長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院 王宇星

在電力系統(tǒng)體系中，高壓電氣設(shè)備的地位非常重要，發(fā)揮的作用也非常關(guān)鍵，和人民群眾的日常生活和安全等息息相關(guān)。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(yán)重者會(huì)給電力系統(tǒng)造成不可估量的損失。

目前，電力設(shè)備帶電檢測的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，對停電預(yù)防性試驗(yàn)很難處理的故障及隱患[1]，可以在第一時(shí)間進(jìn)行判斷與響應(yīng)，也可以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，為設(shè)備的穩(wěn)定性、效率等指標(biāo)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?yàn)閮x器儀表的種類繁多，分類詳細(xì)，而且不同生產(chǎn)廠家的技術(shù)規(guī)格、通信標(biāo)準(zhǔn)等很難達(dá)到全面的統(tǒng)一，電力設(shè)備的帶電檢測結(jié)果往往成了信息孤島，很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺(tái)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(shù)成熟，但鑒于種種客觀因素，檢測結(jié)果有時(shí)還以圖片、電子報(bào)告、紙質(zhì)文件等較傳統(tǒng)的方式存儲(chǔ)，很難進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，不利于生產(chǎn)管理，不利于與其他業(yè)務(wù)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(shè)備檢測試驗(yàn)工作的精益化管理[2]。隨著電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、IT 技術(shù)、大數(shù)據(jù)采集及處理等學(xué)科的發(fā)展與電力系統(tǒng)的融合不斷深入，會(huì)促使電力設(shè)備的帶電檢測信息化管理向?qū)嵱妙I(lǐng)域逐漸發(fā)展。

近年來，我國電力系統(tǒng)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，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(shè)備的狀態(tài)檢測更顯得尤其重要。本文介紹了高壓電氣設(shè)備帶電檢測信息化管理分析的全流程，建立了一種運(yùn)用智能儀器儀表在線檢測的、具有智能運(yùn)檢功能的平臺(tái)，規(guī)定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，可在終端處理檢測數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析、在平臺(tái)上可實(shí)時(shí)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與管理，全方位地提高電力設(shè)備帶電檢測的效率與精度。該平臺(tái)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 電氣設(shè)備帶電檢測現(xiàn)狀分析

標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)不規(guī)范。目前一些標(biāo)準(zhǔn)化的工作缺乏規(guī)范的流程指導(dǎo)與步驟規(guī)定，例如流程設(shè)定、儀器選用、測點(diǎn)選擇等常規(guī)且必須的操作，應(yīng)制訂一套標(biāo)準(zhǔn)的流程嚴(yán)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(jié)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(dòng)傳輸，往往要先記錄下檢測結(jié)果的編號，再將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中導(dǎo)出來，整理分析后編寫檢測報(bào)告。這部分工作在實(shí)際執(zhí)行的過程中也占有了不少的人力與時(shí)間，制約了現(xiàn)場檢測效率與質(zhì)量的提高。

技術(shù)監(jiān)督難操作。高壓電氣設(shè)備的現(xiàn)場帶電檢測工作需要較多的人員投入與時(shí)間，很難覆蓋住整個(gè)工作流程；報(bào)告檢查有滯后性，尚不支持對檢測工作的質(zhì)量與進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)高效監(jiān)督與指導(dǎo)，缺乏時(shí)效性。

團(tuán)隊(duì)難以協(xié)作。高壓電氣設(shè)備的帶電檢測對工作人員的專業(yè)知識儲(chǔ)備、職業(yè)素養(yǎng)等均有很高的要求，需要熟悉設(shè)備設(shè)計(jì)制造、自動(dòng)化、機(jī)械、電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科的綜合知識，才能對現(xiàn)場出現(xiàn)的故障情況進(jìn)行正確及時(shí)的判斷與處理。專業(yè)團(tuán)隊(duì)很難親自深入到各個(gè)現(xiàn)場，因此需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作，協(xié)同診斷。

數(shù)據(jù)貫通實(shí)現(xiàn)困難。目前的帶電檢測結(jié)果多以紙質(zhì)文件提交，使用時(shí)查詢、故障時(shí)分析都很不方便，也很難實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，特別不利于對設(shè)備狀態(tài)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)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(shí)處，促進(jìn)電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，彌補(bǔ)高壓電氣設(shè)備帶電檢測的不足與缺陷，建設(shè)在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)，主要具有幾大特色與亮點(diǎn)：

引進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)及無線通信技術(shù)的手段，對高壓電氣設(shè)備帶電檢測的終端系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)與更新，可自動(dòng)實(shí)時(shí)上傳檢測數(shù)據(jù)；運(yùn)用RFID 智能識別與北斗定位技術(shù)，采用新型的智能識別檢測設(shè)備，將檢測結(jié)果、儀器型號與電力設(shè)備自動(dòng)關(guān)聯(lián)；在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)與國家電網(wǎng)有限公司的PMS2.0系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)深度融合，可在線快速獲取到現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬、設(shè)備運(yùn)行狀況、設(shè)備歷史報(bào)警、歷史檢測結(jié)果等諸多重要信息，極大支持了現(xiàn)場檢測工作。

基于設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，運(yùn)用多種智能算法，建立終端智能分析模型，可進(jìn)行智能終端輔助研判，自動(dòng)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(yùn)用智能算法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成檢測報(bào)告的功能，大大降低人為編制的工作量，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化存儲(chǔ)檢測結(jié)果。

現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)可在在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)上實(shí)時(shí)共享，方便技術(shù)專家進(jìn)行故障分析與遠(yuǎn)程指導(dǎo)，對設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控起到了很好的輔助作業(yè)；在線智檢平臺(tái)開發(fā)了微服務(wù)應(yīng)用，具備分析各個(gè)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(quán)控制技術(shù)的研發(fā)，可對接入平臺(tái)的儀器儀表或其他第三方輔助設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配與管理，保證智檢平臺(tái)連續(xù)、高效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

3 在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)

通過分析在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)的規(guī)程設(shè)計(jì)、主要功能等核心內(nèi)容，構(gòu)建該平臺(tái)主要分為應(yīng)用與技術(shù)兩大架構(gòu)。全面考量用電企業(yè)和電力公司的應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上，綜合分析、統(tǒng)一設(shè)計(jì)。根據(jù)不同的用戶、不同的需要，進(jìn)行模塊化、定制化的開發(fā)。平臺(tái)具備以下幾大特色功能：儀器儀表臺(tái)賬管理、遠(yuǎn)程控制及實(shí)時(shí)診斷分析故障、實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行、檢測報(bào)告自動(dòng)生成等。如圖1所示。

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

在線智檢平臺(tái)在應(yīng)用層主要由主站端（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）幾大核心模塊組成。

3.1.1 主站端（智能運(yùn)檢平臺(tái)）

智能運(yùn)檢平臺(tái)包括檢測數(shù)據(jù)收集中心、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供應(yīng)中心、數(shù)據(jù)分析處理中心三大核心部分，以下進(jìn)行詳細(xì)介紹。

檢測數(shù)據(jù)收集中心：為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的通信提供接口，支持移動(dòng)端各類數(shù)據(jù)通過安全接口連入平臺(tái)、移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)可實(shí)時(shí)輸入輸出數(shù)據(jù)信息。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供應(yīng)中心：與門戶目錄相集成，支持移動(dòng)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(shè)備臺(tái)賬信息、地理位置坐標(biāo)、設(shè)備檢修歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備試驗(yàn)情況記錄等各類數(shù)據(jù)信息的訪問權(quán)限；還可以制訂檢測計(jì)劃，對移動(dòng)端業(yè)務(wù)提供輔助支持。

數(shù)據(jù)分析處理中心：運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析的科學(xué)方法，對各類設(shè)備的數(shù)據(jù)檢測信息進(jìn)行分析與研判，結(jié)合設(shè)備的歷史故障信息及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出改進(jìn)型的設(shè)備檢修方案[3]；按照PMS2.0系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)要求，智能運(yùn)檢平臺(tái)的缺陷記錄、故障信息、檢測報(bào)告、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等相關(guān)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(fù)性工作。選擇微服務(wù)的運(yùn)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(yīng)用提供接口，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性、先進(jìn)性以及數(shù)據(jù)邏輯處理的合理性。

3.1.2 移動(dòng)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(qiáng)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(chǔ)空間及處理算法，分擔(dān)主站端的計(jì)算任務(wù)，也對儀器儀表的計(jì)算能力進(jìn)行補(bǔ)充。

建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議：對各類制造商的設(shè)備制定統(tǒng)一標(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：算法設(shè)置了多種業(yè)務(wù)場景的閾值，可發(fā)出自動(dòng)預(yù)警；可通過GPS 或北斗定位自動(dòng)識別出附近的設(shè)備，便于設(shè)備的檢測信息與平臺(tái)建立連接。

智慧儀器APP 可新建任務(wù)或接收主站下發(fā)的任務(wù)，調(diào)派相關(guān)的儀器儀表進(jìn)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(jī)狀態(tài)下支持APP 端的任務(wù)喚醒。采用Android 系統(tǒng)開發(fā)，又滿足國家電網(wǎng)移動(dòng)作業(yè)應(yīng)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(yùn)檢平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)可分為平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。

平臺(tái)層。將收集到的海量的儀表儀器的檢測數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析的科學(xué)手段，結(jié)合橫縱向的業(yè)務(wù)，進(jìn)行集中管理、高效分析、科學(xué)運(yùn)用及綜合展示，具有極強(qiáng)的可用性、擴(kuò)展性、安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)，且易與國家電網(wǎng)現(xiàn)有的PMS2.0系統(tǒng)進(jìn)行信息互聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)層。移動(dòng)端與主站端通過4G 無線網(wǎng)路進(jìn)行通信，建立感知層和平臺(tái)層的數(shù)據(jù)流管控。儀器儀表和移動(dòng)端通信則有USB、藍(lán)牙、WIFI 等多種常規(guī)的方式進(jìn)行選擇。

感知層。主要作用是為平臺(tái)內(nèi)的全部儀器儀表提供原始的檢測數(shù)據(jù)。檢測試驗(yàn)儀器在高壓電氣設(shè)備帶電檢測的系統(tǒng)里是一個(gè)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(yàn)的儀表儀器，以及在規(guī)劃部署中的檢測試驗(yàn)設(shè)備，包括但不限于局放檢測儀、電纜探測儀、交流耐壓試驗(yàn)儀等[4]。

以局放檢測儀為例，傳統(tǒng)的電纜巡線方法費(fèi)時(shí)費(fèi)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(jìn)高效的帶電檢測方法，可準(zhǔn)備檢測出電纜絕緣缺陷等信息。

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

4.1 效益分析

在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)的建設(shè)，是國家電網(wǎng)在電力物聯(lián)網(wǎng)重要戰(zhàn)略部署中的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)，將大大激發(fā)各儀器儀表制造商技術(shù)革新的激情與動(dòng)力，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與制造流程的標(biāo)準(zhǔn)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(bào)告的繁雜工作量，將人力分配到更需要的崗位，同時(shí)也降低了人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)；數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，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(wù)的開展，提高該領(lǐng)域的精益化管理水平。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生影響進(jìn)度的問題，及時(shí)有效地與用戶進(jìn)行溝通，調(diào)整計(jì)劃，預(yù)先制訂好項(xiàng)目實(shí)施計(jì)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(huì)遇到的問題，尤其是對于技術(shù)監(jiān)督管理系統(tǒng)這類功能復(fù)雜、專業(yè)性要求極強(qiáng)的軟件，需求變更的風(fēng)險(xiǎn)控制更顯得重要。國家電網(wǎng)的PMS2.0系統(tǒng)為其他單位運(yùn)維，若系統(tǒng)集成的阻力比較大，甚至拖延了項(xiàng)目的進(jìn)度，需預(yù)先做好溝通，必要時(shí)采取項(xiàng)目合作的模式來進(jìn)行合作，促進(jìn)項(xiàng)目按時(shí)高效高質(zhì)量地完成。

綜上，搭建在線檢測智能運(yùn)檢平臺(tái)的專業(yè)需求、技術(shù)保障均已具備。該平臺(tái)投入使用后，不僅可以預(yù)測出事故的發(fā)生，對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，對出現(xiàn)故障的設(shè)備及時(shí)切斷，大大提升電網(wǎng)的運(yùn)行效率。同時(shí)可不斷的豐富與完善設(shè)備故障信息數(shù)據(jù)庫，類似故障出現(xiàn)時(shí)第一時(shí)間進(jìn)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(yùn)行提供技術(shù)保障，創(chuàng)收巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。