的一般狀態(tài)信息，如設(shè)備型號、生產(chǎn)日期、投運日期等臺賬信息，反措的執(zhí)行、家族性缺陷、超期服役等缺陷信息，可以通過移動終端設(shè)備掃描二維碼進行收集，收集之后通過無線VPN專網(wǎng)送入運維管理系統(tǒng)。

而對于自動檢測的信息，自動檢測軟件通過網(wǎng)絡(luò)通信接口程序傳送至移動終端進行存儲，隨后移動終端可以通過VPN專網(wǎng)將信息送至運維管理系統(tǒng)。

基于收集到的二次設(shè)備的一般狀態(tài)信息和檢測結(jié)果信息，設(shè)備風(fēng)險隱患評級模塊可以對二次設(shè)備的狀態(tài)進行評價評級。

5? ? 結(jié)語

本文通過對二次設(shè)備自動化檢測系統(tǒng)、移動運維管理平臺和二次設(shè)備隱患風(fēng)險評價系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)進行梳理，探討了三者結(jié)合在一起的可行性。通過將繼電保護自動檢測系統(tǒng)和二次設(shè)備風(fēng)險隱患評價系統(tǒng)融入移動運維管理平臺，做到二次設(shè)備信息的一次收集、多項利用，不僅能夠減少一線人員的工作負(fù)擔(dān)，提高收集信息的效率和準(zhǔn)確率，還能夠極大地提高二次設(shè)備的管理水平。本文的探討還提供了一種新的思路，對于其他設(shè)備信息的整理收集也有著很好的借鑒作用。隨著日后移動運維平臺的廣泛推廣，二次設(shè)備的管理必然會有一個質(zhì)的飛越。

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收稿日期：2020-08-10

作者簡介：張良武（1986—），男，黑龍江牡丹江人，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作。