基于二維碼變電站設備間物聯網管理體系的創建

趙海多，李龍妹，趙海盼

(國網朝陽供電公司，遼寧 朝陽 122000)

當前國家電網有限公司(以下簡稱公司)最緊迫、最重要的任務就是加快推進泛在電力物聯網建設，牢牢抓住建設世界一流能源互聯網企業的戰略突破期，用“三型兩網”托舉“世界一流”，把建設泛在電力物聯網作為一個重要內容和關鍵環節[1]。建設泛在電力物聯網的重點是以建設電網側萬物互聯，聚焦電網運行信息、故障信息、設備信息全面感知，打通數據壁壘、健全數據管理體系等領域。隨著我國經濟的發展，電網規模的不斷擴大，變電站設備日益增多，運行、檢修人員的工作量與工作難度幾乎是成幾何級數增長[2]。負責變電站的運行、檢修管理部門同樣面臨諸多矛盾，提高變電站運檢質量以及精益化水平、提升運檢人員的工作效率、如何把泛在電力物聯網概念融入變電站設備的管理，是當前公司需要解決的實際問題。

將電網側萬物互聯，對運行信息、故障信息、設備信息進行全面感知，打通數據壁壘，首先從數據的輸入與訪問著手。數據的靈活應用最重要的是將實際信息轉移到互聯網上，從而實現設備物聯。傳統的運檢作業運用數據幾乎都是使用筆、紙進行記錄，使用紙質材料進行查看。打通數據壁壘，關鍵是把紙質記錄、查看與互聯網終端記錄、查看有機結合[3]。通過云存儲技術，可以將變電運檢作業的大量數據通過互聯網上傳至云端，與互聯網終端(以智能手機為例)軟件結合，為作業及管理人員提供數據的存儲及訪問功能。

高效的電力設備信息感知，需要一種簡便、快速的工具對電力設備的相關信息實現方便、全面的調閱修改[4]。將二維碼技術作為一個設備管理系統的接口，實現數據庫和現場設備的映射，實現動態化管理控制。隨著微信小程序的應用，在工作人員的智能手機即可實現信息終端的二維碼訪問，為設備間物聯網的形成創造了必備條件。

1 變電站設備間物聯網的應用

近年來，國網朝陽供電公司采用二維碼技術結合變電運檢工作作為創新管理方法，提升設備間物聯網水平，在變電運行、檢修、施工及基礎資料管理全面應用二維碼技術管理。將電力工作中的銘牌鋪設、巡檢情況、臺賬系統、間隔信息系統、作業指導書及操作規程、接線圖系統、施工管理等信息，通過二維碼技術的應用，訪問者可以簡單、直接地進行訪問數據，使工作人員打通數據壁壘，全面感知變電站設備狀態[5]，達到人與設備的高效交互。

1.1 銘牌鋪設

變電站內主變套管、互感器、避雷器等設備銘牌的設置位置較高，需要借助絕緣梯來查看，不僅耗費了大量時間、增加了登高作業人員的安全隱患，同時設備銘牌清晰度還受到環境的影響，或是設備銘牌被遮擋，給運維檢修人員觀察信息帶來極大不便。另外，鋪設地下電纜完成后，需要重新核對電纜銘牌，電纜標牌由于面積有限，無法容納更多信息，使安裝或試驗人員不得不翻閱資料進行核對，造成時間的浪費[6]。鑒于以上情況，將變電站內設備標牌和銘牌旁設置設備銘牌基本信息的二維碼標牌，使工作人員打開微信小程序即可掃描二維碼查看此類信息。

1.2 巡檢情況

變電站中種類繁多的設備，操作方法復雜且瑣碎，需要遵循主控室PMS系統進行巡檢對照，國網信通公司每年不定期對PMS系統進行停運、檢修、維護、升級，從一定程度上影響了設備信息的查詢[7]。鑒于以上情況，在云端系統上編寫變電站一次、二次設備標準化巡檢模板，并加以配圖，操作人員在操作時只需掃碼，即可在智能手機上對設備即將進行的操作一目了然，查閱巡檢記錄情況。以此避免了忘帶或拿錯紙質材料、鑰匙、操作手柄等造成低效、混亂的情況，使操作人員的工作標準化、流程化、規范化，設備查詢示例如圖1所示。

圖1 設備查詢示例

1.3 臺賬信息系統

國網各公司每年采購大量的安全工器具、試驗儀器、計量器具等設備和儀器，這些資產的錄入需要耗費大量的時間和精力，工作量極大，而且在錄入時僅為單流程操作，即簡單的錄入而不添加其他附加信息，這是對勞動的一種浪費[8]。鑒于以上情況，以電能計量表為例，將電能計量表的型號、廠家、編號、量程、準確度等級、額定電壓、基本電流等信息制成二維碼，附在每個儀表的安全位置，這樣對每塊電能計量表都有一個準確的入庫備注，資產錄入人員也很容易讀出正確信息，并將對應的信息錄入系統中。對試驗儀器的操作說明書，也可制成對應的二維碼粘貼在儀器箱內側，可避免紙質說明書的丟失，便于操作人員查閱。此方式不僅大大提高了臺賬錄入的工作效率，將資產入庫進行完整的統計，也為生產、管理人員的臺賬查詢提供了便利，試驗儀器信息掃描如圖2所示。

圖2 試驗儀器查詢錄入示例

1.4 間隔信息系統

一般間隔包括斷路器、隔離開關、避雷器、互感器及二次測控保護設備等，以往的檢修工作，不僅要確定檢修設備的詳細參數，也要掌握此間隔設備歷年檢修情況及運行工況。而查詢該間隔的數據通常以紙質版本的歷年檢修試驗報告、記錄為準，查詢間隔情況時間占用了約12%的檢修試驗時間，給檢修人員的工作帶來了不便[9]。鑒于以上情況，將變電站每間隔的一、二次設備典型特點、試驗報告、歷史缺陷、檢修試驗記錄制成二維碼，便于工作人員開工前預先詳細了解設備情況，管理人員對設備的運行狀況也能隨時提取數據，大大縮減查找時間，省去紙質材料的攜帶及管理，便于制定相對的對策[10]。

1.5 作業指導書及操作規程

變電工作項目多、操作多、程序多，每位作業人員不可能記住所有工作內容。當工作人員在巡視、檢修過程中，隨時需要查閱對應的作業指導卡及操作規程，對應工作的目的、范圍、職責、規定、安全措施、技術措施、操作順序、質量工藝要求、標準化作業等所做的安排，工作人員要隨身攜帶紙質指導卡，這不僅增加了工作人員的負重，而且不同操作、檢修還需要分類攜帶不同的指導卡及規程[11]。鑒于以上情況，將作業指導卡、巡視指導書、操作要點及對應檢修、試驗規程通過云端二維碼進行同步，使用智能手機掃描即可查閱對應作業指導書及操作規程，快捷方便，減少了誤操作的可能，從而讓變電站工作人員的安全也得到了提升，同時也降低了變電運檢工作中紙質材料管理不當帶來的電網安全風險。作業指導卡如圖3所示。

圖3 指導卡圖示

1.6 接線圖系統

無論是在開工作票還是布置安全措施時，都會用到接線圖系統，變電站設備的全站一次接線圖決定著生產工作的安全情況。通常生產一線人員對設備情況及布線方式需隨時掌握，如果每次都要去內網電腦聯網看調度系統圖、一次接線圖，不僅耽誤時間，而且無法與現場實時核對[12]。鑒于以上情況，可以把變電站的接線圖信息系統，包括一次設備和二次保護裝置接線圖系統分別制成對應動態二維碼，這樣就可以掃描智能手機二維碼，以此來讀取信息[13]。本實踐中使用的二維碼均為活碼，因此在系統改名或新增間隔名稱時，實時更新信息而無需變換二維碼，達到一碼多能，讓前方工作人員隨時掌握后方信息。

1.7 施工管理

在變電施工過程中，施工人員如何嚴格按照擬定標準進行施工，管理人員又如何對照擬定的標準進行驗收，是擺在施工管理過程中的一道難題。運用先進的管理方法使施工人員自發地完成工作，并解決好施工標準與施工人員時時共享這一環節，就完成了一半工程。鑒于以上問題，可以根據施工現場各分部的作業要求，把對應的工藝標準、流程、參照圖、指導卡等施工有關信息歸類到一張二維碼標識上，在施工入口處制成標牌，展示給施工人員。這樣施工人員僅需打開智能手機掃描即可將標準放在眼前，對照工藝要求和工作要點，確保施工執行到位，提升施工質量[14]。在施工質量檢查時，檢查人員也可以通過此二維碼，將現場施工質量與終端顯示的檢驗內容對比，并對現場進行數碼照片采集，上傳至服務器創建項目質量檔案，完成管理檢驗工作。

2 變電站設備間物聯網的實施成效

將變電站設備與智能手機互聯互通，形成設備間的物聯網，實現分布式瀏覽，極大提高了變電站設備管理的規范化及科學化水平，對泛在電力物聯網的建設起到一定作用[15]。

此方式將傳統的變電站相關紙質資料、二維碼技術與云對象儲存服務有機結合，其優勢在于：一是實現設備資料信息就地化、電子化，避免圖紙重復打印，節約了人力、物力；二是二維碼的制作成本低，對印制沒有特殊要求，易于實現；三是防泄密，有效避免變電站紙質材料丟失；四是可快速定位查找，極大縮短了查找資料的時間；五是二維碼均為活碼，在資料更新時，掃描此二維碼的信息也會及時更新；六是具有很強的推廣性，可應用于變電站資料、地理位置、配電室、環網柜等；七是便于部門領導、主管快速查閱變電站的信息、缺陷及檢修試驗情況等；八是方便管理人員對巡檢數據、檢修情況、設備信息進行統計分析，所有數據可以通過excel導出；九是增強了變電站設備管理的科技含量，技術易于實現操作，具有先進性。

使用二維碼實現的目的是對電力設備的終身制管理。設備上的二維碼中涵蓋包括銘牌鋪設、巡檢情況、臺賬系統、間隔信息系統、作業指導書及操作規程、接線圖系統、施工管理等信息，避免由于廠家產品升級、更新換代或停產等原因，設備長時間使用后造成因設備零部件損壞而不能正常投入運行，使未達使用壽命被迫退出運行的情況發生。廠家應在二維碼內提供除本廠生產元件外的第三方元件供應單位，作為設備在投入和使用后的維修和管理。

二維碼在設備終身制管理過程中分階段性完成：第一階段實現對現存設備的統計和數據的收集(試驗數據、檢修記錄、運行情況等)；第二階段實現對現有設備生成二維碼；第三階段實現對新建變電站設備的各廠家聯合生成二維碼，最終對公司所有設備從出廠到淘汰(包括交接、投運、日常管理、例行檢修試驗、更換位置、缺陷記錄等)實現終身制管理。

3 結束語

綜上所述，基于二維碼的變電站設備間物聯網的實踐與探索具有現實意義與推廣意義。此次實踐與探索能夠為供電企業提供更加科學有效的管理和決策建議，泛在電力物聯網這一概念剛剛提出來，各供電企業從學習、理解、實踐到落實，還需要一個過程。此次探索對電網企業管理起到推進作用，具有重要意義。