關于高壓電氣設備帶電檢測信息化管理分析

長沙有色冶金設計研究院 王宇星

在電力系統體系中，高壓電氣設備的地位非常重要，發揮的作用也非常關鍵，和人民群眾的日常生活和安全等息息相關。若出現故障，有可能造成不同程度的事故，例如部分區域甚至大面積的停電等，嚴重者會給電力系統造成不可估量的損失。

目前，電力設備帶電檢測的技術已經發展的非常成熟，對停電預防性試驗很難處理的故障及隱患[1]，可以在第一時間進行判斷與響應，也可以實時監測設備的運轉情況，為設備的穩定性、效率等指標的分析提供充分的數據信息，盡力規避掉可控范圍內的停電等事故。但因為儀器儀表的種類繁多，分類詳細，而且不同生產廠家的技術規格、通信標準等很難達到全面的統一，電力設備的帶電檢測結果往往成了信息孤島，很難實現統一平臺下的全信息管理。

現階段IT、大數據信息等發展迅猛，技術成熟，但鑒于種種客觀因素，檢測結果有時還以圖片、電子報告、紙質文件等較傳統的方式存儲，很難進行數據共享，不利于生產管理，不利于與其他業務相融合，給大數據分析與故障研判等重要工作的高效開展造成了難度，一定程度上也制約了電力設備檢測試驗工作的精益化管理[2]。隨著電子信息技術、傳感器技術、IT 技術、大數據采集及處理等學科的發展與電力系統的融合不斷深入，會促使電力設備的帶電檢測信息化管理向實用領域逐漸發展。

近年來，我國電力系統的發展突飛猛進，對發送電、輸送電、供配電和用電的可靠性與安全性要求也日益增高，高壓電氣設備的狀態檢測更顯得尤其重要。本文介紹了高壓電氣設備帶電檢測信息化管理分析的全流程，建立了一種運用智能儀器儀表在線檢測的、具有智能運檢功能的平臺，規定了統一的數據傳輸標準，可在終端處理檢測數據并進行分析、在平臺上可實時對檢測數據進行處理與管理，全方位地提高電力設備帶電檢測的效率與精度。該平臺的搭建與成功投入使用，是電力物聯網重大戰略規劃中的關鍵環節。

1 電氣設備帶電檢測現狀分析

標準化作業不規范。目前一些標準化的工作缺乏規范的流程指導與步驟規定，例如流程設定、儀器選用、測點選擇等常規且必須的操作，應制訂一套標準的流程嚴格執行與遵守，不僅能提高效率、解放人力，也可減少數據的縱橫向差異對檢測結果的影響。

工作效率低下。目前有些檢測儀器尚不支持圖像或數據的自動傳輸，往往要先記錄下檢測結果的編號，再將數據從存儲器中導出來，整理分析后編寫檢測報告。這部分工作在實際執行的過程中也占有了不少的人力與時間，制約了現場檢測效率與質量的提高。

技術監督難操作。高壓電氣設備的現場帶電檢測工作需要較多的人員投入與時間，很難覆蓋住整個工作流程；報告檢查有滯后性，尚不支持對檢測工作的質量與進度進行實時高效監督與指導，缺乏時效性。

團隊難以協作。高壓電氣設備的帶電檢測對工作人員的專業知識儲備、職業素養等均有很高的要求，需要熟悉設備設計制造、自動化、機械、電力系統、計算機科學等多學科的綜合知識，才能對現場出現的故障情況進行正確及時的判斷與處理。專業團隊很難親自深入到各個現場，因此需要實現遠程協作，協同診斷。

數據貫通實現困難。目前的帶電檢測結果多以紙質文件提交，使用時查詢、故障時分析都很不方便，也很難實現與其他業務的數據互通互聯，特別不利于對設備狀態的大數據進行分析。

2 在線檢測智能運檢平臺規程分析

為將“智能電網”和“泛在電力物聯網”的理念落到實處，促進電網與互聯網的深度融合，彌補高壓電氣設備帶電檢測的不足與缺陷，建設在線檢測智能運檢平臺，主要具有幾大特色與亮點：

引進基于物聯網及無線通信技術的手段，對高壓電氣設備帶電檢測的終端系統進行改進與更新，可自動實時上傳檢測數據；運用RFID 智能識別與北斗定位技術，采用新型的智能識別檢測設備，將檢測結果、儀器型號與電力設備自動關聯；在線檢測智能運檢平臺與國家電網有限公司的PMS2.0系統可實現深度融合，可在線快速獲取到現設備基礎臺賬、設備運行狀況、設備歷史報警、歷史檢測結果等諸多重要信息，極大支持了現場檢測工作。

基于設備采集的數據，運用多種智能算法，建立終端智能分析模型，可進行智能終端輔助研判，自動記錄故障信息，全范圍高效的支持現場的帶電檢測工作；運用智能算法進行數學建模，實現自動生成檢測報告的功能，大大降低人為編制的工作量，標準化、模塊化存儲檢測結果。

現場的檢測數據可在在線檢測智能運檢平臺上實時共享，方便技術專家進行故障分析與遠程指導，對設備實時監控起到了很好的輔助作業；在線智檢平臺開發了微服務應用，具備分析各個廠商數據的算法模型。通過對數據加密和終端授權控制技術的研發，可對接入平臺的儀器儀表或其他第三方輔助設備進行統一的調配與管理，保證智檢平臺連續、高效、安全、穩定的運行。

3 在線檢測智能運檢平臺的系統化設計

通過分析在線檢測智能運檢平臺的規程設計、主要功能等核心內容，構建該平臺主要分為應用與技術兩大架構。全面考量用電企業和電力公司的應用要求的基礎上，綜合分析、統一設計。根據不同的用戶、不同的需要，進行模塊化、定制化的開發。平臺具備以下幾大特色功能：儀器儀表臺賬管理、遠程控制及實時診斷分析故障、實時監控設備運行、檢測報告自動生成等。如圖1所示。

3.1 在線檢測智能運檢平臺應用架構

在線智檢平臺在應用層主要由主站端（智能運檢平臺）、移動端（智慧儀器APP）、感知端（智慧儀器儀表）幾大核心模塊組成。

3.1.1 主站端（智能運檢平臺）

智能運檢平臺包括檢測數據收集中心、基礎數據供應中心、數據分析處理中心三大核心部分，以下進行詳細介紹。

檢測數據收集中心：為標準數據的通信提供接口，支持移動端各類數據通過安全接口連入平臺、移動應用平臺可實時輸入輸出數據信息。

基礎數據供應中心：與門戶目錄相集成，支持移動客戶端一鍵式登錄；與國網公司的PMS2.0系統相集成，提供設備臺賬信息、地理位置坐標、設備檢修歷史數據、設備試驗情況記錄等各類數據信息的訪問權限；還可以制訂檢測計劃，對移動端業務提供輔助支持。

數據分析處理中心：運用大數據分析的科學方法，對各類設備的數據檢測信息進行分析與研判，結合設備的歷史故障信息及試驗數據，提出改進型的設備檢修方案[3]；按照PMS2.0系統的數據存儲標準要求，智能運檢平臺的缺陷記錄、故障信息、檢測報告、試驗數據等相關內容可根據需要寫入PMS2.0系統，可大大減少數據錄入的重復性工作。選擇微服務的運行方式，為各儀器儀表制造商所開發的數據分析算法的應用提供接口，保證系統數據分析的準確性、先進性以及數據邏輯處理的合理性。

3.1.2 移動端（智慧儀器APP）

通過智慧儀器APP 建立儀器儀表和主站的通信連接，增強兩者間的通信能力，減小儀器儀表制造商的通信協議開發難度。提供海量數據的存儲空間及處理算法，分擔主站端的計算任務，也對儀器儀表的計算能力進行補充。

建立統一標準的通信協議：對各類制造商的設備制定統一標準的數據通信協議，支持USB、藍牙、WIFI 等多種通信模式；邊緣計算：算法設置了多種業務場景的閾值，可發出自動預警；可通過GPS 或北斗定位自動識別出附近的設備，便于設備的檢測信息與平臺建立連接。

智慧儀器APP 可新建任務或接收主站下發的任務，調派相關的儀器儀表進行工作，減少了人工操作的步驟。

3.1.3 感知端（智慧儀器儀表）

智慧儀器儀表可在線上傳檢測數據，開機狀態下支持APP 端的任務喚醒。采用Android 系統開發，又滿足國家電網移動作業應用需求的儀器儀表，可直接安裝智慧儀器APP。

3.2 在線檢測智能運檢平臺技術架構

在線檢測智能運檢平臺的技術架構根據物聯網建設的標準可分為平臺層、網絡層、感知層。

平臺層。將收集到的海量的儀表儀器的檢測數據，運用大數據分析的科學手段，結合橫縱向的業務，進行集中管理、高效分析、科學運用及綜合展示，具有極強的可用性、擴展性、安全性等諸多優點，且易與國家電網現有的PMS2.0系統進行信息互聯。

網絡層。移動端與主站端通過4G 無線網路進行通信，建立感知層和平臺層的數據流管控。儀器儀表和移動端通信則有USB、藍牙、WIFI 等多種常規的方式進行選擇。

感知層。主要作用是為平臺內的全部儀器儀表提供原始的檢測數據。檢測試驗儀器在高壓電氣設備帶電檢測的系統里是一個很寬泛的概念，包括現場已經投入使用的各類智能化用于檢測試驗的儀表儀器，以及在規劃部署中的檢測試驗設備，包括但不限于局放檢測儀、電纜探測儀、交流耐壓試驗儀等[4]。

以局放檢測儀為例，傳統的電纜巡線方法費時費力，僅能檢測出線路中存在的一些常規的、表面的安全隱患，很難判斷出電纜的絕緣狀況等深層次的信息，相比之下，局部放電檢測是一種先進高效的帶電檢測方法，可準備檢測出電纜絕緣缺陷等信息。

4 在線檢測智能運檢平臺效益與風險分析

4.1 效益分析

在線檢測智能運檢平臺的建設，是國家電網在電力物聯網重要戰略部署中的關鍵環節。在儀器儀表的需求量日益龐大的市場大背景下，建立統一的標準，將大大激發各儀器儀表制造商技術革新的激情與動力，有助于實現生產與制造流程的標準化；可大大降低基層工作人員數據收集、查閱、整理、編寫報告的繁雜工作量，將人力分配到更需要的崗位，同時也降低了人為失誤的風險；數據的結構化存儲，可高效支持后續的數據共享與大數據分析業務的開展，提高該領域的精益化管理水平。

4.2 風險分析

在項目實施的過程中，經常會發生影響進度的問題，及時有效地與用戶進行溝通，調整計劃，預先制訂好項目實施計劃和解決方案。在軟件工程的開發過程中，需求變更是經常會遇到的問題，尤其是對于技術監督管理系統這類功能復雜、專業性要求極強的軟件，需求變更的風險控制更顯得重要。國家電網的PMS2.0系統為其他單位運維，若系統集成的阻力比較大，甚至拖延了項目的進度，需預先做好溝通，必要時采取項目合作的模式來進行合作，促進項目按時高效高質量地完成。

綜上，搭建在線檢測智能運檢平臺的專業需求、技術保障均已具備。該平臺投入使用后，不僅可以預測出事故的發生，對設備的運行情況進行實時監控，報警信息進行實時反饋，對出現故障的設備及時切斷，大大提升電網的運行效率。同時可不斷的豐富與完善設備故障信息數據庫，類似故障出現時第一時間進行處理，提升安全生產管理水平，為電網安全穩定的運行提供技術保障，創收巨大經濟效益的同時也具有深遠的社會意義。