李 志，余紹峰，勞增江，畢 安，張 瑩

（1.浙江華電器材檢測研究所有限公司，杭州 310015；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司，杭州 310007）

0 引言

“十三五”期間，國家大力增加對配電網(wǎng)的投入和升級改造，每年都有大量的配電網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)運(yùn)行[1-4]。以國網(wǎng)浙江省電力公司配電變壓器為例，每年新增數(shù)量約在13 000臺；以二次設(shè)備為例，浙江2017年新增DTU（數(shù)據(jù)傳輸單元）約8 000臺，故障指示器約12萬支。而長期以來，由于配電網(wǎng)受重視程度不夠、設(shè)備種類繁多又大小不一、供應(yīng)商水平參差不齊等客觀原因，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量事故引起的電網(wǎng)事故層出不窮，極大影響了供電可靠性和安全性。據(jù)統(tǒng)計，2016年配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量事故占各類事故比例達(dá)57%以上，因此配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控已經(jīng)到了刻不容緩的地步。而隨著國家電網(wǎng)公司（以下簡稱國網(wǎng)公司）提出的“堅固耐用”、“本質(zhì)安全”理念的深入人心，結(jié)合近期提出的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量“兩排查一整治”專項活動，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作必將推到一個新的高度。

然而，達(dá)到配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控的“本質(zhì)安全”并非易事，現(xiàn)階段主要存在以下困難和問題：

（1）配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量檢測能力不足。配電網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)質(zhì)量抽檢是考核設(shè)備質(zhì)量最有效直接的方法，而現(xiàn)階段全國網(wǎng)質(zhì)量抽檢工作大部分仍由第三方檢測機(jī)構(gòu)承擔(dān)，因配電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量巨大，檢測效率、結(jié)果及時率將是制約抽檢工作能否順利正常開展的一個長期突出問題。

（2）設(shè)備質(zhì)檢和現(xiàn)場工期的協(xié)調(diào)問題。一旦現(xiàn)場工期緊張，如無法及時完成檢測工作，就會影響工程施工，甚至出現(xiàn)檢出設(shè)備不合格時，同一批次設(shè)備已經(jīng)安裝完畢投入運(yùn)行，給電網(wǎng)造成停電返工、降低整體工作效率的后果。

（3）入網(wǎng)前設(shè)備和在運(yùn)設(shè)備質(zhì)量信息共享不足?，F(xiàn)階段入網(wǎng)前設(shè)備質(zhì)檢工作由物資部門負(fù)責(zé)，而在運(yùn)設(shè)備運(yùn)維工作由運(yùn)檢部門負(fù)責(zé)，設(shè)備在入網(wǎng)前和在運(yùn)時的質(zhì)量信息缺乏共享，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作缺乏延續(xù)性。

針對配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作中的困難和問題，依托于“工業(yè)4.0”新思維，提出一個全方位的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心建設(shè)新模式，旨在系統(tǒng)性地解決以上難題，真正為配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控“本質(zhì)安全”工作做好服務(wù)。首先，介紹配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心建設(shè)思路；其次，介紹了配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心技術(shù)特點；再次，結(jié)合配電網(wǎng)設(shè)備具體檢測內(nèi)容對配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心體系建設(shè)方案進(jìn)行了全面闡述；最后，對配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心新模式的發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心建設(shè)思路

當(dāng)前，配電網(wǎng)設(shè)備存在數(shù)量龐大、供應(yīng)商眾多、質(zhì)量參差不齊的問題。做好“本質(zhì)安全”的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作，必須實現(xiàn)一次設(shè)備、二次設(shè)備、通信設(shè)備的入網(wǎng)檢測和故障解體分析全覆蓋，打造一個門類齊全、規(guī)模作業(yè)、高信息化集成、高自動化運(yùn)行的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心[5-10]。

針對配電網(wǎng)設(shè)備特點，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心應(yīng)基于“工業(yè)4.0”新思維，從優(yōu)化物流調(diào)度、提升質(zhì)檢效率和全壽命周期管控三方面考慮，成為檢測集約化、物流自動化和管理信息化的現(xiàn)代質(zhì)檢中心，以進(jìn)一步推進(jìn)配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作，實現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)、效能、成本綜合最優(yōu)?？紤]到檢測資源合理分配，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心應(yīng)開展一次設(shè)備、二次設(shè)備的常規(guī)試驗、特殊試驗及不合格設(shè)備復(fù)檢工作，通過信息化手段實現(xiàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和實驗室管理體系的統(tǒng)一，以實現(xiàn)檢測計劃的動態(tài)調(diào)控和檢測資源的合理配置。并且，質(zhì)檢體系應(yīng)延伸到有條件的制造企業(yè)和第三方檢測機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)、檢測配電網(wǎng)設(shè)備物資時，將質(zhì)檢過程中的數(shù)據(jù)信息通過信息化手段反饋到相應(yīng)省公司管理部門。

2 配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心技術(shù)特點

2.1 物流自動化

目前國內(nèi)大部分檢測實驗室仍采用傳統(tǒng)的倉儲、流轉(zhuǎn)方式，被試品的入庫—流程—出庫過程主要依靠試驗員手動填寫表單來完成。這樣的方式很難實時掌握檢測平臺的檢測能力，從而在一定程度上導(dǎo)致了調(diào)度的盲目性。

針對以上問題，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心基于“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，利用RFID、二維碼結(jié)合智能貨架實現(xiàn)被試品的信息化管理和主動定位，并設(shè)計自動化流水線工藝。通過手持終端的信息采集生成二維碼，對被試品進(jìn)行唯一標(biāo)識，然后被試品根據(jù)自動化流水線及非自動化流水線流程，實現(xiàn)系統(tǒng)對被試品的跟蹤。其中自動化流水線通過被試品周轉(zhuǎn)設(shè)備的條形碼同被試品二維碼綁定作為唯一標(biāo)識，被試品信息由綁定的托盤二維碼進(jìn)行識別；非自動化流水線直接通過被試品在各實驗區(qū)進(jìn)出時進(jìn)行設(shè)備二維碼掃描來追蹤被試品的狀態(tài)[11]。

經(jīng)過以上設(shè)計，檢測中心調(diào)度人員能夠?qū)崟r準(zhǔn)確掌握被試品檢測試驗項目的進(jìn)展情況以及各試驗區(qū)的工作情況，有助于檢測資源的合理分配，能有效提高檢測效率。

2.2 檢測集約化

作為一個高效、快速、集約化的檢測平臺，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心旨在為檢測工作的高效展開奠定堅實基礎(chǔ)[12-13]。

集約化檢測平臺的硬件包含：試品區(qū)、主控室和試驗區(qū)3個部分。試品區(qū)作為緩存區(qū)，實現(xiàn)被試品信息錄入收樣、信息核查和檢入檢出功能；主控室是實驗室調(diào)度中心，配備有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和工作機(jī)，通過路由器、交換機(jī)與其他試驗區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。試驗區(qū)則對被試品進(jìn)行試驗并采集數(shù)據(jù)，并通過物流機(jī)接受主控室調(diào)度。

針對傳統(tǒng)配電設(shè)備檢測效率低下、自動化能力弱和信息化程度低的缺點，集約化檢測平臺采用如下3種改進(jìn)措施：

（1）通過自動化流水線形式，將配電設(shè)備的試驗內(nèi)容分割為多個獨立工序，每個工位僅完成1個工序，并且采用集成化試驗設(shè)備，全部試驗項目自動化讀數(shù)、采集結(jié)果、部分試驗項目自動化接線、自動檢測。

（2）針對部分復(fù)雜度高、試驗時間長的工序，合理增加試驗設(shè)備，以突破該工序?qū)φw試驗效率的限制。

（3）通過檢測信息管理系統(tǒng)實時跟蹤被試品、試驗項目和工位區(qū)試驗?zāi)芰Γ悄苷{(diào)度檢測路線（包括被試品轉(zhuǎn)移路線、試驗項目流程、所需試驗設(shè)備和儀器），制定信息化檢測方案。

2.3 管理信息化

基于“移動互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心可以實現(xiàn)檢測過程中配電網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)度以及檢測試驗數(shù)據(jù)的采集傳輸、分析統(tǒng)計。

在檢測過程中，質(zhì)檢中心應(yīng)具備試驗信息管理和試驗數(shù)據(jù)分析功能。其中，試驗信息管理可根據(jù)被試品唯一標(biāo)識二維碼，實時跟蹤該被試品的檢測進(jìn)度、數(shù)據(jù)；根據(jù)檢測能力，制定動態(tài)檢測方案，根據(jù)模板格式自動生成試驗報告；試驗數(shù)據(jù)分析基于全壽命周期管理思維對配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量信息管控，主要從4方面入手：

（1）入網(wǎng)前配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢信息專家?guī)斓慕ㄔO(shè)，即統(tǒng)計各類設(shè)備、供應(yīng)商和型號的產(chǎn)品質(zhì)檢數(shù)據(jù)，為后續(xù)故障分析提供樣本基礎(chǔ)。

（2）運(yùn)行過程中設(shè)備故障解體分析信息庫建設(shè)，即統(tǒng)計故障設(shè)備事故分析、解體數(shù)據(jù)，為后續(xù)質(zhì)量管控提供指南方向。

（3）年度專項質(zhì)量管控行動計劃編制，即針對在運(yùn)出故障較多的設(shè)備進(jìn)行專項質(zhì)量管控和評估工作，為后續(xù)設(shè)備風(fēng)險評估和應(yīng)用決策提供依據(jù)。

（4）配電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)險評估與決策應(yīng)用，即運(yùn)用風(fēng)險評估思想，針對設(shè)備、用戶、風(fēng)險等維度提出相應(yīng)策略。

3 配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心實施方案

配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心的建立是在“互聯(lián)網(wǎng)+”新形勢下適應(yīng)配電網(wǎng)設(shè)備檢測全覆蓋要求的必然結(jié)果。以被試品的檢測過程作為典型案例，來分析配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心的具體功能模塊。

3.1 自動化物流模塊

作為配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量檢測的核心功能，被試品的智能化流轉(zhuǎn)是提高檢測效率的關(guān)鍵因素，需要各區(qū)域和各工作人員各司其職、相互配合。自動化物流模塊采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過信息管理系統(tǒng)為被試品建立唯一可追蹤的自動化物流方案。

自動化物流模塊采用了智能貨柜、機(jī)械手、AGV（自動導(dǎo)向車）小車和檢測流水線等設(shè)備，將被試品信息二維碼與設(shè)備周轉(zhuǎn)裝置上的條形碼進(jìn)行綁定，被試品可按照設(shè)定的路線由周轉(zhuǎn)裝置運(yùn)送依次進(jìn)行試驗，被試品信息可以通過試驗區(qū)的移動終端識別，以便一次錄入、多次綁定。值得注意的是，由于部分被試品（故障指示器）需配套使用、不可分開，故需在物流周轉(zhuǎn)全過程中進(jìn)行成套關(guān)系校驗，以保證被試品的對應(yīng)關(guān)系。

如圖1所示，自動化物流模塊可以實現(xiàn)被試品的拆包入庫、檢測試驗、測試完成出庫3個步驟的自動流轉(zhuǎn)。其中，拆包入庫步驟對到貨的被試品進(jìn)行信息綁定、錄入信息管理系統(tǒng)；檢測試驗步驟通過機(jī)械手、AGV小車將被試品從智能貨柜中取出并運(yùn)送至檢測流水線進(jìn)行各檢測項目的試驗；測試完成出庫步驟則將被試品放入智能貨柜的對應(yīng)儲位，集中裝箱后完成退樣、出庫。

圖1 配電網(wǎng)設(shè)備自動化物流周轉(zhuǎn)流程

3.2 集約化檢測模塊

集約化檢測模塊主要針對入庫的被試品，自動根據(jù)對應(yīng)類別、需要檢測的試驗項目和工位區(qū)試驗?zāi)芰?，制定合理檢測方案以提升檢測效率。

以檢測暫態(tài)錄波型故障指示器為例，其檢測系統(tǒng)包含故障指示器集成測試臺和故障指示器耐壓測試臺。故障指示器集成測試臺由故障指示器測試柜和主控柜上位機(jī)信息處理系統(tǒng)組成，可實現(xiàn)故障指示器主要功能、基本性能和通信規(guī)約等項目的自動測試；可全真模擬實際10 kV配電線路多種運(yùn)行狀況，如短路故障、重合閘、人工投切大負(fù)荷、非故障線路重合閘等波形進(jìn)行閉環(huán)自動測試，并可對配電線路波形進(jìn)行實時錄波，對比判斷故障指示器錄波功能。故障指示器絕緣耐壓測試臺硬件由控制柜、程控電源柜、接口端子臺組成，可實現(xiàn)一次接線，完成十通道測試對象的全自動絕緣耐壓測試。

按照是否使用故障指示器集成測試臺，檢測試驗總體流程分成不帶電檢測、帶電檢測準(zhǔn)備、帶電檢測試驗3個階段，各階段的具體測試項目及流程如圖2所示。

圖2 故指測試流程

根據(jù)每套故障指示器檢測系統(tǒng)每次測試15套暫態(tài)錄播型故障指示器來分析集約化檢測效率：一批錄波型故障指示器（A）在進(jìn)入自動測試的同時，如對下一批錄波型故障指示器（B）進(jìn)行手動測試，可使整個測試周期（15套+15套）縮短為200 min（約3.3 h），1 d按8 h工作時間來算，1 d測試 72套（30套/3.3 h×8 h）， 1年（按 260 d）測試18 720套，節(jié)拍分析如圖3所示。

3.3 信息化管理模塊

信息化管理模塊采用信息物理網(wǎng)絡(luò)模式將體系管理和試驗業(yè)務(wù)融合為一個有機(jī)整體，為工作人員提供了試驗信息管理和檢測數(shù)據(jù)分析的友好交互平臺，該模塊的功能架構(gòu)及與其他模塊的交互關(guān)系如圖4所示。

試驗信息管理一方面要對被試品信息、物流信息、檢測數(shù)據(jù)和實驗室體系進(jìn)行統(tǒng)一信息管理；另一方面還需要參與自動化物流模塊和集約化檢測模塊的動態(tài)信息調(diào)度。

以試驗報告管理為例，試驗報告自動化生成是試驗信息管理的主要業(yè)務(wù)功能之一，系統(tǒng)根據(jù)試驗報告模板程序以及被試品在實驗室所有檢測試驗數(shù)據(jù)自動生成格式規(guī)范的試驗報告，供給用戶下載打印。試驗報告內(nèi)容基本要求包括：被試品信息、試驗項目、設(shè)備和儀器信息、試驗數(shù)據(jù)、判斷依據(jù)、試驗結(jié)果和審核批準(zhǔn)等。

自動出具試驗報告分為以下步驟：首先，讀取被試品信息和試驗項目信息，包括設(shè)備種類、實驗方案、報告模板路徑等信息；其次，操作員上傳試驗原始數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的試驗方案（包括檢測項目、檢測路線、誤差限值、項目參數(shù)等）形成報告初稿；再次，試驗管理員審核初稿結(jié)果，根據(jù)審核結(jié)果決定是否輸出檢定證書、檢測記錄、檢點檢測情況等統(tǒng)計報表。其中，整個過程中不同試驗員服從嚴(yán)格的權(quán)限管理，實現(xiàn)對試驗流程、試驗?zāi)０?、試驗依?jù)和試驗報告的規(guī)范化管理，與傳統(tǒng)手動出具報告的方式相比，可以規(guī)避人工抄錄錯誤，大幅度節(jié)省時間。

圖3 故指集約化檢測模塊節(jié)拍分析

圖4 信息管理模塊架構(gòu)

檢測數(shù)據(jù)分析包括試驗記錄查詢和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計2個子模塊。試驗記錄查詢提供已做過試驗的各被試品的試驗記錄。點擊試驗數(shù)據(jù)查詢頁面左側(cè)設(shè)備列表中的設(shè)備信息，在右側(cè)“審批記錄”和“試驗數(shù)據(jù)”欄目中便可以看到該被試品的操作記錄以及詳細(xì)試驗數(shù)據(jù)，便于試驗回溯和監(jiān)管；歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊可自定義試驗參數(shù)查詢范圍，查詢條件包括：起始時間、終止時間、電壓等級、設(shè)備類型、額定容量、選擇試驗參數(shù)。通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可以從設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)和設(shè)備種類等不同維度揭示配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量問題，為后續(xù)質(zhì)量管控（如不良行為通報、專項行動）提供數(shù)據(jù)支撐。如表1所示，過去15個月配電網(wǎng)設(shè)備中心完成了882臺變壓器和44臺開關(guān)類設(shè)備的檢測工作，其突出的檢測成效得益于信息化管理模塊與物流、檢測模塊的配合，為“本質(zhì)安全”的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

表1 配電網(wǎng)設(shè)備歷史檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4 結(jié)語

針對配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量管控工作“本質(zhì)安全”的要求，提出一個全方位的配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心建設(shè)新模式，旨在解決檢測效能不足和信息化程度不高的問題；從物流自動化、檢測集約化和管理信息化3方面介紹了配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心技術(shù)特點，并結(jié)合典型案例介紹了具體實施方案。結(jié)果表明，配電網(wǎng)設(shè)備檢測中心能夠大幅提升檢測效率，保證檢測時效性，并且形成有效的信息閉環(huán)。

在下一步的工作中，可以針對以下幾個方面來進(jìn)一步發(fā)展配電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)檢中心：

（1）建立更加完備的質(zhì)檢體系，打通管理機(jī)構(gòu)、檢測中心、業(yè)主單位和供應(yīng)商間的信息通道。

（2）構(gòu)建運(yùn)輸物流統(tǒng)一調(diào)度平臺，基于檢測能力統(tǒng)一管控送檢路線。

（3）建立大數(shù)據(jù)分析平臺，形成基于風(fēng)險的差異化檢測方案。

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