基于互聯(lián)網(wǎng)的帶電檢測專家服務(wù)平臺設(shè)計

耿慶慶

（西安工程大學(xué)，陜西西安710048）

0 引言

帶電檢測技術(shù)能夠及時發(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設(shè)備，在電力設(shè)備運行的情況下，進行相應(yīng)電氣、物理、化學(xué)等特征量的采集的手段。其目的是將檢測手段及診斷技術(shù)有效結(jié)合，將設(shè)備狀態(tài)及時準確地呈現(xiàn)給工作人員，能夠幫助工作人員對設(shè)備進行及時維護和檢修[4-5]。

本文在電力行業(yè)相關(guān)特點的基礎(chǔ)上結(jié)合電力設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的帶電檢測專家服務(wù)平臺設(shè)計方法，主要利用此平臺對輸變電設(shè)備進行集成化的診斷，對當前不一致的檢修模式進行重新組合，細化相關(guān)檢測與診斷流程。

1 帶電檢測專家服務(wù)平臺架構(gòu)

該平臺根據(jù)服務(wù)檢測各流程環(huán)節(jié)打造一種信息化系統(tǒng)，其具有提高現(xiàn)場工作效率、組織專家協(xié)作、海量數(shù)據(jù)分析、快速出具報告、與專家友好互動等功能，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)評估分析基礎(chǔ)。此系統(tǒng)通過多種接口將采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容與“專家團隊”“專業(yè)認證實驗室”“電力專家”“高?；螂娍圃骸钡葯C構(gòu)進行實時雙向互動，并制定統(tǒng)一的分析評估規(guī)則，最終形成狀態(tài)評估檢測報告。在此系統(tǒng)中，設(shè)備出現(xiàn)緊急異常時，系統(tǒng)將以短信或彩信的形式將報告內(nèi)容發(fā)送至專家手機，同時專家可通過系統(tǒng)的人機界面直接登錄系統(tǒng)，了解管轄設(shè)備運行狀態(tài)和分析結(jié)果，并通過系統(tǒng)授權(quán)下載數(shù)據(jù)。系統(tǒng)也為專家提供智能手機的APP系統(tǒng)客戶端，起到實時有效與專家互動的效果。

2 帶電檢測專家服務(wù)平臺模塊設(shè)計

系統(tǒng)由Web端、手機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。每個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由若干個模塊組成，從項目經(jīng)理創(chuàng)建任務(wù)，到現(xiàn)場檢修人員接受任務(wù)，同步現(xiàn)場設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，通過數(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，同時給出相應(yīng)的輔助檢修策略，現(xiàn)場請示技術(shù)指導(dǎo)或?qū)＜抑笇?dǎo)確定檢修方案，形成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)。分析結(jié)果將通過手機APP、短信、報告等輸送給公司。

2.1 Web端

圖1 帶電檢測專家服務(wù)平臺功能模塊

Web端的功能模塊包括信息展示、預(yù)報警、診斷分析、帶電檢測過程管理、基本信息管理五大部分。其中信息展示和故障報警是本部分的核心，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，還可以通過設(shè)備導(dǎo)航實現(xiàn)設(shè)備信息的綜合展示功能。在故障報警功能部分根據(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)備的報警信息采用多種模式進行展示，一是針對整個變電站的故障報警信息匯總圖，二是單個設(shè)備信息的綜合展示功能中應(yīng)包含故障報警項。通過點擊變電站的故障報警信息匯總圖中的指定設(shè)備，可順利跳轉(zhuǎn)到單個設(shè)備信息的綜合展示頁面。

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）采集帶電檢測數(shù)據(jù)，對接帶電檢測IED；（2）采集在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，對接在線監(jiān)測IED；（3）數(shù)據(jù)分析與故障診斷；（4）數(shù)據(jù)入庫；（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/自動上傳、下載更新、工作日志、兼容多種檢測設(shè)備、無線通信等，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、手機APP通信、兼容多種檢測設(shè)備、工作日志等。

2.3 移動端APP功能

移動端APP軟件主要包含兩大功能，分別是運行數(shù)據(jù)展示和巡檢過程監(jiān)控。其中運行數(shù)據(jù)展示即一個簡化的Web端，具有遠程瀏覽、數(shù)據(jù)展示、報警等功能，但沒有遠程參數(shù)設(shè)置功能。巡檢過程監(jiān)控：檢測人員在檢測現(xiàn)場，使用檢測版APP錄入檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場工作照片，數(shù)據(jù)緩存至本地，上傳至后臺服務(wù)器后，客戶通過客戶端瀏覽檢測數(shù)據(jù)、任務(wù)進度及現(xiàn)場工作情況；檢測人員將采集到的數(shù)據(jù)錄入APP，上傳至服務(wù)器。檢測人員可以查看與其相關(guān)的任務(wù)信息。

2.4 IED智能檢測模塊

IED智能檢測模塊是智能變電站中的關(guān)鍵設(shè)備，在電力在線監(jiān)測及帶電檢測系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，通過對過程層采集的數(shù)據(jù)信息進行分析和處理獲得各種狀態(tài)參數(shù)，并按照IEC 61850等標準協(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，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。帶電檢測云服務(wù)平臺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)驗的傳統(tǒng)故障診斷方法逐漸升級到人工智能技術(shù)為特征的高級診斷能力。因此云服務(wù)平臺的診斷環(huán)節(jié)中可采用kNN算法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、CART分類與回歸樹算法對電力設(shè)備狀態(tài)作進一步分析，并可迅速給出判定結(jié)果和分析依據(jù)，為平臺的專家人員準確分析狀態(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)對當前設(shè)備的狀態(tài)進行診斷，并做出相應(yīng)的壽命預(yù)測以及狀態(tài)評估。

3 結(jié)語

本文在電力行業(yè)相關(guān)特點的基礎(chǔ)上結(jié)合電力設(shè)備檢測技術(shù)的發(fā)展情況，提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的帶電檢測專家服務(wù)平臺設(shè)計方法，并重點對Web端、手機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)計思路進行了分析。