基于自動檢測系統的繼電保護移動運維平臺研究

張良武 楊帥 南東亮 周杰 鄧劍偉

摘要：針對現場二次設備運維，提出了一套基于自動檢測系統的繼電保護移動運維平臺。自動化檢測技術能夠自動對二次設備進行檢測，自動生成設備檢驗報告，提高現場人員的工作效率;利用技術手段，自動化檢測系統能夠將所檢測的結果通過網絡傳入移動運維平臺;移動運維平臺可通過內部驗收管理、檢驗管理模塊對信息進行處理，也可作為二次設備評價系統的評價因素，對于二次設備的管理有著積極的作用，同時也減輕了一線人員的工作負擔。基于對二次設備自動化檢測系統、移動運維管理平臺和二次設備隱患風險評價系統優點和特點的分析，可以得出結論：基于自動檢測系統的移動運維平臺具備可行性。

關鍵詞：移動運維平臺;二次設備;自動化檢測;評價

0? ? 引言

當前，繼電保護主要依靠人工進行測試，在測試過程中，人工操作繼電保護測試儀需要根據不同的保護試驗不斷調整接線及各種量值，不僅過程繁瑣，容易出錯，還考驗現場工作人員的經驗水平和細致程度;同時，由于試驗過程繁瑣，試驗結束后填寫試驗結果報告也會耗費大量的時間，給一線人員帶來了極大的負擔。因此，自動測試系統可以給一線人員帶來極大的幫助。

在二次設備管理方面，常規的管理是收集各個二次設備的具體信息，由班組傳達至市再至省公司，整個過程極其繁雜，同時由于二次設備數量十分龐大，以新疆為例，二次保護裝置多達2萬多套，傳統的人工統計方法將耗費大量的時間，并且在統計過程中容易發生缺項、漏項，降低了數據的真實性、可靠性。采用基于無線終端的移動運維平臺，不僅簡化了工作，同時也提高了數據的質量。

本文探討了將繼電保護自動檢測系統和移動運維平臺兩者的優點相結合的可行性，即將繼電保護自動測試過程中的數據直接通過網絡上傳，通過移動運維平臺的驗收管理模塊、檢驗管理模塊對數據進行處理;同時，對移動運維平臺也可增加二次設備風險評價系統，直接將自動測試的結果導入評價系統，做到信息的一次收集、多次使用，不僅減輕了一線人員的負擔，同時也提高了工作質量。

1? ? 繼電保護自動檢測系統

繼電保護自動檢測系統能夠根據不同的檢測任務添加模板，也能夠不斷修改模板以滿足現場實際需求，同時能夠標準化、自動化地進行檢測，在測試完成之后，能夠自動生成標準、規范的檢測報告;通過制作不同的保護模板，在面對不同的保護裝置類型、不同的生產廠家時，也能夠滿足需求。

繼電保護自動檢測系統主要由軟件和硬件兩部分組成。硬件部分體現了自動化檢測系統的整體布局，實現了檢測控制端與被檢測系統之間的有效隔離;而軟件部分則為檢測系統的核心，通過分層結構、多模塊之間的相互配合運行，實現檢測被測設備的功能。

自動化檢測的硬件部分主要包括：

（1）測試端：一般為PC電腦，主要進行軟件的使用。

（2）交換機：檢測過程中各種信息交互的通道。

（3）測試儀：常規的繼電保護測試儀，用于給被測裝置施加量。

（4）被測裝置：需要被檢測的繼電保護裝置。

自動檢測系統可以通過測試端對測試內容進行修改、確定，在各項準備工作完成后發令，由網線通過交換機對測試儀指令進行傳輸，測試儀通過已經連接好的檢測線對被測裝置加量，被測裝置接收到之后進行相應的保護動作，再通過網線、交換機將被測裝置的動作結果傳送回測試端，測試端在接收到被測裝置的結果之后生成標準報告。整個檢測只需在檢測之前預先加載所要檢測的模板，檢測的過程無需人工干預，自動完成，因此節約了大量時間，降低了錯誤概率[1]。

自動檢測系統的軟件部分是在測試端上進行安裝的，主要分為兩部分：二次系統開發層和自動檢測層，如圖1所示。

二次系統開發層：主要包括裝置檢測方案開發平臺和裝置檢測方案兩個模塊。其中裝置檢測方案開發平臺主要是對裝置檢測方案的設計和裝置檢測項目的設計，如被測繼電保護裝置的標準檢測文件和報告模板文件、檢測通用項目、檢測電氣量項目、檢測儀控制以及保護裝置控制等。裝置檢測方案模塊主要是對檢測模板和報告模板進行編輯。

自動檢測層：主要包括自動檢測主程序、檢測儀接口程序和通信規約引擎程序。主要是通過檢測儀的接口程序實現與繼電保護自動測試儀的信息交互，通過通信規約引擎程序實現對保護裝置的信息交互，然后經過自動檢測主程序的判斷生成保護動作結果[2-3]。

2? ? 移動運維管理平臺

以基于物聯網技術的繼電保護智能移動運檢管控平臺為數據匯集平臺，完成數據獲取、管理、存儲、處理、計算、服務接口等數據管理功能。通過對保護專業各系統數據的接入、跨系統數據關聯比對分析等數據加工服務，實現對各類數據的統一管理，提供數據服務及底層的基礎組件服務，為各類應用提供統一的模型、數據、網絡通信、人機界面、系統管理等服務。

繼電保護移動運維管理平臺的功能架構如圖2所示。

繼電保護移動運維平臺的功能如下：

2.1? ? 臺賬管理

采用唯一身份識別技術的電子標簽實現臺賬的電子化管理，改變以往人工錄入臺賬的模式。

電子標簽在出廠時由廠家設置好，同步提供臺賬，并和設備信息關聯，減少設備資料整理的過程。在現場可以對設備進行校核，更新臺賬資料，不需要多個系統錄入數據，提高了工作效率。同時設備信息也可通過移動終端進行查詢。

2.2? ? 專業巡檢

采用移動終端進行專業巡檢，實現了巡檢過程的管控以及巡檢信息電子化、網絡化的管理。

根據設備臺賬自動生成現場專業巡檢的作業模板，檢修班組人員通過移動終端在變電站工作現場進行數據采集，對于缺陷等問題可以通過現場照片、文字描述、語音記錄等方式進行記錄，根據巡檢結果自動生成專業巡檢報告，并對結果進行統計分析。

2.3? ? 檢驗管理

利用移動終端的移動化作業，體現出設備檢驗、驗收模式往無紙化、信息化、網絡化、智能化工作模式的轉變。

利用移動終端和繼電保護設備的電子標簽，實現對工作人員現場工作情況的管控。通過掃描電子標簽確認當前設備是否為工作流程中需要操作的設備，防止誤操作;通過統一的作業規范保證工作人員按指定的流程進行操作，并按規范的信息格式填寫現場數據，杜絕不填數據、亂填數據的情況;通過現場拍照保存證據，預防隨意編造結果的情況;通過掃描電子標簽確認地點，保證人員到場工作。

2.4? ? 備品備件

利用二維碼技術可實現備品備件的出入庫管理、備件數據實時查詢、儲備計劃自動生成、備件不足自動預警。通過聯網部署，還可以實現備品備件的跨單位共享、合理調配，使備品備件的存儲更加科學合理。

2.5? ? 排雷專項

通過統計分析技術全景展示排雷情況，掌握排雷工作存在的問題、整改的計劃、整改的進度、整改的結果。

2.6? ? 缺陷管理

利用移動終端實現面對缺陷設備進行圖文并茂的缺陷信息的記錄，并及時送至后臺系統進行處理。

將設備運行過程中發現的缺陷，在移動終端采用現場照片及文字記錄等方式進行錄入，根據缺陷嚴重程度及處理情況對設備進行評價，將評價結果提交至狀態評價模塊，輔助設備評價[4-5]。

3? ? 二次設備風險隱患評價系統

二次設備作為電網中的重要一環，它的運行狀態正常與否對電網的安全有著至關重要的作用，因此對二次設備進行風險隱患評估和健康狀態評價十分必要，通過差異化的運維檢修策略，能夠進一步提升二次設備精益化運檢管理水平，準確掌握二次設備運行狀態，精準管控裝置運行風險。

二次設備風險隱患評價系統可以基于移動運維管理平臺實現，在數據的收集方面，可以由移動終端進行收集，包括變電站的重要性等級，變電站每一個間隔的故障后果嚴重程度，設備的名稱、電壓等級、家族性缺陷，反措的執行等。通過對收集到的必要信息進行整理，通過二次設備風險評價系統對信息進行處理，可以獲得設備和變電站的風險隱患評估，從而執行相應的運維檢修策略。

傳統的基于二次設備風險隱患評價系統的評估流程主要分為3個步驟：

（1）二次設備的狀態信息和數據通過移動終端掃描附帶的二維碼獲得，并且設備的狀態信息和數據可以通過移動終端進行核實修改。

（2）通過無線網絡上傳掃描獲得的二維碼信息，經過平臺前置服務器接口上傳至移動運維管理系統。

（3）通過移動運維管理系統對上傳來的數據進行整理，再傳給設備評價模塊，通過已設定好的評價標準和規則，設備評價模塊對設備整體狀態進行評價，獲得二次設備的狀態[6]。

通過以上過程，可以獲得每一臺設備、每一個變電站間隔、每一個變電站相應的運行狀態，給二次設備的管理、運維、檢修提供了可靠的信息。

4? ? 基于自動檢測系統的移動運維平臺

通過以上分析，根據自動檢測系統的快速性、便捷性，對自動檢測系統設計進行修改，使得自動檢測系統能夠將檢測結果通過網絡傳輸到移動運維平臺，移動運維平臺接收到信息后，不僅可存儲在自身的檢驗管理模塊、驗收管理模塊中進行數據的處理，還可以通過增加二次設備風險隱患評價模塊來對二次設備進行設備評價、評級。可將以上三個部分通過加密網絡結合在一起，構成一個綜合性的系統，使得信息可以一次收集、多項利用，以提高整個繼電保護裝置的運維管理水平。

經過修正的繼電保護自動檢測系統的原理架構如圖3所示。

自動檢測系統仍舊分為兩層，二次開發系統層保持不變，在自動檢測層，增加一個網絡信息傳送接口，通過網絡通信接口將檢測信息傳送至移動終端，再通過VPN專網進入網絡應用服務模塊，從而進入運維管理平臺各模塊。

經過修正添加了自動檢測系統的移動運維管理平臺的框架結構如圖4所示。

對于二次設備的一般狀態信息，如設備型號、生產日期、投運日期等臺賬信息，反措的執行、家族性缺陷、超期服役等缺陷信息，可以通過移動終端設備掃描二維碼進行收集，收集之后通過無線VPN專網送入運維管理系統。

而對于自動檢測的信息，自動檢測軟件通過網絡通信接口程序傳送至移動終端進行存儲，隨后移動終端可以通過VPN專網將信息送至運維管理系統。

基于收集到的二次設備的一般狀態信息和檢測結果信息，設備風險隱患評級模塊可以對二次設備的狀態進行評價評級。

5? ? 結語

本文通過對二次設備自動化檢測系統、移動運維管理平臺和二次設備隱患風險評價系統的原理結構進行梳理，探討了三者結合在一起的可行性。通過將繼電保護自動檢測系統和二次設備風險隱患評價系統融入移動運維管理平臺，做到二次設備信息的一次收集、多項利用，不僅能夠減少一線人員的工作負擔，提高收集信息的效率和準確率，還能夠極大地提高二次設備的管理水平。本文的探討還提供了一種新的思路，對于其他設備信息的整理收集也有著很好的借鑒作用。隨著日后移動運維平臺的廣泛推廣，二次設備的管理必然會有一個質的飛越。

[參考文獻]

[1] 張曉莉，劉慧海，李俊慶，等.智能變電站繼電保護自動測試平臺[J].電力系統自動化，2015（18）：91-96.

[2] 竇會光，李俊慶，周宏軍，等.智能變電站測控裝置自動測試系統開發與應用[J].電氣技術，2017（9）：75-80.

[3] 楊帥，王開科，南東亮，等.繼電保護裝置自動化檢測系統的研究及應用[J].電氣技術，2020（4）：116-121.

[4] 王利平，龐曉艷，朱雨，等.基于物聯網和移動互聯的二次設備運維技術研究與應用[J].中國電力，2019（3）：177-184.

[5] 曾治安，姚樹友，鄭曉玲，等.基于移動互聯網技術的繼電保護設備智能運維管理模式探討[J].電力系統保護與控制，2019（16）：80-86.

[6] 胡文堂，高勝友，魯宗相，等.利用設備風險評估的檢修策略優化[J].高電壓技術，2010，36（11）：2699-2704.

收稿日期：2020-08-10

作者簡介：張良武（1986—），男，黑龍江牡丹江人，工程師，從事電力系統繼電保護工作。