基于藍牙的交接試驗數據自動獲取研究

韓鵬凱 許志建 吳翠娟

（1.國網山東省電力公司 山東省濟南市 250001 2.山東安信源信息技術有限公司 山東省濟南市 250100）

在傳統的交接試驗工作中，現場試驗數據采集主要依靠現場人工記錄，容易記錄錯誤或者遺失原始數據，導致交接試驗結果準確度無法保障，為緩解此問題，需引入先進技術實現交接試驗數據的自動化采集獲取，替代人工記錄方式，杜絕人為誤差，以此提高交接試驗結果價值，根據當前試驗儀器結構，發現可通過其藍牙功能與移動終端連接通訊，繼而實現實驗數據的實時采集傳輸。

1 交接試驗主要儀器及其基本要求

1.1 主要儀器

變電設備現場交接試驗主要儀器包括直流電阻測試儀、電壓比測試儀、避雷器阻性電流測試儀、有載分接開關測試儀、介損測試儀，儀器具有藍牙功能，可在采集終端通訊協議作用下獲得交接試驗數據結果，據實踐應用，該方式在35kV及以上電壓等級的現場交接試驗中均適用。直流電阻測試儀在交接試驗中主要用以測試變壓器線圈直流電阻，在實測數值基礎上計算三相不平衡率，以此判斷該變壓器線圈是否存在斷股、匝間短路等故障；電壓比測試儀用以測試變壓器變比，并可用以計算誤差，同時還可判斷變壓器變比是否與銘牌變值相匹配；避雷器阻性電流測試儀可檢測金屬氧化物避雷器阻性電流，得出其阻性電流峰值、全電流有效值、電流電壓相位差、阻性電流基波峰值；有載分接開關測試儀可用以測試有載分接開關切換過程，存在直流測試、交流測試兩種模式，其中直流測試可得出分接開關過渡時間、過渡波形、過渡電阻等參數，而交流測試可得出三相電流波形，并對其橋接時間、不同步時間進行確定；介損測試儀可測量出電容量及介質損耗因數、試驗電壓、頻率等[1]。

1.2 基本要求

為滿足藍牙數據采集與傳輸功能，數據采集終端與試驗儀器間的通訊接口應為藍牙接口，并設定藍牙2.0模塊，試驗儀器、采集終端分別為服務端、客戶端，，并且試驗儀器具有數據存儲功能，用以保存試驗數據與測試時間，當試驗儀器數據存儲已達上限后，再次存儲數據時將自動覆蓋最早的歷史數據，同時試驗人員可手動刪除數據。

2 試驗儀器藍牙數據傳輸流程

藍牙串口進行數據傳輸時，實際上是將傳統可見的串口連接線轉變為無線傳輸方式，使數據傳輸更為便利。例如：采用單片機采集獲取數據時，可通過藍牙串口將數據傳輸至移動終端或電腦端，將實測數據進一步處理，單片機串口與藍牙串口連接，當電腦端或移動終端與藍牙串口模塊連接配對成功后將于設備管理器串口設備內生成新的藍牙串口，用過串口助手或上位機即可獲得實測數據。采用藍牙傳輸數據時，應確保串口通訊波特率保持一致，避免出現數據亂碼，數據以字節形式組織，采用二進制格式傳輸存儲數據。

運用試驗儀器藍牙功能展開數據傳輸的流程如下：

（1）確認儀器連接。運用相對應命令字檢查數據采集終端與試驗儀器間的連接信號，數據采集終端發送相對應命令字請求與試驗儀器連接，試驗儀器接收到相對應命令字后將反饋儀器類型及狀態，數據采集終端收到反饋發送信息，該信息無數據區發出相應的信息：

（2）獲取歷史數據。運用相對應命令字使數據采集終端獲得試驗儀器歷史數據，僅可當試驗儀器為空閑狀態時，發送相對應命令字方可得到歷史采集數據，此時的數據無數據區，試驗儀器響應時，將各條歷史數據的單獨反饋，此時數據區為X條數據包，承載著各條歷史數據，若無歷史數據則數據區長度為0。

（3）獲取當前數據。運用相對應命令字使數據采集終端從試驗儀器處獲得當前測試數據，僅可在試驗儀器處于空閑狀態時讀取數據，此時的數據無數據區，但試驗儀器反饋時，將產生數據包。

（4）數據接收確認。運用相對應命令字使數據采集終端確認已收到的測試數據，其收到試驗數據并確認后，則將接收確認結果反饋至試驗儀器，當試驗儀器接收到接收失敗反饋后，將再次重新傳輸數據，最多可重新嘗試的次數由儀器廠家決定，若數據采集終端所接收的數據為異常數據，則可獲得失敗時相應的提示。

（5）獲取儀器信息。運用相對應命令字獲取試驗儀器信息，再次確認儀器狀態，以此保障試驗儀器所傳輸數據準確。

3 創建服務端試驗工程操作

試驗儀器為服務端，運用藍牙功能自動獲取交接試驗數據時，需創建一條試驗記錄，設為表A，創建一條試驗設備記錄，設為表B，表B字段為SYID，使用的是表A的OBJ-ID；創設表C為試驗設備項目記錄，表C字段為SYSBID，使用的是表B的OBJ-ID，用以記錄試驗設備所關聯的試驗項目數；創建表D為試驗數據組記錄，表D字段為SYSBXMID，使用的是表C的OBJ-ID；創設表E為試驗子項目結果記錄，表E字段為SJZID，使用的是表D的OBJID，試驗子項目結果表部分如表1所示。

4 交接試驗數據自動獲取上傳及存儲規范

4.1 直流電阻測試儀

直流電阻測試儀所獲得的數據主要包括測試時間、電流、電流單位、各變壓器線圈的電阻（AN電阻、BN電阻、CN電阻）、電阻單位，若采用單相方式測試，則將電阻數據固定至An電阻位置。上傳與存儲直流電阻測試儀數據時，按照儀器廠商提供的字節順序依次排列，采集到數據后直接傳輸，若無數據，則用無數據時規定的內容補充；。

4.2 電壓比測試儀

直流電阻測試儀所獲得的數據主要包括測試時間、分接1～n的AB/ab(AX/ax)誤差（%）、BC/bc(BY/by)誤差（%）、CA/ca(CZ/cz)誤差（%）。測試時間與上述直流電阻測試儀數據規范一致，誤差結果均以小數形式保存，若無誤差數據，則以無數據時規定的內容表示。

4.3 避雷器阻性電流測試儀

表1：試驗子項目結果表部分表

避雷器阻性電流測試儀測試所得試驗數據主要包括測試時間、A相Ix、A相Irp、A相相位角、B相Ix、B相Irp、B相相位角、C相Ix、C相Irp、C相相位角、Ix單位、Irp單位，測試時間數據規范與上述一致，若避雷器阻性電流測試儀所獲得數據無效，則用無數據時規定的內容表示[3]。

4.4 有載分接開關測試儀

有載分接開關測試儀所獲得的試驗數據包括測試時間、測試類型、A相過渡時間（t1、t2、t3）、B相過渡時間（t1、t2、t3）、C相過渡時間（t1、t2、t3）、過渡時間單位、A相過渡電阻、A相橋接電阻、B相過渡電阻、B相橋接電阻、C相過渡電阻、C相橋接電阻、過渡電阻單位、橋接電阻單位、過渡波形點數、電流大小、電流單位、三相切換不同步時間、三相切換不同步時間單位、時間步長、時間步長單位、過渡波形數據序列、過渡波形數據單位[4]。測試類型用數字表示，1、2分別代表直流測試與交流測試；A相、B相、C相過渡時間均為4字節長度，過渡時間單位為毫秒（ms）；A相、B相、C相過渡電阻與橋接電阻均直接傳輸與存儲試驗電阻值，單位均為歐姆（Ω）；過渡波形數據序列用以代表過渡波形采樣點數；電流大小為恒流源輸出的電流大小，單位為安培（A）；三相切換不同步時間按交流測試情況傳輸與存儲，單位為毫秒（ms）；時間步長為采樣時間步長，單位為毫秒（ms），該數值不可超出0.1ms；過渡波形數據序列為采樣電壓或直流測試所得數據，直流測試單位為伏特（V），交流測試單位為毫安（mA）。

4.5 介損測試儀

介損測試儀所獲得的試驗數據包測試時間、試驗測量方法、介質損耗（%）、電容量、直流絕緣電、直流絕緣電單位。試驗測量方法用數字表示，1～5分別表示正接、反接、自激法、低壓反接屏蔽法、直流絕緣電阻，當采集數值無效時，用 表示。

5 設計交接試驗數據庫

5.1 模型庫

交接試驗模型數據庫主要包括電力設備型號組、人員組織架構、電網組織架構、試驗儀器、試驗模板。電力設備型號組內包括電力設備類型表、電力設備廠商表、電力設備型號表、銘牌參數表，電力設備類型表內記錄設備類型編號與名稱，電力設備廠商表內記錄廠商編號與名稱，電力設備型號表內記錄型號ID、型號名稱、設備類型ID、生產廠商，銘牌參數表內記錄編號、參數名稱、參數值、設備型號，以高壓并聯電容器為例，其參數包括產品型號、額定頻率、重量、溫度類別、額定電壓、額定電流、放電器件、額定容量、內熔絲、實測電容等[5]。人員組織架構包括檢修公司表、權限表、角色表、人員表、權限與角色關聯表、用戶與角色關聯表等。電網組織架構內包括電壓等級表、子控區表、變電站表、間隔表、電力設備表、變電站與電壓等級關聯。試驗儀器模型庫內包括試驗儀器廠商表、試驗儀器類型表、試驗儀器表。試驗模板模型庫內包括試驗類型表、試驗項、試驗子項、試驗子項參數表。

5.2 歷史庫

交接試驗歷史庫內主要包括試驗工程及實驗數據，用于存儲歷史試驗結構，內容主要包括編號、變電站ID、間隔ID、工程名稱、創建時間、創建人員ID等，在交接試驗數據傳輸時，需從歷史數據庫內讀取歷史試驗數據。除此之外，還需建立試驗出廠值表，用以記錄對象ID、試驗設備項目ID、試驗子項目ID、試驗部位ID、試驗相別、基礎值。

6 結束語

綜上所述，運用交接試驗儀器的藍牙功能自動采集與傳輸數據是可行的，可避免人工數據記錄所帶來的誤差，可極大提高交接試驗結果應用價值，同時為保障交接試驗存儲規范有序，需統一數據傳輸規范，對各試驗儀器數據傳輸行為作出約束，使各類試驗數據按其內容分類存儲，同時從模型庫、歷史庫兩方面構建交接試驗數據庫，完善藍牙數據自動獲取、傳輸及存儲體系。