輸變電設備管理系統整體設計與需求分析

南方電網廣東電網有限責任公司汕頭供電局 姜清雷

21世紀是一個數字化的時代，互聯網的存在讓人們的生活發生了了天翻地覆的變化，各種各樣的行業都充斥著互聯網的身影。互聯網可以將所有的一切都聯系起來，這便有了互聯網管理的概念，這一概念不僅能夠高效的保持各個部分之間的聯系，同樣可以實現全方位管理，信息化管理的理念深入人心[1]。企業發展、社會經濟發展都離不開計算機,當下社會是一個信息之上的年代，企業和社會發展就必須有足夠的能力去收集信息和管理信息。

傳統電網行業也在不斷的與時俱進，不斷與新技術結合。以往的正常維修和管理方法已經無法滿足當下社會對變電設備，這就對變電設備的管理和需求提出了更高的要求。目前電力行業為了能夠滿足社會需求，調整方案、積極借鑒國外先進的技術經驗，再結合互聯網合理改革和創新，從而實現變電設備的管理和運行[2]。

隨著科技的不斷進步和革新，傳統的電網系統也在隨之發生改變，為了研究輸變電系統的整體設計和發展需求，本文以物聯網基礎為基礎，著重開展系統目標建設和系統功能結構設計。文中介紹了相關技術指標的確定和選取范圍，并根據用戶的需求進行功能設計以及非功能設計，完整的呈現了設備管理系統的設計過程。

隨著科技的不斷進步和革新，傳統的電網系統也在隨之發生改變，為了研究輸變電系統的整體設計和發展需求，本文以物聯網基礎為基礎，著重開展系統目標建設和系統功能結構設計。文中介紹了相關技術指標的確定和選取范圍，并根據用戶的需求進行功能設計以及非功能設計，完整的呈現了設備管理系統的設計過程。

1 系統建設目標

建設輸變電設備管理系統的目的，是為了將整個設備的使用周期都能管理和檢測到，設備管理也不斷的向著全面、及時和準確的方向發展。而輸變電設備的系統管理不僅需要傳統的電力檢測技術，更需要結合當下先進的通信技術和物聯網技術，使得變電設備管理的系統能夠更加高效的完成。

文章所提到的輸變電管理系統，可以實現對整個系統的管理模式進行全方位的跟蹤，并且可以識別出輸變電設備的唯一性，這就達到了給每一個變電設備都能賦予一個獨一無二的“身份證號碼”，方便管理和識別。此系統建立完成，將能夠實現對輸變電設備的軟件化管理，實時記錄輸變電設備的維修、出庫或者任何異常情況[3]。

2 主要技術指標

管理系統的建立涉及到許多技術指標，這些技術指標不僅是系統建設的需要，也是反映用戶需求的指標。在開展設計工作之前，首先要進行調研和分析，總結出用戶對輸變電系統的需求以及系統最終要達到的目標，確定設計的范圍[4]。根據最終得到的結論，結合物聯網技術，確定相應的技術指標和參數。需要確定的參數主要有射頻識別系統和網絡系統的指標，同時也要考慮計算機的相應參數指標。技術指標的確定要以輸變電設備的管理系統為基礎，在條件允許的情況下，可以超前考慮輸變電系統的未來發展，避免日后技術革新帶來的再次改造，影響輸變電設備的運行。

針對物聯網需要確定的兩個技術指標射頻識別系統和網絡系統，下面做詳細介紹。

2.1 射頻識別系統的技術指標

技術指標的選取有一定的規范和要求。例如調制波頻率選擇高頻或者超高頻段是因為調制波頻率關系到電子標簽識別的距離和穩定性，一旦頻率不高，電子標簽將會面臨失穩。變電設備從國外引回先進經驗時也要根據國內的環境做出適當的改動，例如大部分設備標簽都是英文或者是簡寫的英文，在國內就極為不方便，應將其改為中文標識，方便操作。

表1 射頻識別系統的主要技術指標和要求

2.2 網絡系統的主要技術指標

網絡系統的主要技術指標與射頻識別系統不同。確定網絡系統的主要技術指標應該根據國家政府和軍隊的相關規范以及ANSI、EIA、EEE、ITU，網絡系統的束腰技術指標如表2。

表2 網絡系統的主要技術指標及要求

3 系統功能設計

系統的功能設計包括系統功能結構設計和系統邏輯結構設計兩部分，功能設計和結構設計是相輔相成的，輸變電設備系統的管理功能都是通過系統的結構設計實現的，而結構設計又是根據用戶的需求進行設計。分布式結構層次明確、分布較廣，并且系統的反應速度較快，是未來設備系統的發展方向。因此本文將從分布式結構著手研究，對輸變電設備系統進行設計。

3.1 系統功能結構設計

輸變電設備管理系統的建設目標是設備網絡化管理，網絡化管理之后再接著細化。在上一節提到過網絡化管理的總體目標和主要的技術指標，根據所提出的目標和用戶需要的技術指標進行功能結構設計。文章介紹的功能設計模塊主要分為以下幾點：設備信息、設備的日常管理、備件設備管理、查詢管理和系統管理等幾大板塊。圖1詳細介紹了每隔板塊之間的結構聯系，比如設備信息管理包括設備的基礎信息管理和設備的運行信息管理。與上文所說的一致，輸變電設備管理是將設備網絡化建立起來，再進一步對各個板塊細分。

圖1 系統功能組織結構圖

3.2 系統的邏輯結構設計

系統的邏輯關系設計與結構設計是相互結合的。系統結構設計完成后，確定了系統的整體目標，對整個系統進行模塊化管理，最終得到細化。而邏輯關系設計就是將這些目標和任務以線條化的形式展現出來。了解用戶的主要目標和需求，分析重點的目標并提取出主要功能，明確各個部分之間的邏輯關系，然后才能對邏輯結構進行設計。圖2是一個簡單的邏輯關系圖，從設備信息編碼到后臺服務器運算和錄入，這一過程看似簡單，但是需要設計師對每一個功能都能熟悉，了解各功能之間的關系。

圖2 系統邏輯結構圖

輸變電設備的相關信息進行信息編碼后存儲在電子標簽內，該電子標簽粘貼在輸變電設備上。在輸變電設備上安裝存儲其相關信息的電子標簽，當使用便攜式電子標簽閱讀器對RFID電子標簽進行注冊和清點時，電子標簽閱讀器在計算機發出控制指令都對其數據進行讀取、寫入作業，并將其數據存儲在計算機內，然后輸入控制在數據庫內。并通過信息傳輸網絡發送給后臺管理中心，管理人員通過工作電腦瀏覽器端對輸變電設備管理信息進行處理后，即可及時了解該資產的基本信息以及它的運行狀態。

3.3 系統總體結構設計

系統總體技術結構是指基于物聯網的輸變電設備全壽命周期管理系統的構成及其互聯結構和處理結構，是確定整個設備系統的基礎。系統的總體結構設計面臨著許多的困難和挑戰，比如技術條件無法滿足，預算不足或者管理人員的限制，然而系統總體結構設計仍然是整個結構設計中的最為核心的部分，對整個系統起著決定性的作用。所以系統在進行總體設計時必須綜合考慮時間、技術和成本等一系列的因素，保證每一部分都能滿足系統設計的總體要求，并且在以后的發展中仍然能夠繼續發展。以物聯網為基礎設計輸變電設備管理系統，系統需要一定的技術支撐，主要是以網絡技術、數據庫技術和射頻技術為核心開展設計工作。在設計過程中做到自動采集信息，總體結構設計的核心就是科學合理的組建網絡。

4 系統非功能性需求設計

系統非功能性設計任務有系統的性能需求和用戶操作界面的需求。完整的系統功能設計不僅要有強大的功能基礎還要同時滿足用戶的其他非功能需求，這一部分雖然不是主要的功能設計，但是它關乎到用戶使用者的習慣性，因此非功能性的設計也是不可忽視的。以下主要從性能需求和界面需求展開分析各部分所要達到的目標。

4.1 性能需求

性能包括很多種比如設備的運行速度，設備的容量或者設備的保密性等等。不同的系統對設備的性能都提出了不同的要求，有的要求保密性高，有的要求運行速度快，而輸變電設備管理系統對性能的要求主要是運行速度和安全性能。重點是滿足這兩方面，下面分別介紹安全性和運行速度的詳細要求。

運行速度快。輸變電設備牽扯多個部門之間的協調配合，在進行數據處理過程中如果運行速度過慢會導致各個部門之間信息不對等，影響信息的更新頻率，降低各個部門之間工作效率，沒有達到預期的目標；安全性高。輸變電設備管理屬于安全性較高的行業，一旦沒有做好安全防護，數據泄露，將造成不可挽回的損失。系統應該設置相應的“一人一戶”以及不同層次的人設置不同的權限，提高系統的安全性。

4.2 界面需求

截面設計雖然對功能沒有什么影響，但是操作者和使用者首先接觸到的就是操作界面，操作界面簡潔清晰，操作起來方便，提高管理的效率：使用瀏覽器/服務器架構（B/S）。與客戶端/服務器（C/S）相比，B/S結構維護和升級都比較簡單并且外觀簡單便于操作；布局優化。操作界面有很多的功能鍵，盡量將各個功能點按照用戶的操作習慣進行布局，方便用戶在操作過程中的流暢度，提高工作效率。

5 結語

文章為了研究分析輸變電設備管理系統的整體設計和需求，從多個方面開展研究，結合當下國內外的研究現狀。首先確定設備管理系統的建設總體目標，根據總體目標去設計其他相關的技術指標。文中也介紹了頻射識別系統的技術指標和網絡系統的技術指標，這些技術指標與系統的功能設計是相互反饋的。系統功能設計主要從功能設計、邏輯結構設計和總體結構設計三方面展開。最后介紹系統的非功能設計，包括性能需求和界面需求。文章系統的講述了系統結構設計的問題，以期為相關從業者提供借鑒。