耿慶慶

（西安工程大學(xué)，陜西西安710048）

0 引言

帶電檢測(cè)技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的安全隱患[1-3]，其是一種采用便攜式檢測(cè)設(shè)備，在電力設(shè)備運(yùn)行的情況下，進(jìn)行相應(yīng)電氣、物理、化學(xué)等特征量的采集的手段。其目的是將檢測(cè)手段及診斷技術(shù)有效結(jié)合，將設(shè)備狀態(tài)及時(shí)準(zhǔn)確地呈現(xiàn)給工作人員，能夠幫助工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維護(hù)和檢修[4-5]。

本文在電力行業(yè)相關(guān)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上結(jié)合電力設(shè)備檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的帶電檢測(cè)專家服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，主要利用此平臺(tái)對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行集成化的診斷，對(duì)當(dāng)前不一致的檢修模式進(jìn)行重新組合，細(xì)化相關(guān)檢測(cè)與診斷流程。

1 帶電檢測(cè)專家服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)

該平臺(tái)根據(jù)服務(wù)檢測(cè)各流程環(huán)節(jié)打造一種信息化系統(tǒng)，其具有提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率、組織專家協(xié)作、海量數(shù)據(jù)分析、快速出具報(bào)告、與專家友好互動(dòng)等功能，系統(tǒng)共分為四層：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)管理層、分析決策層、專家層。

數(shù)據(jù)采集層功能為數(shù)據(jù)信息收集，采集完成后集中放置于數(shù)據(jù)管理層，為分析決策層提供設(shè)備狀態(tài)評(píng)估分析基礎(chǔ)。此系統(tǒng)通過(guò)多種接口將采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容與“專家團(tuán)隊(duì)”“專業(yè)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室”“電力專家”“高校或電科院”等機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向互動(dòng)，并制定統(tǒng)一的分析評(píng)估規(guī)則，最終形成狀態(tài)評(píng)估檢測(cè)報(bào)告。在此系統(tǒng)中，設(shè)備出現(xiàn)緊急異常時(shí)，系統(tǒng)將以短信或彩信的形式將報(bào)告內(nèi)容發(fā)送至專家手機(jī)，同時(shí)專家可通過(guò)系統(tǒng)的人機(jī)界面直接登錄系統(tǒng)，了解管轄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和分析結(jié)果，并通過(guò)系統(tǒng)授權(quán)下載數(shù)據(jù)。系統(tǒng)也為專家提供智能手機(jī)的APP系統(tǒng)客戶端，起到實(shí)時(shí)有效與專家互動(dòng)的效果。

2 帶電檢測(cè)專家服務(wù)平臺(tái)模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由Web端、手機(jī)APP、IED數(shù)據(jù)上傳、C/S采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)診斷等五部分組成，各部分功能全景如圖1所示。每個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由若干個(gè)模塊組成，從項(xiàng)目經(jīng)理創(chuàng)建任務(wù)，到現(xiàn)場(chǎng)檢修人員接受任務(wù)，同步現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)融合，調(diào)用專家系統(tǒng)嵌入的診斷算法得出設(shè)備故障類型，同時(shí)給出相應(yīng)的輔助檢修策略，現(xiàn)場(chǎng)請(qǐng)示技術(shù)指導(dǎo)或?qū)＜抑笇?dǎo)確定檢修方案，形成一個(gè)完整的閉環(huán)系統(tǒng)。分析結(jié)果將通過(guò)手機(jī)APP、短信、報(bào)告等輸送給公司。

2.1 Web端

圖1 帶電檢測(cè)專家服務(wù)平臺(tái)功能模塊

Web端的功能模塊包括信息展示、預(yù)報(bào)警、診斷分析、帶電檢測(cè)過(guò)程管理、基本信息管理五大部分。其中信息展示和故障報(bào)警是本部分的核心，數(shù)據(jù)展示包含多種形式，應(yīng)根據(jù)設(shè)備帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)量，除了最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、紅外成像圖、局部放電譜圖、儀表式數(shù)據(jù)圖等方式外，還可以通過(guò)設(shè)備導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的綜合展示功能。在故障報(bào)警功能部分根據(jù)客戶的管轄范圍，布置設(shè)備地理信息圖，該地圖可顯示各牽引站所在的位置是否有設(shè)備存在故障。設(shè)備的報(bào)警信息采用多種模式進(jìn)行展示，一是針對(duì)整個(gè)變電站的故障報(bào)警信息匯總圖，二是單個(gè)設(shè)備信息的綜合展示功能中應(yīng)包含故障報(bào)警項(xiàng)。通過(guò)點(diǎn)擊變電站的故障報(bào)警信息匯總圖中的指定設(shè)備，可順利跳轉(zhuǎn)到單個(gè)設(shè)備信息的綜合展示頁(yè)面。

2.2 數(shù)據(jù)采集服務(wù)器

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的主要功能包括：（1）采集帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)接帶電檢測(cè)IED；（2）采集在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)接在線監(jiān)測(cè)IED；（3）數(shù)據(jù)分析與故障診斷；（4）數(shù)據(jù)入庫(kù)；（5）采集數(shù)據(jù)命令配置。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器包括數(shù)據(jù)采集客戶端和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器兩部分。其中，客戶端功能包含連接服務(wù)器、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)/自動(dòng)上傳、下載更新、工作日志、兼容多種檢測(cè)設(shè)備、無(wú)線通信等，服務(wù)端功能包含啟停服務(wù)、參數(shù)設(shè)置、IED設(shè)備通信、客戶端數(shù)據(jù)通信、故障診斷算法、數(shù)據(jù)入庫(kù)、手機(jī)APP通信、兼容多種檢測(cè)設(shè)備、工作日志等。

2.3 移動(dòng)端APP功能

移動(dòng)端APP軟件主要包含兩大功能，分別是運(yùn)行數(shù)據(jù)展示和巡檢過(guò)程監(jiān)控。其中運(yùn)行數(shù)據(jù)展示即一個(gè)簡(jiǎn)化的Web端，具有遠(yuǎn)程瀏覽、數(shù)據(jù)展示、報(bào)警等功能，但沒(méi)有遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置功能。巡檢過(guò)程監(jiān)控：檢測(cè)人員在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，使用檢測(cè)版APP錄入檢測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)工作照片，數(shù)據(jù)緩存至本地，上傳至后臺(tái)服務(wù)器后，客戶通過(guò)客戶端瀏覽檢測(cè)數(shù)據(jù)、任務(wù)進(jìn)度及現(xiàn)場(chǎng)工作情況；檢測(cè)人員將采集到的數(shù)據(jù)錄入APP，上傳至服務(wù)器。檢測(cè)人員可以查看與其相關(guān)的任務(wù)信息。

2.4 IED智能檢測(cè)模塊

IED智能檢測(cè)模塊是智能變電站中的關(guān)鍵設(shè)備，在電力在線監(jiān)測(cè)及帶電檢測(cè)系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，通過(guò)對(duì)過(guò)程層采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理獲得各種狀態(tài)參數(shù)，并按照IEC 61850等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議將上述狀態(tài)參數(shù)上傳至站控層。服務(wù)器系統(tǒng)與IED智能終端進(jìn)行通信，向IED智能終端下發(fā)命令和獲取IED智能終端上傳數(shù)據(jù)。IED智能終端連接服務(wù)器TCP/UDP服務(wù)，或者調(diào)用Web Service服務(wù)，與服務(wù)器進(jìn)行命令交互與數(shù)據(jù)交互。

2.5 故障診斷

由于傳統(tǒng)的故障判定方法依靠經(jīng)驗(yàn)，不能很好地反映設(shè)備狀態(tài)和特征量之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，故系統(tǒng)中嵌入閾值判斷和打分法難以適用于復(fù)雜的診斷工況。帶電檢測(cè)云服務(wù)平臺(tái)引入人工智能診斷算法為電力設(shè)備故障診斷注入了新鮮的血液，其很好地描述了故障特征和故障類型之間的非線性關(guān)系，使得像以變壓器油中溶解氣體含量分析結(jié)果為基礎(chǔ)的變壓器故障診斷技術(shù)，由依靠經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)故障診斷方法逐漸升級(jí)到人工智能技術(shù)為特征的高級(jí)診斷能力。因此云服務(wù)平臺(tái)的診斷環(huán)節(jié)中可采用kNN算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、CART分類與回歸樹(shù)算法對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)作進(jìn)一步分析，并可迅速給出判定結(jié)果和分析依據(jù)，為平臺(tái)的專家人員準(zhǔn)確分析狀態(tài)提供了關(guān)鍵支撐與核心技術(shù)。數(shù)據(jù)診斷部分是云服務(wù)系統(tǒng)的核心，其根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行診斷，并做出相應(yīng)的壽命預(yù)測(cè)以及狀態(tài)評(píng)估。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在電力行業(yè)相關(guān)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上結(jié)合電力設(shè)備檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的帶電檢測(cè)專家服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法，并重點(diǎn)對(duì)Web端、手機(jī)APP、IED數(shù)據(jù)上傳、C/S采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)診斷五大功能模塊功能及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了分析。