變電站和輸電線路智能巡檢系統的設計與實現

卞 勝，杜彥巍，趙 婕，王 超

（國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051）

電力設備長期暴露在大自然之中，多種因素會造成線路上各元件老化、疲勞、氧化和腐蝕，如不能及時發現和消除，可能發展成為某種故障，對電力系統的安全和穩定構成威脅。為防止電力設備出現突發性故障，需要對變電站和線路進行定期和不定期的巡檢，使故障被消滅在萌芽狀態，從根本上提高電網的運行可靠性，保障正常的能源供給。

1 智能巡檢系統的提出

傳統巡檢方式為巡檢人員攜帶紙質標準巡檢作業書，巡檢設備后手工填寫巡檢結果，巡檢結束將巡檢記錄冊匯總到電網中心備案，并根據故障記錄采取必要的維修措施。這種采用紙質標準巡檢作業書的巡檢方式成本高，攜帶不方便，手工填寫巡檢記錄容易產生漏記、錯記等人為失誤，而且不利于進行信息化的統計分析和對巡檢工作進行監督和管理。

針對傳統巡檢工作存在的問題，有學者研究了基于條形碼識別的巡檢系統，但該系統需要在設備上安裝IC卡用于存儲巡檢任務，而且常年的暴露會使IC卡損壞［1－2］。鑒于GPS功能已經越來越多的用在工業領域，因此提出設計變電站和輸電線路智能巡檢系統。系統由中心服務器數據庫與管理軟件、巡檢終端與客戶端組成。巡檢終端采用集成GPS模塊的PDA構成，巡檢員通過安裝在PDA的巡檢終端軟件登錄后，可以自動采集終端的位置，通過無線網絡發送給服務器，可以有效的監督巡檢員的工作。同時，中心管理系統根據GPS反饋回來的地理位置，自動下發相應的巡檢任務。巡檢員完成巡檢任務后，現場可以將巡檢工作報告填寫好，并發送給中心管理服務器。此外，巡檢終端還可以自動接收服務器發送過來的通知消息。該系統可以有效的監督巡檢員工作，并可以實時將巡檢結果發送給服務器，服務器端軟件還能夠對關鍵設備的狀態做出判斷，對于可疑結果會做出警示，同時通知巡檢終端與客戶端。

2 系統的結構設計

系統由中心服務器、巡檢終端和客戶端組成，見圖1。

圖1 系統結構示意

中心服務器用于管理數據庫，以及服務器與巡檢終端、客戶端的交互，能夠對巡檢結果做出初步的判斷，對于可疑結果會做出警示與通知。巡檢終端用于采集終端的地理位置，巡檢員通過用戶名與密碼登錄系統，領取巡檢任務、接收通知與提交巡檢任務。管理中心通過客戶端查看巡檢員的工作狀態以及巡檢報告。

2.1 中心服務器

中心服務器采用.NET開發，數據庫是基于MySQL搭建的。中心服務器主要由用戶管理模塊、通信管理模塊、任務管理模塊、線路管理模塊和結果管理模塊構成。圖2為其詳細結構框圖。

圖2 中心服務器結構

用戶管理模塊實現對用戶的管理，包括對巡檢員和客戶的管理；通信管理模塊負責中心服務器與巡檢終端、客戶端的通信；任務管理模塊是整個系統的關鍵，根據變電站和輸電線路巡檢任務的工作內容，可以將巡檢任務分為：設備日常巡視、春（秋）季檢查管理、設備檢修、預防性試驗、設備評級、缺陷管理、技改項目等；線路管理模塊主要是管理變電站和輸電線路的設備，供制定任務或執行任務時，查詢設備的參數、狀態等；結果管理模塊主要是管理巡檢結果，包括接收終端的數據進行存儲、查看和打印等。

2.2 巡檢終端

巡檢終端根據其功能需求，采用定制的PDA實現，在PDA中添加GPS模塊，用于采集巡檢終端的位置信息。巡檢終端操作系統為WINCE 5.0，終端軟件實現的功能包括巡檢員的登錄、個人設置、地理位置發送、任務領取與提交。日常巡檢或各項任務完成后獲取的數據提交至中心服務器，生成設備運行狀態、巡檢情況的各種報表、圖形顯示，還可提供統計數據，分析設備完好性、巡檢人員完成情況、設備漏檢等。如果設備數據與數據庫中保存的正常狀態差異較大，系統會自動通知巡檢終端和客戶端，提示報警。

2.3 客戶端

客戶端主要是用于制定巡檢任務，查詢巡檢結果和巡檢員工作狀態，以及巡檢報告的查詢、打印等。

3 系統的應用情況

在用戶登錄系統后，巡檢終端能夠通過有線或者無線的方式獲取巡檢任務。巡檢終端能夠填寫被巡檢設施的運行情況。系統為用戶提供標準、規范、高效的設施巡檢報告錄入方式。系統界面見圖3。

圖3 系統巡檢點位列表界面

當巡檢員到達巡檢點時，需要讀取預先安裝的電子標簽，進行人員到位確認，然后才能錄入巡檢結果，保證了巡檢數據的可靠性和安全性。巡檢終端能通過有線或無線通信與后臺系統同步資料。

上層管理系統是一個信息管理系統（MIS系統），主要完成變電站基礎信息錄入、任務制作、消除缺陷、歷史查詢、表格報送等工作。支持對巡檢工作進行計劃和任務制定，通過數據同步將任務下載到指定班組的巡檢終端上，從而實現巡檢任務的管理和監督。系統添加任務方式見圖4。

圖4 系統添加任務

缺陷管理包括缺陷列表和消除缺陷，用于管理中心對設備的缺陷管理。系統提供方便靈活的缺陷查詢、處理方式。

巡檢到位管理包括當日到位列表和歷史到位列表，歷史到位列表顯示的是已上傳到位和未上傳到位情況，可以按任務、檢查人員和檢查日期范圍查詢，也可以進行當周查詢、當月查詢、當季度查詢和歷史查詢。如果有未到位情況，檢查人員需及時將到位和缺陷信息上傳。

由于集成了Crystal Report，后臺管理系統能為用戶提供功能強大、表現力豐富的各種明細報表、統計報表、分析圖表等，這些表格可以輸出為Excel、PDF和Word等格式。

4 結束語

通過集成GPS模塊，采用PDA作為巡檢終端交互載體，可以實現變電站和輸電線路的智能化巡檢。該系統能夠同時監督巡檢員的工作并及時得到巡檢結果，遇到設備異常，系統能夠自動提示與報警。目前該系統已經在某220 k V變電站進行試運行，運行情況良好。鑒于該系統操作簡單、應用靈活等優點，建議在電力系統推廣運行。

［1］ 申曉留，宙 瓊，周長土.變電站、發電設備巡檢管理系統的發展［J］.現代電力，2003，20（1）：76－79.

［2］ 黃新華，吳恩杰，朱 黎.變電站巡檢系統的人機理論應用可行性分析［J］.電力信息化，2006，4（12）：63－66.