關于高壓電氣設備帶電檢測信息化管理分析

長沙有色冶金設計研究院 王宇星

在電力系統(tǒng)體系中，高壓電氣設備的地位非常重要，發(fā)揮的作用也非常關鍵，和人民群眾的日常生活和安全等息息相關。若出現(xiàn)故障，有可能造成不同程度的事故，例如部分區(qū)域甚至大面積的停電等，嚴重者會給電力系統(tǒng)造成不可估量的損失。

目前，電力設備帶電檢測的技術已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，對停電預防性試驗很難處理的故障及隱患[1]，可以在第一時間進行判斷與響應，也可以實時監(jiān)測設備的運轉情況，為設備的穩(wěn)定性、效率等指標的分析提供充分的數(shù)據(jù)信息，盡力規(guī)避掉可控范圍內(nèi)的停電等事故。但因為儀器儀表的種類繁多，分類詳細，而且不同生產(chǎn)廠家的技術規(guī)格、通信標準等很難達到全面的統(tǒng)一，電力設備的帶電檢測結果往往成了信息孤島，很難實現(xiàn)統(tǒng)一平臺下的全信息管理。

現(xiàn)階段IT、大數(shù)據(jù)信息等發(fā)展迅猛，技術成熟，但鑒于種種客觀因素，檢測結果有時還以圖片、電子報告、紙質文件等較傳統(tǒng)的方式存儲，很難進行數(shù)據(jù)共享，不利于生產(chǎn)管理，不利于與其他業(yè)務相融合，給大數(shù)據(jù)分析與故障研判等重要工作的高效開展造成了難度，一定程度上也制約了電力設備檢測試驗工作的精益化管理[2]。隨著電子信息技術、傳感器技術、IT 技術、大數(shù)據(jù)采集及處理等學科的發(fā)展與電力系統(tǒng)的融合不斷深入，會促使電力設備的帶電檢測信息化管理向實用領域逐漸發(fā)展。

近年來，我國電力系統(tǒng)的發(fā)展突飛猛進，對發(fā)送電、輸送電、供配電和用電的可靠性與安全性要求也日益增高，高壓電氣設備的狀態(tài)檢測更顯得尤其重要。本文介紹了高壓電氣設備帶電檢測信息化管理分析的全流程，建立了一種運用智能儀器儀表在線檢測的、具有智能運檢功能的平臺，規(guī)定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標準，可在終端處理檢測數(shù)據(jù)并進行分析、在平臺上可實時對檢測數(shù)據(jù)進行處理與管理，全方位地提高電力設備帶電檢測的效率與精度。該平臺的搭建與成功投入使用，是電力物聯(lián)網(wǎng)重大戰(zhàn)略規(guī)劃中的關鍵環(huán)節(jié)。

1 電氣設備帶電檢測現(xiàn)狀分析

標準化作業(yè)不規(guī)范。目前一些標準化的工作缺乏規(guī)范的流程指導與步驟規(guī)定，例如流程設定、儀器選用、測點選擇等常規(guī)且必須的操作，應制訂一套標準的流程嚴格執(zhí)行與遵守，不僅能提高效率、解放人力，也可減少數(shù)據(jù)的縱橫向差異對檢測結果的影響。

工作效率低下。目前有些檢測儀器尚不支持圖像或數(shù)據(jù)的自動傳輸，往往要先記錄下檢測結果的編號，再將數(shù)據(jù)從存儲器中導出來，整理分析后編寫檢測報告。這部分工作在實際執(zhí)行的過程中也占有了不少的人力與時間，制約了現(xiàn)場檢測效率與質量的提高。

技術監(jiān)督難操作。高壓電氣設備的現(xiàn)場帶電檢測工作需要較多的人員投入與時間，很難覆蓋住整個工作流程；報告檢查有滯后性，尚不支持對檢測工作的質量與進度進行實時高效監(jiān)督與指導，缺乏時效性。

團隊難以協(xié)作。高壓電氣設備的帶電檢測對工作人員的專業(yè)知識儲備、職業(yè)素養(yǎng)等均有很高的要求，需要熟悉設備設計制造、自動化、機械、電力系統(tǒng)、計算機科學等多學科的綜合知識，才能對現(xiàn)場出現(xiàn)的故障情況進行正確及時的判斷與處理。專業(yè)團隊很難親自深入到各個現(xiàn)場，因此需要實現(xiàn)遠程協(xié)作，協(xié)同診斷。

數(shù)據(jù)貫通實現(xiàn)困難。目前的帶電檢測結果多以紙質文件提交，使用時查詢、故障時分析都很不方便，也很難實現(xiàn)與其他業(yè)務的數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，特別不利于對設備狀態(tài)的大數(shù)據(jù)進行分析。

2 在線檢測智能運檢平臺規(guī)程分析

為將“智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的理念落到實處，促進電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，彌補高壓電氣設備帶電檢測的不足與缺陷，建設在線檢測智能運檢平臺，主要具有幾大特色與亮點：

引進基于物聯(lián)網(wǎng)及無線通信技術的手段，對高壓電氣設備帶電檢測的終端系統(tǒng)進行改進與更新，可自動實時上傳檢測數(shù)據(jù)；運用RFID 智能識別與北斗定位技術，采用新型的智能識別檢測設備，將檢測結果、儀器型號與電力設備自動關聯(lián)；在線檢測智能運檢平臺與國家電網(wǎng)有限公司的PMS2.0系統(tǒng)可實現(xiàn)深度融合，可在線快速獲取到現(xiàn)設備基礎臺賬、設備運行狀況、設備歷史報警、歷史檢測結果等諸多重要信息，極大支持了現(xiàn)場檢測工作。

基于設備采集的數(shù)據(jù)，運用多種智能算法，建立終端智能分析模型，可進行智能終端輔助研判，自動記錄故障信息，全范圍高效的支持現(xiàn)場的帶電檢測工作；運用智能算法進行數(shù)學建模，實現(xiàn)自動生成檢測報告的功能，大大降低人為編制的工作量，標準化、模塊化存儲檢測結果。

現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)可在在線檢測智能運檢平臺上實時共享，方便技術專家進行故障分析與遠程指導，對設備實時監(jiān)控起到了很好的輔助作業(yè)；在線智檢平臺開發(fā)了微服務應用，具備分析各個廠商數(shù)據(jù)的算法模型。通過對數(shù)據(jù)加密和終端授權控制技術的研發(fā)，可對接入平臺的儀器儀表或其他第三方輔助設備進行統(tǒng)一的調(diào)配與管理，保證智檢平臺連續(xù)、高效、安全、穩(wěn)定的運行。

3 在線檢測智能運檢平臺的系統(tǒng)化設計

通過分析在線檢測智能運檢平臺的規(guī)程設計、主要功能等核心內(nèi)容，構建該平臺主要分為應用與技術兩大架構。全面考量用電企業(yè)和電力公司的應用要求的基礎上，綜合分析、統(tǒng)一設計。根據(jù)不同的用戶、不同的需要，進行模塊化、定制化的開發(fā)。平臺具備以下幾大特色功能：儀器儀表臺賬管理、遠程控制及實時診斷分析故障、實時監(jiān)控設備運行、檢測報告自動生成等。如圖1所示。

3.1 在線檢測智能運檢平臺應用架構

在線智檢平臺在應用層主要由主站端（智能運檢平臺）、移動端（智慧儀器APP）、感知端（智慧儀器儀表）幾大核心模塊組成。

3.1.1 主站端（智能運檢平臺）

智能運檢平臺包括檢測數(shù)據(jù)收集中心、基礎數(shù)據(jù)供應中心、數(shù)據(jù)分析處理中心三大核心部分，以下進行詳細介紹。

檢測數(shù)據(jù)收集中心：為標準數(shù)據(jù)的通信提供接口，支持移動端各類數(shù)據(jù)通過安全接口連入平臺、移動應用平臺可實時輸入輸出數(shù)據(jù)信息。

基礎數(shù)據(jù)供應中心：與門戶目錄相集成，支持移動客戶端一鍵式登錄；與國網(wǎng)公司的PMS2.0系統(tǒng)相集成，提供設備臺賬信息、地理位置坐標、設備檢修歷史數(shù)據(jù)、設備試驗情況記錄等各類數(shù)據(jù)信息的訪問權限；還可以制訂檢測計劃，對移動端業(yè)務提供輔助支持。

數(shù)據(jù)分析處理中心：運用大數(shù)據(jù)分析的科學方法，對各類設備的數(shù)據(jù)檢測信息進行分析與研判，結合設備的歷史故障信息及試驗數(shù)據(jù)，提出改進型的設備檢修方案[3]；按照PMS2.0系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲標準要求，智能運檢平臺的缺陷記錄、故障信息、檢測報告、試驗數(shù)據(jù)等相關內(nèi)容可根據(jù)需要寫入PMS2.0系統(tǒng)，可大大減少數(shù)據(jù)錄入的重復性工作。選擇微服務的運行方式，為各儀器儀表制造商所開發(fā)的數(shù)據(jù)分析算法的應用提供接口，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的準確性、先進性以及數(shù)據(jù)邏輯處理的合理性。

3.1.2 移動端（智慧儀器APP）

通過智慧儀器APP 建立儀器儀表和主站的通信連接，增強兩者間的通信能力，減小儀器儀表制造商的通信協(xié)議開發(fā)難度。提供海量數(shù)據(jù)的存儲空間及處理算法，分擔主站端的計算任務，也對儀器儀表的計算能力進行補充。

建立統(tǒng)一標準的通信協(xié)議：對各類制造商的設備制定統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，支持USB、藍牙、WIFI 等多種通信模式；邊緣計算：算法設置了多種業(yè)務場景的閾值，可發(fā)出自動預警；可通過GPS 或北斗定位自動識別出附近的設備，便于設備的檢測信息與平臺建立連接。

智慧儀器APP 可新建任務或接收主站下發(fā)的任務，調(diào)派相關的儀器儀表進行工作，減少了人工操作的步驟。

3.1.3 感知端（智慧儀器儀表）

智慧儀器儀表可在線上傳檢測數(shù)據(jù)，開機狀態(tài)下支持APP 端的任務喚醒。采用Android 系統(tǒng)開發(fā)，又滿足國家電網(wǎng)移動作業(yè)應用需求的儀器儀表，可直接安裝智慧儀器APP。

3.2 在線檢測智能運檢平臺技術架構

在線檢測智能運檢平臺的技術架構根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)建設的標準可分為平臺層、網(wǎng)絡層、感知層。

平臺層。將收集到的海量的儀表儀器的檢測數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)分析的科學手段，結合橫縱向的業(yè)務，進行集中管理、高效分析、科學運用及綜合展示，具有極強的可用性、擴展性、安全性等諸多優(yōu)點，且易與國家電網(wǎng)現(xiàn)有的PMS2.0系統(tǒng)進行信息互聯(lián)。

網(wǎng)絡層。移動端與主站端通過4G 無線網(wǎng)路進行通信，建立感知層和平臺層的數(shù)據(jù)流管控。儀器儀表和移動端通信則有USB、藍牙、WIFI 等多種常規(guī)的方式進行選擇。

感知層。主要作用是為平臺內(nèi)的全部儀器儀表提供原始的檢測數(shù)據(jù)。檢測試驗儀器在高壓電氣設備帶電檢測的系統(tǒng)里是一個很寬泛的概念，包括現(xiàn)場已經(jīng)投入使用的各類智能化用于檢測試驗的儀表儀器，以及在規(guī)劃部署中的檢測試驗設備，包括但不限于局放檢測儀、電纜探測儀、交流耐壓試驗儀等[4]。

以局放檢測儀為例，傳統(tǒng)的電纜巡線方法費時費力，僅能檢測出線路中存在的一些常規(guī)的、表面的安全隱患，很難判斷出電纜的絕緣狀況等深層次的信息，相比之下，局部放電檢測是一種先進高效的帶電檢測方法，可準備檢測出電纜絕緣缺陷等信息。

4 在線檢測智能運檢平臺效益與風險分析

4.1 效益分析

在線檢測智能運檢平臺的建設，是國家電網(wǎng)在電力物聯(lián)網(wǎng)重要戰(zhàn)略部署中的關鍵環(huán)節(jié)。在儀器儀表的需求量日益龐大的市場大背景下，建立統(tǒng)一的標準，將大大激發(fā)各儀器儀表制造商技術革新的激情與動力，有助于實現(xiàn)生產(chǎn)與制造流程的標準化；可大大降低基層工作人員數(shù)據(jù)收集、查閱、整理、編寫報告的繁雜工作量，將人力分配到更需要的崗位，同時也降低了人為失誤的風險；數(shù)據(jù)的結構化存儲，可高效支持后續(xù)的數(shù)據(jù)共享與大數(shù)據(jù)分析業(yè)務的開展，提高該領域的精益化管理水平。

4.2 風險分析

在項目實施的過程中，經(jīng)常會發(fā)生影響進度的問題，及時有效地與用戶進行溝通，調(diào)整計劃，預先制訂好項目實施計劃和解決方案。在軟件工程的開發(fā)過程中，需求變更是經(jīng)常會遇到的問題，尤其是對于技術監(jiān)督管理系統(tǒng)這類功能復雜、專業(yè)性要求極強的軟件，需求變更的風險控制更顯得重要。國家電網(wǎng)的PMS2.0系統(tǒng)為其他單位運維，若系統(tǒng)集成的阻力比較大，甚至拖延了項目的進度，需預先做好溝通，必要時采取項目合作的模式來進行合作，促進項目按時高效高質量地完成。

綜上，搭建在線檢測智能運檢平臺的專業(yè)需求、技術保障均已具備。該平臺投入使用后，不僅可以預測出事故的發(fā)生，對設備的運行情況進行實時監(jiān)控，報警信息進行實時反饋，對出現(xiàn)故障的設備及時切斷，大大提升電網(wǎng)的運行效率。同時可不斷的豐富與完善設備故障信息數(shù)據(jù)庫，類似故障出現(xiàn)時第一時間進行處理，提升安全生產(chǎn)管理水平，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行提供技術保障，創(chuàng)收巨大經(jīng)濟效益的同時也具有深遠的社會意義。