變電運檢移動作業(yè)終端跨平臺數(shù)據(jù)融合研究與應(yīng)用

梁 韻，周元偉

（國網(wǎng)四川省電力公司超高壓分公司，四川成都 610000）

0 引言

隨著5G 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及AI（Artificial Intelligence，人工智能）技術(shù)的發(fā)展，變電設(shè)備的智能化水平不斷提升，針對變電設(shè)備的運檢要求也水漲船高[1]。雖然設(shè)備在線監(jiān)測[2-4]水平在逐年提高，但是現(xiàn)場運檢仍然是必不可少且最重要的環(huán)節(jié)之一，同時也凸變電運檢一體化的迫切需求[5]。目前，變電移動作業(yè)已在各班組推廣應(yīng)用，在制度建設(shè)和信息化的良好基礎(chǔ)之下，實現(xiàn)“變電設(shè)備主人制”是值得變電運檢人員探討的問題。

在以信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的工業(yè)4.0 時代，智能制造的提出與推進，正在促使傳統(tǒng)制造行業(yè)升級改造[6]。同時，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G 技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及AI 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為管理技術(shù)的創(chuàng)新、管理模式的進化帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。按照國網(wǎng)公司設(shè)備部變電運檢模式優(yōu)化要求，從2021 年初，國網(wǎng)四川超高壓公司開始試點變電運檢移動作業(yè)終端跨平臺數(shù)據(jù)融合研究，基于變電運檢移動作業(yè)功能，通過在移動作業(yè)終端中升級設(shè)備主人管理架構(gòu)、工作標(biāo)準(zhǔn)、工作流程、知識體系，強化設(shè)備信息感知和管理功能，從而切實加強運檢人員發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，規(guī)范運檢業(yè)務(wù)流程和行為，構(gòu)建“人+事+設(shè)備”的數(shù)據(jù)感知和互動關(guān)系，并取得一定成效。

1 現(xiàn)有系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)問題

（1）數(shù)據(jù)不規(guī)范。用于檢測變電設(shè)備的儀器各式各樣，標(biāo)準(zhǔn)不一且相對孤立。設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與系統(tǒng)間交互性差，數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)協(xié)議、數(shù)據(jù)格式各異，給數(shù)據(jù)收集、匯總造成極大不便，在數(shù)據(jù)處理上增加非必要的額外成本。

（2）數(shù)據(jù)分析不及時。設(shè)備的運檢數(shù)據(jù)主要由人工完成整理、分析及運用，無法及時、有效完成數(shù)據(jù)分析及診斷評估?，F(xiàn)場側(cè)與集控側(cè)的數(shù)據(jù)不能交互，現(xiàn)場不能拉取集控數(shù)據(jù)，集控側(cè)也無法對現(xiàn)場試驗進行及時指導(dǎo)。另外，設(shè)備狀態(tài)分散在各個系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不能及時共享，形成“信息孤島”。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

變電運檢移動作業(yè)終端跨平臺數(shù)據(jù)融合研究分階段分重點進行。第一階段重點在于通過將各類設(shè)備相關(guān)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行有效融合和關(guān)聯(lián)，圍繞“人+事件+設(shè)備”應(yīng)用服務(wù)，進行組織體系應(yīng)用、設(shè)備信息感知應(yīng)用。具體建設(shè)內(nèi)容包括將PMS2.0 中的設(shè)備銘牌、計劃、缺陷信息等數(shù)據(jù)，變電移動作業(yè)系統(tǒng)中的運維、檢修、檢測等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，輸變電在線監(jiān)測中的主變、避雷器、斷路器等動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、存儲、融合和應(yīng)用。

第二階段重點立足于設(shè)備檢修從檢修規(guī)劃開始，至檢修計劃編制、檢修前準(zhǔn)備、檢修現(xiàn)場作業(yè)、檢修后驗收的全流程，將各角色人員與運檢業(yè)務(wù)和設(shè)備階段相關(guān)聯(lián)，切實落地設(shè)備運維主人、檢修主人、設(shè)備專家等角色對設(shè)備的職責(zé)范圍和重點關(guān)注內(nèi)容，加強各環(huán)節(jié)全流程的節(jié)點管控和執(zhí)行閉環(huán)，提升設(shè)備運行維護作業(yè)質(zhì)量。

2.1 整體技術(shù)架構(gòu)

針對現(xiàn)有跨平臺數(shù)據(jù)融合問題，系統(tǒng)采用國網(wǎng)SG-UAP 技術(shù)路線，基于SpringCloud 微服務(wù)框架，構(gòu)建前、后端分離的微服務(wù)、微應(yīng)用架構(gòu)，降低前端應(yīng)用和后臺服務(wù)之間的耦合度，從而保證系平臺的靈活性（圖1）。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

整個系統(tǒng)以Spring Cloud 做為技術(shù)架構(gòu)，按業(yè)務(wù)的維度進行了微服務(wù)的劃分。采用Eureka 作為微服務(wù)的發(fā)現(xiàn)注冊中心，Zuul 作為網(wǎng)關(guān)，Nacos 作為配置中心，Ribbon 作為負(fù)載均衡，Hystrix 作為熔斷降級，服務(wù)之間采用Feign 調(diào)用，并加入微服務(wù)監(jiān)控中心監(jiān)控微服務(wù)運行狀態(tài)，做到微服務(wù)的服務(wù)治理。

在安全接入方面，移動作業(yè)終端通過配置專用電信運營商提供的APN 網(wǎng)絡(luò)鏈路，同時結(jié)合專用的安全加密芯片，再通過電力無線虛擬專網(wǎng)完成與安全接入平臺的認(rèn)證。認(rèn)證通過后，安全接入平臺為移動作業(yè)終端與前置服務(wù)器建立安全隧道，通過安全隧道，移動作業(yè)終端和前置機之間完成數(shù)據(jù)通信，再通過前置機與應(yīng)用服務(wù)器完成數(shù)據(jù)交換傳遞，從而達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。安全接入的整體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)安全接入架構(gòu)

2.2 整體功能架構(gòu)

本文研究并逐步明確了設(shè)備主人，為各變電站的每臺設(shè)備配備專人負(fù)責(zé)管理，建立責(zé)任角色與設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系。將設(shè)備相關(guān)信息分層分級主動推送；為設(shè)備主人在設(shè)備運檢全壽命的各階段提供決策輔助進行應(yīng)用基礎(chǔ)框架搭建和跨平臺數(shù)據(jù)融合工作，為后期各角色人員在設(shè)備生產(chǎn)準(zhǔn)備、運行維護、檢修試驗、大修技改、退役報廢各階段的業(yè)務(wù)工作提供設(shè)備數(shù)據(jù)融合查看，便于為后續(xù)分析決策提供參考（表1）。

表1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

3 業(yè)務(wù)應(yīng)用

變電運檢移動作業(yè)終端跨平臺數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)目前已在國網(wǎng)四川超高壓公司成都分部變電專業(yè)試點應(yīng)用，并取得很好的效果。

3.1 設(shè)備主人及專家關(guān)系配置

后臺進行設(shè)備主人、設(shè)備主人負(fù)責(zé)人、專家等角色與PMS（Project Management System，項目管理系統(tǒng)）臺賬關(guān)聯(lián)關(guān)系配置（圖3）。

圖3 系統(tǒng)關(guān)系配置界面

3.2 設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)查看

同步查詢PMS 的設(shè)備臺賬、銘牌，包括運行參數(shù)、物理參數(shù)、資產(chǎn)參數(shù)、其他參數(shù)等信息、同步查詢PMS 設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)并及時更新?？梢酝ㄟ^各種篩選條件對PMS 設(shè)備缺陷內(nèi)容進行分類查看，包括變電站、缺陷性質(zhì)、完成情況等維度，方便用戶及時查找到關(guān)鍵數(shù)據(jù)（圖4）。

圖4 系統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)查看界面

3.3 設(shè)備資料管理

對于設(shè)備圖紙、說明書、檢測報告等技術(shù)資料進行存儲管理。設(shè)備資料廠家與設(shè)備自動關(guān)聯(lián)，并且可以新增編輯廠家和設(shè)備。同一生產(chǎn)廠家下同型號設(shè)備可以自動關(guān)聯(lián)相應(yīng)圖紙資料。

可以通過移動終端查看各變電站設(shè)備圖紙資料，不僅支持圖紙快速搜索功能，同時也支持移動端變電站設(shè)備資料拍照上傳，便于用戶隨時根據(jù)變電站實際情況進行圖紙拍照上傳。上傳時可以根據(jù)實際情況進行圖紙資料的命名編輯（圖5）。

圖5 系統(tǒng)資料管理界面

3.4 設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查看

移動作業(yè)系統(tǒng)中的運維、檢修、檢測等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行接入，檢測報告、巡視數(shù)據(jù)與設(shè)備主人相關(guān)聯(lián)，異常及時報告。設(shè)備兩票數(shù)據(jù)查詢。根據(jù)移動作業(yè)終端、PMS 等已有數(shù)據(jù)，自動生成設(shè)備履歷。支持手動新增履歷，同時新增的履歷支持上傳拍照功能，即新增的履歷可以拍照上傳和修改刪除（圖6）。

圖6 系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)界面

3.5 設(shè)備動態(tài)數(shù)據(jù)查看

對變電站在線監(jiān)測中的主變、避雷器、斷路器等動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、存儲、曲線分析，并提供主設(shè)備事故、異常事件信息查詢（圖7）。

圖7 系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)查看界面

3.6 消息中心及報告管理

各類設(shè)備相關(guān)異常、告警提示的主動實時推送機制功能配置。根據(jù)系統(tǒng)配置的告警信息發(fā)送人員名單，告警發(fā)生時自動向名單中的人員發(fā)送信息。運檢人員可調(diào)取設(shè)備數(shù)值，并查看現(xiàn)場照片進行確認(rèn)，可有效防止誤報的情況（圖8）。

圖8 系統(tǒng)消息中心及報告界面

對系統(tǒng)投運前后單次巡檢工作耗時進行統(tǒng)計，10 次數(shù)據(jù)取平均，結(jié)果如表2 所示。

表2 系統(tǒng)投運前后耗時比較min

從表中可分析出，單次巡檢工作耗時由11 min 下降至3.15 min，耗時減少70%以上，極大降低勞動強度。通過系統(tǒng)的提示和操作引導(dǎo)，保證上傳數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。

4 結(jié)束語

本文提出的研究方向旨在解決變電移動作業(yè)系統(tǒng)中的運維、檢修、檢測等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，以及將輸變電在線監(jiān)測中的主變、避雷器、斷路器等動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、存儲、融合和應(yīng)用，并為工作標(biāo)準(zhǔn)化、變電設(shè)備運檢業(yè)務(wù)可視化方面提供參考和建議。