基于移動互聯網的變電帶電檢測運維系統

渠志江，秦福寧，張忠蕾，李建超，任保忠

(國網聊城供電公司， 山東 聊城 252000)

0 引言

變電帶電檢測是為進一步提升公司變電帶電檢測精益化管理水平的關鍵技術，通過變電帶電檢測的優化設計，實現對變電檢測業務的全方位支撐，有效提升公司管理模式的創新和發展，提升帶電檢測作業安全管控水平，在移動互聯網平臺下，進行變電帶電檢測運維系統的優化設計，建立變電帶電檢測運維系統的優化控制模型，采用全過程管控的方法，提高變電帶電檢測管理水平和工作效率已成為相關領域的研究熱點[1]。研究變電帶電檢測運維系統的優化管理方法，根據應用用戶和運維人員進行運維管理的交互控制，推進變電帶電檢測標準化管理，促進各項管理要求落實，研究變電帶電檢測運維系統的優化設計方法具有重要意義[2]。對變電帶電檢測運維系統的設計是通過變電帶電檢測規范性、安全性和標準化設計實現的，通過系統的優化設計，提高變電帶電檢測規范性、安全性、標準化、工作質量和作業管控水平。

本文提出基于移動互聯網的變電帶電檢測運維系統，設計系統的硬件和軟件，通過仿真實驗分析變電帶電檢測運維系統的性能，得出有效性結論。

1 系統的總體設計構架和功能結構分析

1.1 系統的總體設計構架

為了實現對變電帶電檢測運維系統的優化設計，需要首先進行變電帶電檢測運維系統的總體設計構架，基于變電“五通一措”(驗收、運維、檢測、評價和檢修五項通用管理規定和反事故措施)管理體系及要求，建立變電帶電檢測運維系統，結合互聯網環境下的實際業務需求，進行變電帶電檢測運維系統的移動作業平臺設計，通過變電帶電檢測運維系統的平臺構造設計，推進變電帶電檢測標準化管理，本文設計的變電帶電檢測運維系統的功能模塊分為業務系統模塊、專家支持模塊、集成信息處理模塊、人機交互模塊和網絡模塊等，建立變電帶電檢測運維系統的業務擴展模型，在專家支持系統中，進行變電帶電檢測運維系統的模塊化構造設計[3]，變電帶電檢測移動作業平臺及移動應用App在信息外網統一設計部署，平臺端包括任務管理、數據分析、績效管理、人員管理、專家支持、典型案例庫和儀器管理等功能模塊。系統的總體設計構架,如圖1所示。

圖1 系統的總體設計構架

1.2 系統功能模塊分析

根據圖1所示的變電帶電檢測運維系統總體設計構架，進行變電帶電檢測運維系統的模塊化開發設計，分析變電帶電檢測運維系統的功能結構組成，在變電帶電檢測移動作業平臺中，進行變電帶電檢測運維系統的模塊化開發。進行移動應用App項目建設，實現移動作業平臺綜合展示、任務管理、數據分析、人員管理、績效管理、信息告警、專家支持和資料庫管理等功能與移動應用App作業流程管理、工作評價、專家支持和在線學習等應用之間的數據互聯互通，提高變電帶電檢測規范性、安全性[4]。系統的功能結構組成,如圖2所示。

圖2 系統的功能結構模塊組成

分析圖2所示的變電帶電檢測運維系統的功能結構組成得知，通過對系統的專家支持、典型案例庫和儀器管理等操作，建立變電帶電檢測運維系統的目標支持模型，通過專用拍照設備拍攝紅外和局放照片，進行變電帶電檢測任務的關聯性調度和自適應控制，并根據檢測項目的歷史檢測數據，形成“趨勢曲線”在線數據分析，對存在異常數據描紅提醒(依據檢測結論：正常和異常區分)，使檢測人員能清晰地對異常數據的發展情況進行判斷[5]。

2 系統的設計與實現

采用人機交互模塊進行變電帶電檢測過程中的指令交互和程序加載，以嵌入式集成處理器作為控制核心芯片，構建變電帶電檢測運維系統的主控模塊，AD轉換器采樣通道為8通道同步采樣，結合ZigBee組網方案構架變電帶電檢測的網絡通信協議。采用嵌入式的交叉編譯技術進行變電帶電檢測運維系統的程序編譯[6]，在MCU控制單元進行變電帶電檢測運維系統App控制，并對各個模塊設計描述如下。

2.1 移動作業終端業務功能模塊

在移動作業終端業務功能模塊中，檢測人員登錄移動應用App點擊【我的作業】查看【待辦】和【在辦】任務列表，【待辦】默認顯示檢測時間為當天的任務，【在辦】顯示正在進行中的任務，可通過檢測時間范圍查詢任務信息。點擊【任務列表】查看任務詳情，點擊【下一步】在流程列表中選擇執行任務流程，對于一個任務對應多個檢測流程的情況，變電帶電檢測分為“開關柜超聲波局部放電帶電檢測、開關柜暫態地電壓(TEV)檢測、紅外測溫檢測、GIS超聲(AE)局部放電檢測、GIS特高頻(UHF)局部放電檢測”5個作業流程。構建變電帶電檢測運維系統的智能控制平臺，設計接口程序實現控制指令的遠程傳輸，基于IEEE488.2標準下Bus總線，進行變電帶電檢測運維系統集成智能控制系統的嵌入式開發[7]。移動作業終端業務功能模塊界面,如圖3所示。

圖3 移動作業終端業務功能模塊界面

2.2 績效管理模塊

變電帶電檢測分為“開關柜超聲波局部放電帶電檢測、開關柜暫態地電壓(TEV)檢測、紅外測溫檢測、GIS超聲(AE)局部放電檢測、GIS特高頻(UHF)局部放電檢測”5個作業流程。在任務執行流程中，在相關流程節點掛接儀器選擇、標準作業指導書、安全提示卡和檢測報告等圖標，依據移動作業平臺統計檢測人員的作業任務數，檢測人員可利用App查詢所屬班組及個人時間范圍內的作業任務數，可通過檢測項目、檢測變電站和檢測時間多條件進行查詢對比[8]，檢測人員可實時掌握自己的工作情況，從而實現績效管理。績效管理模塊,如圖4所示。

2.3 專家支持模塊

專家支持是檢測人員根據現場實際情況，利用移動應用App與移動作業平臺專家平臺實現變電帶電檢測運維系統專家支持功能。在嵌入式Linux的內核結構中進行變電帶電檢測運維系統的硬件開發和嵌入式設計。分析變電帶電檢測運維系統的功能結構和技術指標，在專家支持模塊中，檢測人員可利用App通過案例分類、資料名稱多條件查詢歷史照片、檢測報告和異常圖譜典型案例，實現資料共享，采用32位嵌入式設計方法進行變電帶電檢測運維系統的輸出信息采樣[9-11]，構建變電帶電檢測運維系統的智能控制平臺，設計接口程序實現控制指令的遠程傳輸。專家支持模塊,如圖5所示。

圖4 績效管理模塊

圖5 專家支持模塊設計

2.4 儀器管理模塊

儀器管理利用移動App掃描儀器二維碼方式記錄儀器使用信息并回傳至移動作業平臺，主要是儀器的出庫、入庫和出去庫詳情。點擊儀器名稱和型號，顯示儀器的具體信息，如儀器編號、儀器名稱、型號、生產廠家、主要用途、購置日期、預報廢日期、檢驗周期、檢驗單位、本次檢驗日期、下次檢驗日期、檢驗結論、存放位置和說明書等信息[12]。儀器管理模塊設計,如圖6所示。

根據上述模塊化設計，建立符合企業視覺系統(VI)總體設計要求的變電帶電檢測運維系統模型，信息系統頁面必須遵循標準html規范，支持包括IE系列瀏覽器在內的多種瀏覽器，系統數據庫應滿足如下性能指標：平均SQL響應時間不得超過10秒；SQL查詢涉及多表，并且多表笛卡爾積的數據量小于10萬條數據時，復雜事務處理的頁面響應;當系統進行復雜事務的處理且響應時間較長時，系統應根據事務內容分級逐步響應，系統的吞吐量,如表1所示。

3 實驗測試分析

在上述進行系統的模塊化設計的基礎上，進行實驗測試分析，在移動互聯網環境下，采用交叉編譯模塊進行企業視覺系統的模塊化設計，系統軟件采用操作系統：Linux或Windows Server 2008，數據庫：Oracle Database:11.2.0，測試工具采用LoadRunner、Rational、Junit，建立變電帶電檢測運維系統的系統資源庫和數據庫，在不同的硬件平臺上，實現變電帶電檢測和運維管理，在Linux或Windows Server 2008平臺上實現系統的軟件設計。根據被測設備的材料設置輻射率，作為一般檢測，被測設備的輻射率一般取0.9左右。設置儀器的色標溫度量程，一般宜設置在環境溫度加10 K～20 K左右的溫升范圍。開機后，運行檢測軟件，檢查儀器通信狀況、同步狀態和相位偏移等參數。進行系統自檢，確認各檢測通道工作正常。根據檢測項目的歷史檢測數據，形成“趨勢曲線”在線數據分析。例如,暫態地電壓檢測：縱坐標為(最大信號幅值-背景噪音)，橫坐標為測試時間；紅外測溫：縱坐標為實測溫度(長度為歷次測試中的最大值)，橫坐標為負荷電流。檢測性能曲線,如圖7所示。

圖6 儀器管理模塊設計

表1 系統的吞吐量

分析圖7得知，采用本文方法進行變電帶電檢測運維系統輸出穩定性較好，可靠性較強，通過上傳圖片功能將專用拍照設備拍攝的紅外和局放照片與檢測任務進行關聯，完善檢測報告信息后，形成檢測報告，并提供檢測報告查看和導出功能。

4 總結

在整個電力企業中，輸變電設備狀態良好與否，直接對整個電網的安全運行有著直接的影響。本文提出基于移動互聯網的變電帶電檢測運維系統。依據變電帶電檢測移動作業平臺進行變電帶電檢測運維系統的模塊化開發設計，構建移動互聯網環境下變電帶電檢測運維系統的移動作業平臺，統計不同檢測負責人時間范圍內檢測變電站任務數，利用App與現場檢測人員實現遠程控制，在移動互聯網環境下，采用交叉編譯模塊進行企業視覺系統的模塊化設計，建立變電帶電檢測運維系統的系統資源庫和數據庫，在不同的硬件平臺上，實現變電帶電檢測和運維管理，在嵌入式開發平臺實現系統的軟件設計。研究得知，本文方法進行變電帶電檢測的可靠性較高，穩定性較好。

(a) 紅外測溫檢測

(b) 開關柜暫態地電壓檢測