蔣大偉，趙 野，謝 倩，高 岳，牛 李

(遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179)

高壓電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中處于極其重要的地位，一旦發(fā)生故障，有可能導(dǎo)致大面積停電事故，給電力系統(tǒng)帶來難以估量的損失。電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)已相對(duì)成熟，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)停電預(yù)防性試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)的缺陷、隱患[1]，有助于了解設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，從而為設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)提供必要依據(jù)，避免不必要的停電事故[2]。但由于儀器儀表種類較多，并且不同廠商的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議不統(tǒng)一，檢測(cè)結(jié)果一直未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息化管理。目前檢測(cè)結(jié)果主要以圖片、電子報(bào)告、紙質(zhì)文件等方式保存，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)融合，無法支撐大數(shù)據(jù)分析與故障研判工作，嚴(yán)重制約著電力設(shè)備檢測(cè)試驗(yàn)工作精益化管理[3]。隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展和向電力系統(tǒng)的融合，使電力設(shè)備帶電檢測(cè)信息化管理逐步向?qū)嵱没A段發(fā)展。

1 電氣設(shè)備帶電檢測(cè)現(xiàn)狀分析

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)不規(guī)范

缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的流程設(shè)定、儀器選用、測(cè)點(diǎn)選擇，數(shù)據(jù)的顯著差異直接影響到數(shù)據(jù)間的縱比與橫比，可能影響檢測(cè)結(jié)果的判斷。

1.2 工作效率低

檢測(cè)儀器普遍不支持檢測(cè)圖像或數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸，需要先記錄檢測(cè)結(jié)果編號(hào)，再將存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行分析，編制檢測(cè)報(bào)告。后期工作往往占據(jù)了相當(dāng)?shù)娜肆εc時(shí)間，影響現(xiàn)場檢測(cè)質(zhì)量的提升。

1.3 技術(shù)監(jiān)督難

現(xiàn)場檢測(cè)需要大量的人員與時(shí)間，難以覆蓋整個(gè)工作面；報(bào)告檢查無法對(duì)檢測(cè)工作的質(zhì)量與進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與指導(dǎo)，缺乏時(shí)效性。

1.4 團(tuán)隊(duì)協(xié)作難

帶電檢測(cè)對(duì)檢測(cè)人員所需的專業(yè)知識(shí)深度與廣度均要求較高，需要熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等方面知識(shí)，方可對(duì)現(xiàn)場異常進(jìn)行正確判斷。專業(yè)團(tuán)隊(duì)無法深入每個(gè)現(xiàn)場，因此需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作，協(xié)同診斷。

1.5 無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通

檢測(cè)結(jié)果以紙質(zhì)文件提交，查詢、分析不方便，且無法實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)貫通與融合，尤其不便于對(duì)設(shè)備狀態(tài)的大數(shù)據(jù)分析。

2 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)規(guī)程分析

為實(shí)現(xiàn)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，推動(dòng)電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，解決電氣設(shè)備帶電檢測(cè)存在的諸多不足，在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)主要具備以下特點(diǎn)。

a.應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)及無線通信技術(shù)，研究改進(jìn)帶電檢測(cè)終端，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳。

b.基于RFID識(shí)別和北斗定位技術(shù)，智能識(shí)別檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果、儀器型號(hào)、電力設(shè)備的自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

c.建設(shè)在線檢測(cè)平臺(tái)與國家電網(wǎng)有限公司(以下簡稱國網(wǎng)公司)PMS2.0系統(tǒng)深度融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬、運(yùn)行狀態(tài)信息、歷史缺陷、歷史檢測(cè)結(jié)果在線獲取，輔助至支撐現(xiàn)場檢測(cè)工作。

d.研究終端智能分析數(shù)據(jù)模型及算法，實(shí)現(xiàn)智能終端輔助研判，自動(dòng)登記缺陷，全面支撐現(xiàn)場檢測(cè)工作。

e.研究檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)生成模型算法，減少人工編制工作量，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。

f.現(xiàn)場檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，全面支撐實(shí)時(shí)技術(shù)監(jiān)督及遠(yuǎn)方專家研判。

g.基于微服務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠商數(shù)據(jù)分析模型算法的嵌入。

h.研究數(shù)據(jù)加密及終端授權(quán)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接入平臺(tái)儀器儀表的可控管理，保障平臺(tái)持續(xù)運(yùn)營。

3 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過以上對(duì)在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)規(guī)程分析，構(gòu)筑該平臺(tái)主要分為應(yīng)用架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)。綜合考慮民營企業(yè)和電力公司的應(yīng)用需求，統(tǒng)一設(shè)計(jì)。根據(jù)不同用戶需求，進(jìn)行模塊裁剪。實(shí)現(xiàn)儀器儀表臺(tái)賬管理、檢測(cè)報(bào)告自動(dòng)生成、巡視檢測(cè)管理、遠(yuǎn)程診斷分析、實(shí)時(shí)技術(shù)監(jiān)督等功能[4]，如圖1所示。

圖1 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)

系統(tǒng)在應(yīng)用層面分為主站端(智能運(yùn)檢平臺(tái))、移動(dòng)端(智慧儀器APP)、感知端(智慧儀器儀表)三部分。

3.1.1 主站端(智能運(yùn)檢平臺(tái))

智能運(yùn)檢平臺(tái)分為“檢測(cè)數(shù)據(jù)收集中心”、“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供應(yīng)中心”、“數(shù)據(jù)分析處理中心”三大中心，具體內(nèi)容如下。

檢測(cè)數(shù)據(jù)收集中心：提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口服務(wù)，支撐移動(dòng)端各類數(shù)據(jù)通過安全接入平臺(tái)、移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)實(shí)時(shí)寫入。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供應(yīng)中心：與門戶目錄集成，支撐移動(dòng)端一體化登錄；與PMS2.0集成，提供設(shè)備臺(tái)賬、地理坐標(biāo)、設(shè)備狀態(tài)檢修、設(shè)備試驗(yàn)等各類數(shù)據(jù)訪問權(quán)限；制定計(jì)劃任務(wù)，支撐移動(dòng)端業(yè)務(wù)應(yīng)用。

數(shù)據(jù)分析處理中心：應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)手段，對(duì)各類設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果分析，結(jié)合設(shè)備歷史缺陷、歷史試驗(yàn)結(jié)果，形成新的狀態(tài)檢修建議[5]；遵循PMS2.0數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范，智能運(yùn)檢平臺(tái)缺陷信息、檢測(cè)記錄、試驗(yàn)記錄等數(shù)據(jù)可按需寫入PMS2.0，減少數(shù)據(jù)重復(fù)錄入的工作量。采用微服務(wù)的模式，支持各儀器儀表廠商數(shù)據(jù)分析算法的植入，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析邏輯的先進(jìn)性。

3.1.2 移動(dòng)端(智慧儀器APP)

智慧儀器APP作為儀器儀表與主站的通信樞紐，彌補(bǔ)儀器儀表與主站端直接通信能力的不足，降低儀器儀表生產(chǎn)商的改動(dòng)難度；提供豐富的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)算邏輯，減少主站端的計(jì)算壓力同時(shí)彌補(bǔ)儀器儀表計(jì)算能力的不足。

統(tǒng)一通信規(guī)約：對(duì)各類業(yè)務(wù)廠家的儀器表制定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，支持USB、藍(lán)牙、WIFI等多種通信模式。

邊緣計(jì)算：內(nèi)置多種業(yè)務(wù)場景閾值，可自動(dòng)預(yù)警；具備綜合分析能力，可自動(dòng)調(diào)取主站端歷史數(shù)據(jù)，利用綜合分析模型算法輔助研判；基于GPS或北斗定位，自動(dòng)識(shí)別附近的設(shè)備，便于檢測(cè)結(jié)果與設(shè)備自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

智慧儀器APP，可新建任務(wù)或接收主站端下發(fā)的任務(wù)，通過任務(wù)觸發(fā)相應(yīng)儀器儀表的功能，減少操作步驟。

3.1.3 感知端(智慧儀器儀表)

智慧儀器儀表主要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的在線上傳，開機(jī)狀態(tài)下支持APP端的任務(wù)喚醒。具備Android操作系統(tǒng)，滿足國網(wǎng)公司移動(dòng)作業(yè)應(yīng)用要求的儀器儀表，可直接安裝智慧儀器APP。

3.2 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

技術(shù)架構(gòu)依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)分為平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層，如圖2所示。

圖2 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

3.2.1 平臺(tái)層

通過融合海量的檢測(cè)試驗(yàn)儀器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、展示、分析和應(yīng)用，包括大數(shù)據(jù)分析處理、橫向業(yè)務(wù)融合、計(jì)劃編制與任務(wù)派發(fā)、統(tǒng)計(jì)分析與綜合展示。具有易用性、可擴(kuò)展性、安全性等多種特點(diǎn)，同時(shí)易與現(xiàn)有的國網(wǎng)公司PMS2.0系統(tǒng)融合。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

移動(dòng)端與主站端通信基于4G無線網(wǎng)路，建立感知層和平臺(tái)層的數(shù)據(jù)流管控。儀器儀表與移動(dòng)端通信可采用USB、藍(lán)牙、WIFI等多種通信模式。

3.2.3 感知層

感知層為各類儀器儀表，提供檢測(cè)原始數(shù)據(jù)。檢測(cè)試驗(yàn)儀器為現(xiàn)場已經(jīng)部署的各種智能化檢測(cè)試驗(yàn)儀器和后續(xù)規(guī)劃部署的檢測(cè)試驗(yàn)儀器，包括但不限于局放檢測(cè)儀、電纜探測(cè)儀、介損測(cè)試儀、交流耐壓試驗(yàn)儀等。例如傳統(tǒng)的電纜巡線方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，僅能發(fā)現(xiàn)線路管道中存在的一些肉眼可見的安全隱患，而對(duì)判斷電纜的絕緣狀態(tài)無能為力。局部放電檢測(cè)作為一種帶電檢測(cè)手段可有效檢出電纜絕緣缺陷[6]。

實(shí)物標(biāo)簽可采用RFID電子標(biāo)簽，該種電子標(biāo)簽內(nèi)嵌鐵氧體屏蔽材料，可以防止金屬材料對(duì)于射頻信號(hào)發(fā)射和接收產(chǎn)生的干擾。

移動(dòng)作業(yè)終端搭載智慧儀器APP，作為智能化檢測(cè)試驗(yàn)儀器與云平臺(tái)的通信樞紐，彌補(bǔ)儀器儀表與主站端直接通信能力的不足，降低儀器儀表生產(chǎn)商的改動(dòng)難度；提供豐富的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)算邏輯，彌補(bǔ)儀器儀表計(jì)算能力的不足，同時(shí)減少主站端的計(jì)算壓力。

主要的功能如下。

a.統(tǒng)一通信規(guī)約：制定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，支持USB、藍(lán)牙、WIFI等多種通信模式。

b.邊緣計(jì)算：內(nèi)置多種業(yè)務(wù)場景閾值，可自動(dòng)預(yù)警。

c.部署檢測(cè)任務(wù)：可新建任務(wù)或接收主站端下發(fā)的任務(wù)，通過任務(wù)觸發(fā)相應(yīng)儀器儀表的功能，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)試驗(yàn)的自動(dòng)化、智能化。

4 在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)效益與風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1 效益分析

智慧儀器儀表在線檢測(cè)平臺(tái)的建設(shè)，積極響應(yīng)了國網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)重要戰(zhàn)略部署。在較大的儀器儀表市場需求背景下，統(tǒng)一市場標(biāo)準(zhǔn)，將引領(lǐng)各儀器儀表廠商技術(shù)創(chuàng)新，規(guī)范生產(chǎn)，提升效益；大幅度減少基層人員數(shù)據(jù)整理、報(bào)告編制的工作量，減少人力成本；數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，有效支撐后期數(shù)據(jù)共享及業(yè)務(wù)融合工作，支撐各類大數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)的開展，提升該領(lǐng)域的精益化管理水平。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

實(shí)施過程中遇到影響進(jìn)度的問題，及時(shí)和用戶溝通，變更計(jì)劃，提前制定好實(shí)施計(jì)劃與解決方案。作為軟件開發(fā)工程，需求變更所帶來的風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)常見的主題，對(duì)于技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)這樣的大型軟件工程，需求變更的風(fēng)險(xiǎn)控制尤其重要。部分網(wǎng)省公司PMS2.0系統(tǒng)為其他單位運(yùn)維，系統(tǒng)集成可能阻力較大，影響項(xiàng)目進(jìn)度。需提前做好溝通，必要時(shí)采取項(xiàng)目合作的模式。

5 結(jié)語

通過以上分析，智慧儀器儀表在線檢測(cè)智能運(yùn)檢平臺(tái)建設(shè)的專業(yè)條件、技術(shù)條件均已具備。該系統(tǒng)建立后，可以提前預(yù)測(cè)事故的發(fā)生，實(shí)時(shí)掌控一次設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)于出現(xiàn)故障的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行報(bào)警和切斷，有利于減少設(shè)備故障所帶來的損失，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。并且可以建立一次設(shè)備故障信息的數(shù)據(jù)庫，再次出現(xiàn)類似的故障信息時(shí)，就可以自動(dòng)識(shí)別出故障類型和位置，進(jìn)一步提高安全生產(chǎn)管理水平，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。