基于二維碼變電站設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)管理體系的創(chuàng)建

趙海多，李龍妹，趙海盼

(國網(wǎng)朝陽供電公司，遼寧 朝陽 122000)

當(dāng)前國家電網(wǎng)有限公司(以下簡稱公司)最緊迫、最重要的任務(wù)就是加快推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，牢牢抓住建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略突破期，用“三型兩網(wǎng)”托舉“世界一流”，把建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為一個重要內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)是以建設(shè)電網(wǎng)側(cè)萬物互聯(lián)，聚焦電網(wǎng)運(yùn)行信息、故障信息、設(shè)備信息全面感知，打通數(shù)據(jù)壁壘、健全數(shù)據(jù)管理體系等領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，變電站設(shè)備日益增多，運(yùn)行、檢修人員的工作量與工作難度幾乎是成幾何級數(shù)增長[2]。負(fù)責(zé)變電站的運(yùn)行、檢修管理部門同樣面臨諸多矛盾，提高變電站運(yùn)檢質(zhì)量以及精益化水平、提升運(yùn)檢人員的工作效率、如何把泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念融入變電站設(shè)備的管理，是當(dāng)前公司需要解決的實(shí)際問題。

將電網(wǎng)側(cè)萬物互聯(lián)，對運(yùn)行信息、故障信息、設(shè)備信息進(jìn)行全面感知，打通數(shù)據(jù)壁壘，首先從數(shù)據(jù)的輸入與訪問著手。數(shù)據(jù)的靈活應(yīng)用最重要的是將實(shí)際信息轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)上，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備物聯(lián)。傳統(tǒng)的運(yùn)檢作業(yè)運(yùn)用數(shù)據(jù)幾乎都是使用筆、紙進(jìn)行記錄，使用紙質(zhì)材料進(jìn)行查看。打通數(shù)據(jù)壁壘，關(guān)鍵是把紙質(zhì)記錄、查看與互聯(lián)網(wǎng)終端記錄、查看有機(jī)結(jié)合[3]。通過云存儲技術(shù)，可以將變電運(yùn)檢作業(yè)的大量數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至云端，與互聯(lián)網(wǎng)終端(以智能手機(jī)為例)軟件結(jié)合，為作業(yè)及管理人員提供數(shù)據(jù)的存儲及訪問功能。

高效的電力設(shè)備信息感知，需要一種簡便、快速的工具對電力設(shè)備的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)方便、全面的調(diào)閱修改[4]。將二維碼技術(shù)作為一個設(shè)備管理系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場設(shè)備的映射，實(shí)現(xiàn)動態(tài)化管理控制。隨著微信小程序的應(yīng)用，在工作人員的智能手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)信息終端的二維碼訪問，為設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)的形成創(chuàng)造了必備條件。

1 變電站設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

近年來，國網(wǎng)朝陽供電公司采用二維碼技術(shù)結(jié)合變電運(yùn)檢工作作為創(chuàng)新管理方法，提升設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)水平，在變電運(yùn)行、檢修、施工及基礎(chǔ)資料管理全面應(yīng)用二維碼技術(shù)管理。將電力工作中的銘牌鋪設(shè)、巡檢情況、臺賬系統(tǒng)、間隔信息系統(tǒng)、作業(yè)指導(dǎo)書及操作規(guī)程、接線圖系統(tǒng)、施工管理等信息，通過二維碼技術(shù)的應(yīng)用，訪問者可以簡單、直接地進(jìn)行訪問數(shù)據(jù)，使工作人員打通數(shù)據(jù)壁壘，全面感知變電站設(shè)備狀態(tài)[5]，達(dá)到人與設(shè)備的高效交互。

1.1 銘牌鋪設(shè)

變電站內(nèi)主變套管、互感器、避雷器等設(shè)備銘牌的設(shè)置位置較高，需要借助絕緣梯來查看，不僅耗費(fèi)了大量時間、增加了登高作業(yè)人員的安全隱患，同時設(shè)備銘牌清晰度還受到環(huán)境的影響，或是設(shè)備銘牌被遮擋，給運(yùn)維檢修人員觀察信息帶來極大不便。另外，鋪設(shè)地下電纜完成后，需要重新核對電纜銘牌，電纜標(biāo)牌由于面積有限，無法容納更多信息，使安裝或試驗人員不得不翻閱資料進(jìn)行核對，造成時間的浪費(fèi)[6]。鑒于以上情況，將變電站內(nèi)設(shè)備標(biāo)牌和銘牌旁設(shè)置設(shè)備銘牌基本信息的二維碼標(biāo)牌，使工作人員打開微信小程序即可掃描二維碼查看此類信息。

1.2 巡檢情況

變電站中種類繁多的設(shè)備，操作方法復(fù)雜且瑣碎，需要遵循主控室PMS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢對照，國網(wǎng)信通公司每年不定期對PMS系統(tǒng)進(jìn)行停運(yùn)、檢修、維護(hù)、升級，從一定程度上影響了設(shè)備信息的查詢[7]。鑒于以上情況，在云端系統(tǒng)上編寫變電站一次、二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化巡檢模板，并加以配圖，操作人員在操作時只需掃碼，即可在智能手機(jī)上對設(shè)備即將進(jìn)行的操作一目了然，查閱巡檢記錄情況。以此避免了忘帶或拿錯紙質(zhì)材料、鑰匙、操作手柄等造成低效、混亂的情況，使操作人員的工作標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、規(guī)范化，設(shè)備查詢示例如圖1所示。

圖1 設(shè)備查詢示例

1.3 臺賬信息系統(tǒng)

國網(wǎng)各公司每年采購大量的安全工器具、試驗儀器、計量器具等設(shè)備和儀器，這些資產(chǎn)的錄入需要耗費(fèi)大量的時間和精力，工作量極大，而且在錄入時僅為單流程操作，即簡單的錄入而不添加其他附加信息，這是對勞動的一種浪費(fèi)[8]。鑒于以上情況，以電能計量表為例，將電能計量表的型號、廠家、編號、量程、準(zhǔn)確度等級、額定電壓、基本電流等信息制成二維碼，附在每個儀表的安全位置，這樣對每塊電能計量表都有一個準(zhǔn)確的入庫備注，資產(chǎn)錄入人員也很容易讀出正確信息，并將對應(yīng)的信息錄入系統(tǒng)中。對試驗儀器的操作說明書，也可制成對應(yīng)的二維碼粘貼在儀器箱內(nèi)側(cè)，可避免紙質(zhì)說明書的丟失，便于操作人員查閱。此方式不僅大大提高了臺賬錄入的工作效率，將資產(chǎn)入庫進(jìn)行完整的統(tǒng)計，也為生產(chǎn)、管理人員的臺賬查詢提供了便利，試驗儀器信息掃描如圖2所示。

圖2 試驗儀器查詢錄入示例

1.4 間隔信息系統(tǒng)

一般間隔包括斷路器、隔離開關(guān)、避雷器、互感器及二次測控保護(hù)設(shè)備等，以往的檢修工作，不僅要確定檢修設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)，也要掌握此間隔設(shè)備歷年檢修情況及運(yùn)行工況。而查詢該間隔的數(shù)據(jù)通常以紙質(zhì)版本的歷年檢修試驗報告、記錄為準(zhǔn)，查詢間隔情況時間占用了約12%的檢修試驗時間，給檢修人員的工作帶來了不便[9]。鑒于以上情況，將變電站每間隔的一、二次設(shè)備典型特點(diǎn)、試驗報告、歷史缺陷、檢修試驗記錄制成二維碼，便于工作人員開工前預(yù)先詳細(xì)了解設(shè)備情況，管理人員對設(shè)備的運(yùn)行狀況也能隨時提取數(shù)據(jù)，大大縮減查找時間，省去紙質(zhì)材料的攜帶及管理，便于制定相對的對策[10]。

1.5 作業(yè)指導(dǎo)書及操作規(guī)程

變電工作項目多、操作多、程序多，每位作業(yè)人員不可能記住所有工作內(nèi)容。當(dāng)工作人員在巡視、檢修過程中，隨時需要查閱對應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)卡及操作規(guī)程，對應(yīng)工作的目的、范圍、職責(zé)、規(guī)定、安全措施、技術(shù)措施、操作順序、質(zhì)量工藝要求、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等所做的安排，工作人員要隨身攜帶紙質(zhì)指導(dǎo)卡，這不僅增加了工作人員的負(fù)重，而且不同操作、檢修還需要分類攜帶不同的指導(dǎo)卡及規(guī)程[11]。鑒于以上情況，將作業(yè)指導(dǎo)卡、巡視指導(dǎo)書、操作要點(diǎn)及對應(yīng)檢修、試驗規(guī)程通過云端二維碼進(jìn)行同步，使用智能手機(jī)掃描即可查閱對應(yīng)作業(yè)指導(dǎo)書及操作規(guī)程，快捷方便，減少了誤操作的可能，從而讓變電站工作人員的安全也得到了提升，同時也降低了變電運(yùn)檢工作中紙質(zhì)材料管理不當(dāng)帶來的電網(wǎng)安全風(fēng)險。作業(yè)指導(dǎo)卡如圖3所示。

圖3 指導(dǎo)卡圖示

1.6 接線圖系統(tǒng)

無論是在開工作票還是布置安全措施時，都會用到接線圖系統(tǒng)，變電站設(shè)備的全站一次接線圖決定著生產(chǎn)工作的安全情況。通常生產(chǎn)一線人員對設(shè)備情況及布線方式需隨時掌握，如果每次都要去內(nèi)網(wǎng)電腦聯(lián)網(wǎng)看調(diào)度系統(tǒng)圖、一次接線圖，不僅耽誤時間，而且無法與現(xiàn)場實(shí)時核對[12]。鑒于以上情況，可以把變電站的接線圖信息系統(tǒng)，包括一次設(shè)備和二次保護(hù)裝置接線圖系統(tǒng)分別制成對應(yīng)動態(tài)二維碼，這樣就可以掃描智能手機(jī)二維碼，以此來讀取信息[13]。本實(shí)踐中使用的二維碼均為活碼，因此在系統(tǒng)改名或新增間隔名稱時，實(shí)時更新信息而無需變換二維碼，達(dá)到一碼多能，讓前方工作人員隨時掌握后方信息。

1.7 施工管理

在變電施工過程中，施工人員如何嚴(yán)格按照擬定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，管理人員又如何對照擬定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗收，是擺在施工管理過程中的一道難題。運(yùn)用先進(jìn)的管理方法使施工人員自發(fā)地完成工作，并解決好施工標(biāo)準(zhǔn)與施工人員時時共享這一環(huán)節(jié)，就完成了一半工程。鑒于以上問題，可以根據(jù)施工現(xiàn)場各分部的作業(yè)要求，把對應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)、流程、參照圖、指導(dǎo)卡等施工有關(guān)信息歸類到一張二維碼標(biāo)識上，在施工入口處制成標(biāo)牌，展示給施工人員。這樣施工人員僅需打開智能手機(jī)掃描即可將標(biāo)準(zhǔn)放在眼前，對照工藝要求和工作要點(diǎn)，確保施工執(zhí)行到位，提升施工質(zhì)量[14]。在施工質(zhì)量檢查時，檢查人員也可以通過此二維碼，將現(xiàn)場施工質(zhì)量與終端顯示的檢驗內(nèi)容對比，并對現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)碼照片采集，上傳至服務(wù)器創(chuàng)建項目質(zhì)量檔案，完成管理檢驗工作。

2 變電站設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施成效

將變電站設(shè)備與智能手機(jī)互聯(lián)互通，形成設(shè)備間的物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式瀏覽，極大提高了變電站設(shè)備管理的規(guī)范化及科學(xué)化水平，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)起到一定作用[15]。

此方式將傳統(tǒng)的變電站相關(guān)紙質(zhì)資料、二維碼技術(shù)與云對象儲存服務(wù)有機(jī)結(jié)合，其優(yōu)勢在于：一是實(shí)現(xiàn)設(shè)備資料信息就地化、電子化，避免圖紙重復(fù)打印，節(jié)約了人力、物力；二是二維碼的制作成本低，對印制沒有特殊要求，易于實(shí)現(xiàn)；三是防泄密，有效避免變電站紙質(zhì)材料丟失；四是可快速定位查找，極大縮短了查找資料的時間；五是二維碼均為活碼，在資料更新時，掃描此二維碼的信息也會及時更新；六是具有很強(qiáng)的推廣性，可應(yīng)用于變電站資料、地理位置、配電室、環(huán)網(wǎng)柜等；七是便于部門領(lǐng)導(dǎo)、主管快速查閱變電站的信息、缺陷及檢修試驗情況等；八是方便管理人員對巡檢數(shù)據(jù)、檢修情況、設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，所有數(shù)據(jù)可以通過excel導(dǎo)出；九是增強(qiáng)了變電站設(shè)備管理的科技含量，技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)操作，具有先進(jìn)性。

使用二維碼實(shí)現(xiàn)的目的是對電力設(shè)備的終身制管理。設(shè)備上的二維碼中涵蓋包括銘牌鋪設(shè)、巡檢情況、臺賬系統(tǒng)、間隔信息系統(tǒng)、作業(yè)指導(dǎo)書及操作規(guī)程、接線圖系統(tǒng)、施工管理等信息，避免由于廠家產(chǎn)品升級、更新?lián)Q代或停產(chǎn)等原因，設(shè)備長時間使用后造成因設(shè)備零部件損壞而不能正常投入運(yùn)行，使未達(dá)使用壽命被迫退出運(yùn)行的情況發(fā)生。廠家應(yīng)在二維碼內(nèi)提供除本廠生產(chǎn)元件外的第三方元件供應(yīng)單位，作為設(shè)備在投入和使用后的維修和管理。

二維碼在設(shè)備終身制管理過程中分階段性完成：第一階段實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)存設(shè)備的統(tǒng)計和數(shù)據(jù)的收集(試驗數(shù)據(jù)、檢修記錄、運(yùn)行情況等)；第二階段實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有設(shè)備生成二維碼；第三階段實(shí)現(xiàn)對新建變電站設(shè)備的各廠家聯(lián)合生成二維碼，最終對公司所有設(shè)備從出廠到淘汰(包括交接、投運(yùn)、日常管理、例行檢修試驗、更換位置、缺陷記錄等)實(shí)現(xiàn)終身制管理。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于二維碼的變電站設(shè)備間物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐與探索具有現(xiàn)實(shí)意義與推廣意義。此次實(shí)踐與探索能夠為供電企業(yè)提供更加科學(xué)有效的管理和決策建議，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一概念剛剛提出來，各供電企業(yè)從學(xué)習(xí)、理解、實(shí)踐到落實(shí)，還需要一個過程。此次探索對電網(wǎng)企業(yè)管理起到推進(jìn)作用，具有重要意義。