電力設備智能檢測系統研究與應用

郭 輝，張 曄，黃旌旗，王 堃

（1國網寧夏電力有限公司信息通信公司 寧夏 銀川 750001）

（2中南大學計算機學院 寧夏 銀川 750001）

0 引言

近年來，我國電力系統檢測行業已經迎來了快速健康發展的一個黃金階段時期，同時對我國電力設備狀態檢測也提出了更高的要求。目前，各種常規電力檢修檢測方式，比如定期現場巡檢和事后跟蹤檢修，已經難以完全滿足快速準確高效的電力檢測服務需求。我國電力設備的運行狀態智能監測評估系統泛指在電力設備內自帶電源的條件下對狀態檢測數據進行特征提取的檢測過程，掌握電力設備的潛在運行狀態情況，進行智能狀態監測評估。我國電力設備運行智能狀態檢測監控系統因其同時具有準確、安全和抗干擾等三大特性，使它能很好地實時反映電力設備的運行狀態，通過光學成像分析原理清晰準確反映電力設備的狀態影像，有利于電力設備潛在故障運行情況的分析診斷和潛在安全風險的分析判斷，是電力設備運行狀態監測評估和事后檢修的有效檢測方法。

增強電網的基礎建設水平正在被各地方政府重視，更多的建設資金投入到對入網設備的完善中，對電力相關物資的規范化管理也越發深入，整體的采購材料和相關設備呈指數增長。在所有電力系統中配電系統直接關乎著群眾用電安全，由于復雜的建設結構，導致其所使用的物資整體覆蓋面寬泛，使用基數龐大，所使用的配網物資標準與質量對配網系統的安全性與穩定性產生直接影響[1]。基于此，本文提出了一種電力設備檢測系統，并對其應用情況進行分析。

1 電力設備智能檢測系統的主要特點與優勢

1.1 系統特點

該系統的核心內容在于可以依據物資類型與測驗標準向檢測方智能推薦最佳的檢測方案，以滿足檢測方式多樣化的需求。該系統將基于流水線的形式，具有強大的數據整合與分析能力，可以將所有有關的電氣測試項目進行融合、整理、歸類，最終納入同一個流水線上，基于該流水線可以全程自動化完成相關項目的測試、操控與數據獲取及存儲[2]。最終該系統具有良好的輸出性，能夠將所收集的數據或實驗的測試結果以規范格式進行下載，該系統實現了對以往類別單一電氣試驗模式的突破。整體而言，該系統同時具備樣品運輸自動化、數據采集集成化、檢驗過程流程化、安全標準規范化的特點。

1.2 系統優勢

（1）樣品運輸方式方面：電力設備類型多樣，體積、重量千差萬別。對于重量大、難以移動的大型電力設備，需要專業的電力設備拆裝人員及運輸車輛將設備進行拆卸與運輸。對于體積小、重量輕的電力設備，可直接使用吊車將設備進行平行搬運以供檢測。無論哪種類型的電力設備，在檢測過程中都存在著效率低、流程復雜的缺點，且人工方式進行的設備拆卸與運輸存在潛在安全隱患。在該系統中，將配合使用交錯式軌道平移履帶對樣品進行運輸，通過用戶端的操作界面實現對樣品的智能化調運，從而保證被運輸樣品的安全性與準確性[3]。

（2）試驗操作流程方面：當單臺電力設備涉及多項檢測項目時對檢測設備的要求較高，檢方需要通過多種儀器分類完成試驗，對試驗項目的銜接要求高，測試用時緊，工作人員需要接連完成多個檢測項目。而在完成一些特定環境的電力設備測定試驗時，例如局放、溫升或耐壓項目，需要極大功率的電源提供電力支撐并對各項屏蔽條件進行嚴格要求，上述測試器材需要多次搬運、組配才能進行試驗。上述試驗流程需要反復對線路進行更改，測試過程緊張，工作人員勞動強度大，測試效率低，尤其是進行交流耐壓等具有危險性的試驗時，由于設備與環境所限，很難將所測設備與人員進行徹底隔離，導致在檢測過程中人員安全存在極大隱患。本文所提及的智能檢測系統可以有效解決上述問題。該系統可以將110 kV或低于此電壓的各類型電氣類試驗項目分層次、規范整合到單個檢測線上，該線可以同時容納具有不同重量、尺寸、構造的各類檢測設備進行工作。該系統還配有自動收放線、切換線的智能化局部裝置，大幅度降低了換線用時，改善試驗流程的繁瑣性，提升試驗操作效率。

（3）數據存儲與管理方面：以往對電力設備的測試結果需要進行人工記錄與存檔，這種方式存在兩個問題，一是測試結果容易出現記錄錯誤，二是數據長期存檔容易丟失。智能檢測系統將基于大數據技術，海量存儲歷史測試數據，并以時間、設備類型、地點等字段作為限制，將數據進行分類存放以供后期檢索與管理，具有良好的可追溯性。在檢測結果方面借助云計算技術聯網分析試驗數據，并基于給定公式與標準對數據進行計算與比較，快速得到設備的最終檢測結果，避免了測算結果在計算過程中出現的人為失誤[4]。

（4）安全防范方面：電力設備檢測由于檢測項目與設備類型的不同導致檢測所用的實驗場所不固定，人工方式進行試驗，難以保證人員與設備徹底隔離，導致存在安全隱患。智能檢測系統通過區分試驗項目與場所調動不同的試驗裝置與線路，可以對溫升試驗的參數進行重復調配，提升試驗的可重復性、縮短樣品搬運時間。該系統基于流程控制軟件，通過按鍵化操作，提升操作簡便性與安全性[2]。

2 系統架構

2.1 系統各部分功能介紹

該系統主要基于無線局域網技術，能夠將主控操作系統同各部分的試驗工位進行無線網絡連接。將FPGA與ASP.NET技術相結合，系統中的各部分相互獨立又能夠互相聯合，可進行并發操作，對配電設備進行智能化診斷[5]。該系統的架構見圖1。

2.2 功能

該系統對不同類型試驗任務所涉及的檢測設備及不同環境的試驗工位進行模塊化聯合設計與分裝，使之前單一功能的工位同時具備對多種電力設備進行多元化檢測的能力，不同的試驗設備可以根據試驗需求進行自由切換與結合，實現了對試驗流程的簡化，在進行設備檢測與維護時可以做到一舉并發，見圖2。智能檢測系統通過所配備的通信模塊對信息進行匯總與安全狀態監測，將各個試驗中的數據分析結果及所涉及數據分塊存儲于子系統數據庫中，并可基于用戶端對數據進行遠程訪問、分析、管理，實現了對數據的智能化管理。該系統中，單個工位所配備的光纖通信具有強大的屏蔽功能，能夠在試驗過程中相互獨立，避免了互相干擾對試驗結果造成的誤差，整體信息化程度較高，實現了試驗流程的智能化。

2.3 自動化切換線裝置功能

該裝置保證了試驗過程中接線方式的簡便，具體操作方式為：將變壓器自身的高低壓接線端端口同此系統的切換線設備輸出端口進行連接。各試驗儀器間保持運行的相對獨立，不會互相干擾，安全性能良好。該裝置一次接線即可完成，可并發式在同一時間段內完成對多種不同類型常規試驗內容的檢測，實現了接換線過程的無人化操作，總體效果理想。

2.4 自動化收放線裝置功能

在待接受試驗樣品運輸至指定工位后，系統可以自動感應并下放進行此次試驗所需的測試線組，在試驗結束，且試驗報告分析完成時，該系統可自動撤回本次試驗所涉及的測試線組。

3 系統應用與運行

電力設備智能檢測系統的運行主要基于信息化的線上操作流程，實現了對測試設備及工位的智能化控制，將設備基礎運行狀態監管、試驗結果檢測與試驗設備智能化操作完美結合在一起。

3.1 操作系統

為了使用的簡便性，該系統分設Windows版本與Android版本。前者主要應用于控制室對智能系統的監管與運行，從整體上把控系統情況，也是該系統執行與終止的最終決定方；后者主要基于移動平板對該系統進行操作，通過軟件式的管理項目，點擊在線圖標按鈕即可完成對試品的測試、參數調整、測試切換等任務，并可在線查詢試品的檢測結果，具體有“新建試驗”“試驗狀態”“工位狀態”等功能。其中，“新建試驗”功能可以通過平板的后置攝像頭對待檢測物資的二維碼進行掃描與識別，通過該碼建立唯一試驗通道，并將其與其他試驗進行區別。

3.2 主控操作

該系統主要基于ASP.NET框架進行搭建，以面向對象的思想作為主要設計思路，結合DB2對數據進行存儲、分析與處理，保證了系統中各模塊的相互獨立與維護簡易性?；诰钟蚓W能夠實時對工位目前的運行狀態信息進行顯示，以便及時調整參數與配置，提供在系統運行過程中所需要的各類參數與基礎數據支持。

3.3 工位控制

在將試驗任務通過該系統的主控軟件進行單項解析后，可以將進行此次解析的具體參數、試驗任務條例以及試驗進行順序通過局域網傳達給工位控制軟件，工位依照控制程序進行流程化試驗[3]。在測試過程中，工位控制軟件可以基于上述裝置的功能（自動切換線裝置、自動收放線裝置等）對各試驗設備所需線路進行調配、協調與控制。工位自身的PLC（通信協議為Mobus）將通過RS485通信網絡控制模塊對開關的動作進行控制以及完成線路收放、切換等操作。

4 智能檢測信息安全

柔性測試系統的試驗平臺具備了信息管理安全性、高效率、設計正確性、安全保密性高等優點。而電力設備智能測試系統的整個測試過程，都由中央管理系統控制，采用了軟、硬的緊密結合，使得各個環節，均按照預先確定的測試既定過程完成，工作人員只需參與連線、撤線，并根據系統流程完成測試工作即可。從而盡量減少了人員干擾，中央控制系統自動進行控制，也提高了整個測試過程的穩定性。同時，試驗流程管理系統還擁有意外因素自動中斷、語音告警的功能，當試驗過程中如果被意外因素中斷，控制系統就會自動切斷，同時通過故障指示燈的閃爍發出報警，以確保試驗人員和儀器等設備的安全。

4.1 被檢設備的安全移動

被檢測裝置通過專用定位夾具，安全定位在移動平臺上。被檢測裝置移動，由智能的移動平臺自行實現，沒有人為操控，移動平臺上有多個安全防護。

4.2 工作人員的安全

通過人員分隔試驗區、設備運輸道路、工作人員專用道路來分隔人和機械設備，以保證在試驗過程中人員的安全性。測試流程通常由測控軟件人員按流程進行。但測試開始時間等關鍵步驟，需人員的確定后方能啟動，在工作過程上確保了測試人員的工作安全性。每個崗位均設有警燈、警鈴，其中警燈通過閃爍或顏色變化，指示正在測試崗位的各種工作狀況，而警鈴則在試驗故障或崗位需人工接線時才會響。

在各個工位和吊裝區域內都配備有高清晰攝像頭，在監控室工作的人員，能夠即時監視試驗和吊裝的整個過程，以保證所有工作的安全進行。測試流程中，系統在需要人干擾的節點，都會有適當的語音提醒，以方便作業人及時處理。另外控制系統出現故障時，也會適時產生語言和信號提醒。語言提示采用揚聲器，語言提醒可清晰遍及整個檢測大廳，使得人員可以清晰看到，控制系統語言提醒和來自中控室的信息。

設備防護主要針對：監測裝置中大功率、超高電流、大電壓裝置使用過程中的安全性進行有效防護?？刂葡到y包括了輸入級防護、輸出級防護、測試級別防護和測試品級防護等，以確保在測試過程中試驗設備發生故障時，能夠及時報警和快速進行保護動作，保護動作后，控制系統還會進行相應的狀態顯示，從而判斷故障原因。

5 智能檢測系統應用效果

電力設備產品智能自動檢測管理系統，也就是一種企業能夠根據不同物資產品種類和智能檢測技術需求，自動開發提供智能檢測解決方案的產品智能自動檢測管理系統。產品自動智能抽查，自動檢測智能管理服務系統，主要采用自動管理流水線智能檢測管理模式，將各種大型民用電氣設備產品，試驗智能檢測管理項目，有機地自動進行整合后并投放到同一個智能檢測管理流水線上，可自動快速、準確完成各類產品智能自動測試項目的生產過程自動控制、測量及產品智能自動測試。通過數據分析與自動跟蹤智能管理，最終自動快速生成產品智能自動檢測管理結果分析報告，徹底改變了單一電力物資企業種類的產品，用于各種傳統大型民用電氣設備產品試驗的智能檢測管理模式。隨著我國電力物資企業產品自動抽檢智能檢測管理工作的深入開展，物資企業產品智能抽檢和檢測質量的不斷穩步提升，發現了大量不合格的電力物資企業產品，強烈的反響深刻震懾了大批物資產品供應商，保證了大批物資產品入網后電力設備產品生產線的質量，節約了信息技術設備使用上的成本。

6 結語

本文著重介紹了一種電力設備智能檢測系統，該系統同時具備樣品運輸自動化、數據采集集成化、檢驗過程流程化、安全標準規范化的特點。其基于ASP.NET框架與面向對象思想進行構建，通過搭配自動收放線、自動切換線路以及設備輔助移動軌道等智能化設備實現了對物資檢測的智能化，提升了檢測流程的可重復性與并發性，整體效果較好，值得推廣。