二維碼技術(shù)在油田電網(wǎng)中的應(yīng)用

張維進(jìn),紀(jì) 萍,聶萬慶,劉慶寶,劉文波

勝利油田電力分公司 山東東營(yíng) 257000

1 應(yīng)用背景

電力生產(chǎn)中,電力能源由電力線路設(shè)備進(jìn)行輸送,由變電設(shè)備進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,最終傳輸至終端用戶使用,電力線路設(shè)備、變電設(shè)備等電力設(shè)備是管理對(duì)象。電力工器具是在電力設(shè)備操作過程中保障人員安全的重要器具,有些還起到隔離帶電設(shè)備與人員的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,電力設(shè)備和電力工器具管理工作的水平可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到提升。勝利油田電網(wǎng)應(yīng)用二維碼技術(shù),將二維碼作為電力設(shè)備、電力工器具的身份標(biāo)志載體,實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備、電力工器具在運(yùn)行和管理過程中的準(zhǔn)確識(shí)別,并通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各種缺陷、檢修、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。

2 二維碼的生成

2.1 二維碼技術(shù)原理

二維碼技術(shù)基于二進(jìn)制數(shù)值0和1,通過按一定規(guī)律在平面上分布的黑白相間圖形記錄數(shù)據(jù)、符號(hào)信息,由圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)讀取。目前,智能移動(dòng)電話和平板計(jì)算機(jī)等手持式設(shè)備已廣泛應(yīng)用了二維碼技術(shù)。

電力設(shè)備在電網(wǎng)中的身份具有唯一性,將二維碼技術(shù)及射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備的管理中,可以將采購、安裝、投運(yùn)、操作、缺陷處理、檢修等工作貫穿起來,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行情況、缺陷記錄、試驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)管理資料的實(shí)時(shí)調(diào)取。

應(yīng)用二維碼技術(shù)時(shí),將電力設(shè)備和電力工器具的所屬單位、名稱、編號(hào)、類型作為數(shù)據(jù)信息,基于電力設(shè)備和電力工器具的設(shè)備識(shí)別碼,利用專業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)生成唯一的二維碼,并存儲(chǔ)于系統(tǒng)實(shí)物臺(tái)賬中,作為電力設(shè)備和電力工器具的唯一身份標(biāo)志[1]。系統(tǒng)實(shí)物臺(tái)賬及所生成的二維碼如圖1所示,變電站設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)二維碼如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)實(shí)物臺(tái)賬與二維碼

圖2 變電站設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)二維碼

2.2 二維碼編制單位

對(duì)于所應(yīng)用的二維碼,應(yīng)明確編制單位,即二維碼所代表的電力設(shè)備或電力工器具,如圖2中二維碼所代表的電力設(shè)備為110 kV郝現(xiàn)變電站2號(hào)主變35 kV等級(jí)2452-3隔離開關(guān)。變電站設(shè)備由斷路器、刀開關(guān)等實(shí)現(xiàn)電氣連接,包括電容器、電抗器、變壓器、避雷器、電壓互感器、電流互感器等一次設(shè)備,保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、交流屏、直流屏、電池屏等二次設(shè)備,通信管理單元、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光端機(jī)等通信設(shè)備。在線路上,以桿塔作為二維碼的基本設(shè)備單元。

2.3 二維碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)定義

在移動(dòng)服務(wù)端開發(fā)設(shè)備信息頁面,頁面中包含兩部分內(nèi)容:設(shè)備基礎(chǔ)信息、檢修記錄列表信息。根據(jù)設(shè)備識(shí)別號(hào)進(jìn)行異步加載展示,將移動(dòng)服務(wù)端的設(shè)備展示頁面統(tǒng)一資源定位器訪問路徑作為信息內(nèi)容生成至二維碼中。通過移動(dòng)電話或者平板計(jì)算機(jī)掃描二維碼,即可查看設(shè)備的檢修記錄信息、運(yùn)行隱患記錄[3]、其它信息等。可以按照不同電力設(shè)備、不同電力工器具的特點(diǎn),定義數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型,為現(xiàn)場(chǎng)檢修和運(yùn)行人員提供準(zhǔn)確信息。

2.4 二維碼制作安裝

導(dǎo)出系統(tǒng)實(shí)物臺(tái)賬和對(duì)應(yīng)的二維碼,由標(biāo)簽制作廠家打印標(biāo)簽,標(biāo)簽應(yīng)符合室外應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),并標(biāo)注電力設(shè)備、電力工器具的名稱和編號(hào)。對(duì)于標(biāo)簽安裝位置,進(jìn)行統(tǒng)一要求。保護(hù)裝置及屏體以右下角為首選安裝位置,當(dāng)設(shè)備右下角無安裝空間時(shí),采用左下、左上、右上的順時(shí)針優(yōu)先級(jí)順序確定安裝位置,并在同屏柜中保持同邊安裝原則,盡量保持整齊、美觀。一次設(shè)備和線路桿塔的標(biāo)簽安裝于右側(cè)桿距離地面1.2 m的位置。

3 電力設(shè)備管理

建立統(tǒng)一的電力設(shè)備實(shí)物臺(tái)賬,對(duì)已投運(yùn)電力設(shè)備和新增電力設(shè)備的設(shè)備識(shí)別碼進(jìn)行統(tǒng)一管理,因?yàn)樵O(shè)備識(shí)別碼與電力設(shè)備所對(duì)應(yīng)的二維碼直接相關(guān)。

若臺(tái)賬模塊部署于訂單管理系統(tǒng)或工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)中,則應(yīng)通過技術(shù)手段保證臺(tái)賬模塊與繼電保護(hù)統(tǒng)計(jì)分析等其它相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步更新,并具備接收繼電保護(hù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)信息、電網(wǎng)設(shè)備檢修情況的功能,實(shí)現(xiàn)通過掃描電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)二維碼對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行情況和設(shè)備檢修情況進(jìn)行查詢[4]。

對(duì)于已投運(yùn)電力設(shè)備,應(yīng)在臺(tái)賬模塊中一次性生成設(shè)備識(shí)別碼。對(duì)于新增電力設(shè)備,應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)采集進(jìn)行錄入。所有電力設(shè)備的設(shè)備識(shí)別碼一旦確定,就不允許變更。設(shè)備退役及報(bào)廢后,不允許再使用相同的設(shè)備識(shí)別碼。與此相對(duì)應(yīng),臺(tái)賬模塊中不刪除退役及報(bào)廢的電力設(shè)備數(shù)據(jù),并永久保留。

臺(tái)賬模塊可以利用出廠信息庫簡(jiǎn)化新增電力設(shè)備的信息錄入操作,自動(dòng)填寫出廠信息庫中已有的屬性值。利用出廠信息庫自動(dòng)填寫的屬性值不允許進(jìn)行人工修改。

4 電力工器具管理

應(yīng)用電力工器具是電力生產(chǎn)中保障工作人員安全的重要技術(shù)手段。電力工器具使用范圍廣泛,涉及電力生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié),是電力安全的最后一道防線。電力工器具種類繁多,使用頻率高,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 26859—2011《電力安全工作規(guī)程 電力線路部分》、GB 26860—2011《電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》和中石化企業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 0523《油田企業(yè)電力安全工作規(guī)程》等的要求,電力工器具必須進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后,必須在醒目位置粘貼合格證,以保障電力工器具的完好有效[5-8]。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展,無人值守變電站越來越多,需要管理的電力工器具也越來越多。在勝利油田中,變電站實(shí)現(xiàn)集控站管理模式,對(duì)于電力工器具的管理,也需要有新的方式,這樣才能滿足集控站管理模式的要求。

電力工器具傳統(tǒng)管理方法存在一些問題。第一,編碼標(biāo)簽缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。電力工器具的編碼目前沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),有的標(biāo)簽手寫工具名稱,有的標(biāo)簽拼音縮寫加數(shù)字編號(hào),各個(gè)單位甚至各個(gè)班組都有自己的一套編碼方法,給電力工器具的管理帶來了極大困難。第二,合格證標(biāo)簽易損,且不能防偽。電力工器具上合格證標(biāo)簽脫落和損壞是實(shí)際工作中長(zhǎng)期存在的問題,一旦合格證標(biāo)簽脫落,電力工器具就被認(rèn)為失效。各種合格證標(biāo)簽沒有唯一性,在現(xiàn)場(chǎng)也無法進(jìn)行查偽,給電力工器具的管理帶來了各種麻煩。第三,定期試驗(yàn)要求執(zhí)行不到位。由于標(biāo)簽脫落和不可防偽等原因,仍然存在電力工器具的超試驗(yàn)周期現(xiàn)象。第四,現(xiàn)場(chǎng)管理不規(guī)范。由于傳統(tǒng)模式下電力工器具使用和保管分布范圍廣,管理難度大,生產(chǎn)一線經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電力工器具配置缺件、超試驗(yàn)周期、報(bào)廢手續(xù)缺乏制度等問題。

應(yīng)用二維碼技術(shù),將原來的編碼標(biāo)簽改為二維碼與編號(hào)相結(jié)合的方式,使每一個(gè)電力工器具具有唯一的身份標(biāo)志。基于二維碼,可以完成電力工器具領(lǐng)取、分類、送檢等工作,減少人員的工作量和差錯(cuò)環(huán)節(jié),方便進(jìn)行網(wǎng)上管理,省去中間環(huán)節(jié),提高工作效率,并能夠杜絕超期服役現(xiàn)象。

實(shí)際應(yīng)用中,使用激光打印技術(shù)在各種材質(zhì)的電力工器具上打印具有唯一身份標(biāo)志的二維碼,使二維碼具有防偽功能,同時(shí)不影響電力工器具的絕緣性能。對(duì)于一些不易移動(dòng)的電力工器具,應(yīng)用激光打印技術(shù)在不銹鋼片上打印二維碼。移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)掃描二維碼后,顯示試驗(yàn)日期、有效日期,以及廠家、型號(hào)、各種技術(shù)參數(shù)和各類日常管理記錄,不合格的進(jìn)行警示。新的電力工器具入庫,自動(dòng)生成唯一的二維碼。對(duì)電力工器具進(jìn)行分類管理,逐步實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站的電力工器具集中存放,并使電力工器具領(lǐng)用、檢驗(yàn)、用后歸位、報(bào)廢等工作電子化,避免工作人員領(lǐng)取電力工器具時(shí)登記錯(cuò)誤或用后隨意放置。

5 電力設(shè)備防誤操作

防誤操作模塊根據(jù)自動(dòng)生成的操作票篩選出斷路器和刀開關(guān)的操作項(xiàng),倒閘操作時(shí),每操作一項(xiàng)都會(huì)觸發(fā)防誤操作模塊和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行位置校核驗(yàn)證,驗(yàn)證正確后再進(jìn)行下一項(xiàng)操作的防誤邏輯判斷,確定無誤后通過云端實(shí)時(shí)傳送至相應(yīng)電力設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)防誤指示器上,操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防誤指示器的提示進(jìn)行正確的操作。

防誤操作模塊同時(shí)提供當(dāng)前電力設(shè)備的二維碼,移動(dòng)電話或其它終端設(shè)備可以通過掃描二維碼來實(shí)時(shí)確認(rèn)當(dāng)前電力設(shè)備是否允許操作,操作完成后自動(dòng)記錄時(shí)間等信息,并傳送至信息一體化操作票管理模塊。防誤操作模塊能夠自動(dòng)將當(dāng)前準(zhǔn)備操作的斷路器或刀開關(guān)的防誤指示變?yōu)樵试S,并自動(dòng)對(duì)操作完成的斷路器和刀開關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)位置校驗(yàn)。

防誤操作模塊工作原理如圖3所示。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在一區(qū),防誤操作前置服務(wù)和一體化服務(wù)器設(shè)置在三區(qū),云端前置服務(wù)器和應(yīng)用軟件前置服務(wù)器設(shè)置在安全隔離區(qū),安全隔離區(qū)通過網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置分別與一區(qū)、三區(qū)及云端進(jìn)行加密數(shù)據(jù)交互。

6 結(jié)束語

二維碼技術(shù)能夠?qū)﹄娏υO(shè)備、電力工器具等進(jìn)行身份識(shí)別,在電力系統(tǒng)日常運(yùn)行、檢修、管理中具有較高的應(yīng)用價(jià)值,可以貫穿于電力設(shè)備、電力工器具的全生命周期[9]。筆者以勝利油田電網(wǎng)為例,對(duì)二維碼技術(shù)在油田電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究與介紹,具有實(shí)用和推廣價(jià)值。

圖3 防誤操作模塊工作原理