二維碼技術在油田電網中的應用

張維進,紀 萍,聶萬慶,劉慶寶,劉文波

勝利油田電力分公司 山東東營 257000

1 應用背景

電力生產中,電力能源由電力線路設備進行輸送,由變電設備進行電壓轉換,最終傳輸至終端用戶使用,電力線路設備、變電設備等電力設備是管理對象。電力工器具是在電力設備操作過程中保障人員安全的重要器具,有些還起到隔離帶電設備與人員的作用。隨著互聯網技術的發展,電力設備和電力工器具管理工作的水平可以借助互聯網技術得到提升。勝利油田電網應用二維碼技術,將二維碼作為電力設備、電力工器具的身份標志載體,實現電力設備、電力工器具在運行和管理過程中的準確識別,并通過無線網絡實現各種缺陷、檢修、試驗數據的動態存儲。

2 二維碼的生成

2.1 二維碼技術原理

二維碼技術基于二進制數值0和1,通過按一定規律在平面上分布的黑白相間圖形記錄數據、符號信息,由圖象輸入設備或光電掃描設備自動讀取。目前,智能移動電話和平板計算機等手持式設備已廣泛應用了二維碼技術。

電力設備在電網中的身份具有唯一性,將二維碼技術及射頻識別技術應用于電力設備的管理中,可以將采購、安裝、投運、操作、缺陷處理、檢修等工作貫穿起來,實現現場人員對電力設備運行情況、缺陷記錄、試驗報告等相關管理資料的實時調取。

應用二維碼技術時,將電力設備和電力工器具的所屬單位、名稱、編號、類型作為數據信息,基于電力設備和電力工器具的設備識別碼,利用專業系統自動生成唯一的二維碼,并存儲于系統實物臺賬中,作為電力設備和電力工器具的唯一身份標志[1]。系統實物臺賬及所生成的二維碼如圖1所示,變電站設備現場二維碼如圖2所示。

圖1 系統實物臺賬與二維碼

圖2 變電站設備現場二維碼

2.2 二維碼編制單位

對于所應用的二維碼,應明確編制單位,即二維碼所代表的電力設備或電力工器具,如圖2中二維碼所代表的電力設備為110 kV郝現變電站2號主變35 kV等級2452-3隔離開關。變電站設備由斷路器、刀開關等實現電氣連接,包括電容器、電抗器、變壓器、避雷器、電壓互感器、電流互感器等一次設備,保護裝置、測控裝置、交流屏、直流屏、電池屏等二次設備,通信管理單元、網絡交換機、光端機等通信設備。在線路上,以桿塔作為二維碼的基本設備單元。

2.3 二維碼存儲數據定義

在移動服務端開發設備信息頁面,頁面中包含兩部分內容:設備基礎信息、檢修記錄列表信息。根據設備識別號進行異步加載展示,將移動服務端的設備展示頁面統一資源定位器訪問路徑作為信息內容生成至二維碼中。通過移動電話或者平板計算機掃描二維碼,即可查看設備的檢修記錄信息、運行隱患記錄[3]、其它信息等。可以按照不同電力設備、不同電力工器具的特點,定義數據的存儲類型,為現場檢修和運行人員提供準確信息。

2.4 二維碼制作安裝

導出系統實物臺賬和對應的二維碼,由標簽制作廠家打印標簽,標簽應符合室外應用標準,并標注電力設備、電力工器具的名稱和編號。對于標簽安裝位置,進行統一要求。保護裝置及屏體以右下角為首選安裝位置,當設備右下角無安裝空間時,采用左下、左上、右上的順時針優先級順序確定安裝位置,并在同屏柜中保持同邊安裝原則,盡量保持整齊、美觀。一次設備和線路桿塔的標簽安裝于右側桿距離地面1.2 m的位置。

3 電力設備管理

建立統一的電力設備實物臺賬,對已投運電力設備和新增電力設備的設備識別碼進行統一管理,因為設備識別碼與電力設備所對應的二維碼直接相關。

若臺賬模塊部署于訂單管理系統或工程生產管理系統中,則應通過技術手段保證臺賬模塊與繼電保護統計分析等其它相關系統的數據同步更新,并具備接收繼電保護統計分析系統信息、電網設備檢修情況的功能,實現通過掃描電力設備現場二維碼對電力設備運行情況和設備檢修情況進行查詢[4]。

對于已投運電力設備,應在臺賬模塊中一次性生成設備識別碼。對于新增電力設備,應通過現場采集進行錄入。所有電力設備的設備識別碼一旦確定,就不允許變更。設備退役及報廢后,不允許再使用相同的設備識別碼。與此相對應,臺賬模塊中不刪除退役及報廢的電力設備數據,并永久保留。

臺賬模塊可以利用出廠信息庫簡化新增電力設備的信息錄入操作,自動填寫出廠信息庫中已有的屬性值。利用出廠信息庫自動填寫的屬性值不允許進行人工修改。

4 電力工器具管理

應用電力工器具是電力生產中保障工作人員安全的重要技術手段。電力工器具使用范圍廣泛,涉及電力生產的每一個環節,是電力安全的最后一道防線。電力工器具種類繁多,使用頻率高,按照國家標準GB 26859—2011《電力安全工作規程 電力線路部分》、GB 26860—2011《電力安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分》和中石化企業系列標準Q/SH 0523《油田企業電力安全工作規程》等的要求,電力工器具必須進行預防性試驗。試驗合格后,必須在醒目位置粘貼合格證,以保障電力工器具的完好有效[5-8]。隨著電網的快速發展,無人值守變電站越來越多,需要管理的電力工器具也越來越多。在勝利油田中,變電站實現集控站管理模式,對于電力工器具的管理,也需要有新的方式,這樣才能滿足集控站管理模式的要求。

電力工器具傳統管理方法存在一些問題。第一,編碼標簽缺乏統一標準。電力工器具的編碼目前沒有統一標準,有的標簽手寫工具名稱,有的標簽拼音縮寫加數字編號,各個單位甚至各個班組都有自己的一套編碼方法,給電力工器具的管理帶來了極大困難。第二,合格證標簽易損,且不能防偽。電力工器具上合格證標簽脫落和損壞是實際工作中長期存在的問題,一旦合格證標簽脫落,電力工器具就被認為失效。各種合格證標簽沒有唯一性,在現場也無法進行查偽,給電力工器具的管理帶來了各種麻煩。第三,定期試驗要求執行不到位。由于標簽脫落和不可防偽等原因,仍然存在電力工器具的超試驗周期現象。第四,現場管理不規范。由于傳統模式下電力工器具使用和保管分布范圍廣,管理難度大,生產一線經常會出現電力工器具配置缺件、超試驗周期、報廢手續缺乏制度等問題。

應用二維碼技術,將原來的編碼標簽改為二維碼與編號相結合的方式,使每一個電力工器具具有唯一的身份標志。基于二維碼,可以完成電力工器具領取、分類、送檢等工作,減少人員的工作量和差錯環節,方便進行網上管理,省去中間環節,提高工作效率,并能夠杜絕超期服役現象。

實際應用中,使用激光打印技術在各種材質的電力工器具上打印具有唯一身份標志的二維碼,使二維碼具有防偽功能,同時不影響電力工器具的絕緣性能。對于一些不易移動的電力工器具,應用激光打印技術在不銹鋼片上打印二維碼。移動電話、平板計算機掃描二維碼后,顯示試驗日期、有效日期,以及廠家、型號、各種技術參數和各類日常管理記錄,不合格的進行警示。新的電力工器具入庫,自動生成唯一的二維碼。對電力工器具進行分類管理,逐步實現多個變電站的電力工器具集中存放,并使電力工器具領用、檢驗、用后歸位、報廢等工作電子化,避免工作人員領取電力工器具時登記錯誤或用后隨意放置。

5 電力設備防誤操作

防誤操作模塊根據自動生成的操作票篩選出斷路器和刀開關的操作項,倒閘操作時,每操作一項都會觸發防誤操作模塊和數據采集與監控系統進行位置校核驗證,驗證正確后再進行下一項操作的防誤邏輯判斷,確定無誤后通過云端實時傳送至相應電力設備的現場防誤指示器上,操作人員根據現場防誤指示器的提示進行正確的操作。

防誤操作模塊同時提供當前電力設備的二維碼,移動電話或其它終端設備可以通過掃描二維碼來實時確認當前電力設備是否允許操作,操作完成后自動記錄時間等信息,并傳送至信息一體化操作票管理模塊。防誤操作模塊能夠自動將當前準備操作的斷路器或刀開關的防誤指示變為允許,并自動對操作完成的斷路器和刀開關信息進行數據采集與監控系統位置校驗。

防誤操作模塊工作原理如圖3所示。數據采集與監控系統設置在一區,防誤操作前置服務和一體化服務器設置在三區,云端前置服務器和應用軟件前置服務器設置在安全隔離區,安全隔離區通過網絡安全隔離裝置分別與一區、三區及云端進行加密數據交互。

6 結束語

二維碼技術能夠對電力設備、電力工器具等進行身份識別,在電力系統日常運行、檢修、管理中具有較高的應用價值,可以貫穿于電力設備、電力工器具的全生命周期[9]。筆者以勝利油田電網為例,對二維碼技術在油田電網中的應用進行了研究與介紹,具有實用和推廣價值。

圖3 防誤操作模塊工作原理