基于物聯網的變電繼電保護工程驗收平臺設計

摘要：變電繼電保護工程由于缺少有效的現場驗收管理工具，而工程驗收細項繁雜、驗收風險點多容易遺漏且以紙質流轉為主，使得變電繼電保護工程容易出現無法按照驗評標準逐項驗收、風險點檢查遺漏、抽檢而未進行完整驗收直接投入運行等問題，變電繼電保護設備在投入使用后仍存在較大的安全隱患。文章結合物聯網、數字簽名、混合App開發等技術，設計基于物聯網的變電繼電保護工程驗收平臺，以實現變電繼電保護工程驗收全過程可視化、驗收數據采集精準化、驗收數據應用智能化。

關鍵詞：繼電保護；工程驗收；驗收平臺；物聯網

中圖分類號：TP311 "文獻標志碼：A

0 引言

變電繼電保護工程驗收，是全面考核電力工程投資效益、設計檢驗和施工質量的關鍵環節，對促進變電繼電保護設備及時安全投產具有重要作用。目前大部分變電繼電保護工程現場驗收的方式為：驗收前，驗收人員打印大量的紙質驗收表單或驗評表；驗收中，驗收人員根據記憶或現場翻閱紙質驗評表對檢驗項目的合格性進行判別，通過人工填寫驗收表單，記錄驗收問題；驗收結束后，驗收人員將紙質驗收表單或驗評表轉化為電子版本，以電子版本進行審核流轉。

由于變電繼電保護工程驗收缺乏有效的現場驗收工具，使得變電繼電保護工程驗收仍然存在以下問題：一是由于驗收細項繁雜，驗收人員無法逐項按照驗收標準進行檢驗，導致驗收結果判別錯誤；二是由于驗收以紙質方式流轉為主，數據記錄、表單容易丟失；三是現場驗收進度無法實時跟進，遺留問題是否整改未能確認；四是由于驗收涉及的風險點、反事故措施多，容易忽略遺漏風險點、反事故措施，甚至經常出現變電繼電保護設備只抽檢部分而未完全驗收就直接投入運行的現象；五是由于驗收數據缺失、數據質量無法保證，導致驗收的設備數據無法有效應用。

變電繼電保護設備在電力系統中具有非常重要作用，若出現問題，容易導致投產運行后設備發生保護誤動或拒動，還可能導致故障影響擴大，嚴重者造成供用電主設備的損壞，更嚴重者可能導致區域電網瓦解和大面積停電事故的發生。因此，保證變電繼電保護工程合法合規地驗收，保障變電繼電保護設備投產后穩定安全地運行，尤為重要。

近年來，已有部分學者對電力工程項目管理信息化系統進行了研究。藺雪竹等［1］針對陜西國華錦界煤電一體化項目研究并設計了電廠基建工程管理信息系統；王丁［2］結合北侖電力實業公司的工程管理的實際要求，研究并開發了電力工程管理信息系統；李明等［3］以云計算平臺為基礎，設計滿足電力工程項目管理過程中各個環節的管理以及信息交互的平臺；呂忠濤［4］基于 B/S 架構設計了包括系統管理、項目管理、審計管理、統計分析4個功能模塊的電力工程項目綜合管理系統；秦國棟［5］根據某公司電力施工項目管理工作具體內容，設計完成了電力工程施工管理系統；秦奮等［6］以配電工程現場作業流程為依據，研究設計了一套適用于工程現場作業環境的配網電力工程驗收評價與系統量化綜合管理平臺。

本文將結合物聯網、數字簽名、混合App開發等技術，設計變電繼電保護工程驗收平臺，實現工程現場驗收各檢驗項目質量評定的自動化和無紙化，避免由于驗收材料丟失、數據丟失和數據判別錯誤等原因，造成工程驗收質量評定不準確、不真實問題；同時也便于今后對設備的維護和管理，減少保護誤動或拒動，提升了變電繼電保護工程驗收與管理的科學水平。

1 架構設計

平臺基于B/S微服務架構，結合物聯網、數字簽名、混合App開發等技術進行設計開發，利用某供電局已有的服務器、操作系統、數據庫和網絡安全設備等基礎設備進行部署安裝。平臺架構主要包括表現層、應用層、數據管理層、基礎設備層、前端層。平臺架構如圖1所示。

2 功能特點

2.1 驗收全過程可視化

平臺基于可視化設計思路，利用圖標、顏色及各類可視化工具等方式，對包括驗收范圍管理、驗收安排管理、驗收進度狀態、驗收進度管理等環節進行可視化設計，實現變電繼電保護工程驗收全過程可視化。

2.2 驗收計劃可復用

平臺支持自主選擇類似歷史工程的驗收安排計劃，驗收人員復制驗收安排計劃后，可自動形成新工程的驗收計劃，以減少驗收人員編制驗收安排計劃的工作量。

2.3 驗收報告自動生成

驗收完成后，平臺提供驗收報告的一鍵式生成，自動提供報告預覽、下載、打印等功能。

2.4 表單個性化配置

平臺支持對驗收表單進行個性化配置，滿足不同時期、不同政策對變電繼電保護工程驗收的不同要求。

2.5 現場驗收透明化

利用移動互聯網技術和數字簽名等技術，實現現場數字簽名和現場檢查照片的即時上傳。驗收人員在進行數字簽名后，即可在現場將檢驗結果和照片上傳到移動客戶端，驗收管理人員遠程通過PC端即可第一時間查看現場反饋的檢查結果和照片，提高了現場驗收的透明度。

2.6 平臺與現有系統數據互聯互通

平臺提供標準數據接口，支持根據不同系統的數據接口標準進行對接，與現有系統的數據進行互聯互通、數據同步。

3 性能特點

3.1 支持多終端應用

平臺提供PC、平板電腦、手機等多終端應用，方便驗收人員根據不同的工作場景選擇不同的終端應用。

3.2 移動端可離線存儲

移動端可通過調用平板電腦、手機內置的緩存庫或第三方緩存庫等方式，實現在無網絡情況下，離線存儲現場驗收的數據，待有網絡后，再將數據自動同步到平臺數據庫中。

3.3 平臺擴容性強

采用微服務構架設計，使得平臺更容易地拆分、部署和管理不同的服務，具備良好的擴容性，可適應不同需求的變更調整。

4 平臺功能設計

4.1 驗收安排管理

驗收安排管理模塊包括驗收準備、驗收范圍管理、驗收計劃管理等功能。驗收準備包括新增工程信息、工程維護、變電站驗收材料準備等功能，平臺支持自動判斷材料是否齊全。驗收范圍管理包括對變電站驗收范圍進行設置，可初始化驗收范圍。驗收計劃管理包括對驗收計劃進行制定，可設置驗收開始時間、結束時間、驗收人員、驗收內容。通過驗收安排管理，便于施工團隊對施工圖紙、施工方案、工程舊設備退役材料進行線上管理，對驗收前期材料進行線上實時審核管理。同時，平臺支持根據設備類別、標準化規則，自動關聯驗收風險和反措，使得驗收風險和反措制定更加智能化、便捷化。

4.2 現場驗收管控

現場驗收管控模塊主要包括現場驗收管理、驗收風險管理和遺留問題管理等。現場驗收管控主要基于變電繼電保護工程的驗收標準，為工程現場驗收提供數字化管理渠道，便于現場驗收時驗收人員可根據驗收計劃，依次對變電繼電保護設備進行逐項驗收。驗收人員只須填寫實際檢驗數據，平臺可根據驗收標準制定的規則、模型，自動評判出驗收結果是否合格。同時，現場驗收中若存在不合格項，平臺可自動彈出遺留問題提示窗口，自動推送給對應的施工單位及相關人員，使得驗收過程中的問題及時暴露、及時溝通、及時整改跟進，促進工程驗收實現閉環管理。另外，現場驗收功能模塊的各驗評表還關聯了設備可能存在的風險和反措，驗收到相關設備時會自動彈出提醒，避免驗收人員遺漏。

4.3 驗收進度管控

驗收進度管控模塊包括驗收進度查看、驗收進度反饋、驗收進度數據統計分析等，驗收進度管控是保證變電繼電保護工程按照計劃完成的關鍵環節。平臺根據工程驗收的完成情況進行自動分析統計，通過可視化方式展示工程總進度、各變電站進度、具體設備驗收進度情況。驗收人員可方便、直觀、實時地監控工程進度、現場照片，合理評估工程進度，及時跟進遺留問題，實時協調工程相關問題。平臺支持對存在疑問的進度進行針對性提問，將問題自動推送給負責該項驗收的人員，驗收人員收到問題提醒后，及時回復給提問人員。驗收人員還可上傳工程驗收進度相關照片，實時反饋現場實際完成情況。

驗收人員可根據需要，選擇統計分析各工程、設備驗收工時，編制計劃，合理分配驗收任務，輔助自動生成匯報報表，生成更優的標準或模版驗收計劃，促進形成驗收計劃管理的良性閉環。

4.4 驗收報告管理與數據應用

驗收報告與數據應用模塊包括驗收報告管理、驗收報告治理、驗收數據統計分析和驗收數據共享等。變電繼電保護工程驗收完畢后，平臺可根據變電繼電保護工程驗收管理標準的要求，自動生成工程驗收報告，包括工程驗收數據、圖像數據、簽名數據等，相關驗收人員可選取整站或選取多個或單個間隔驗收報告進行線上打印、預覽、下載等。通過及時保存驗收報告，驗收管理人員及相關人員可以實時在線了解工程現場驗收情況，預防驗收風險。

平臺提供施工圖紙數據、方案數據、舊退設備數據、并網數據、設備基礎數據及歷史工程驗收數據等數據的收集、治理和共享功能，為單位資產管理平臺、臺賬管理系統及定值單管理系統的對接，提供數據標準接口，支持根據不同系統的數據接口標準進行數據對接，實現與現有系統的數據交換共享，從源頭上避免變電繼電保護設備賬卡物不一致問題。

4.5 風險庫、反措庫和知識庫管理

風險庫、反措庫和知識庫管理模塊包括驗收風險庫管理、驗收反措庫管理、驗收知識庫管理、驗收圖紙庫管理等功能。

平臺提供反事故措施、各電壓等級變電站二次接線標準、保護技術規范、電力二次裝備技術導則等文件管理功能，同時支持對成千上萬條驗收風險、反事故措施條款進行固化，基于標準化規則與驗評表進行關聯，驗收人員在現場驗收時，平臺即可自動關聯并提醒該驗收項存在的風險點或反事故措施，及時發現并處理繼電保護設備缺陷，預防繼電保護安全事故事件發生。

平臺提供變電繼電保護工程知識庫管理功能，驗收人員可對知識庫中相關文件和條款進行查詢、查看、分享和交流等。

4.6 驗收基礎信息管理

驗收基礎信息管理模塊包括驗評表基礎管理、驗收標準管理、驗收設備管理、數據模型管理等功能。

驗評表基礎管理模塊，用于維護不同設備類型驗評表，通過維護此模塊，在制定驗收范圍時可直接調用驗評表。

平臺提供驗收標準管理模塊，支持根據不同時期、不同政策，對不同工程不同檢驗項目的驗收標準進行調整，驗收人員可實時調用或查詢。

驗收設備管理模塊，可以對驗收設備名稱、屬性、數據類型等進行維護管理。

平臺提供數據模型管理模塊，支持對不同的數據模型的數據項、公式和屬性等進行配置。

4.7 移動端功能

平臺的移動端包括平板電腦端和手機App端、微信小程序等，涉及的功能包括驗收安排查看、現場驗收管控、風險庫查詢、反措庫查詢、知識庫查詢、通知公告等。

平臺的移動端利用物聯網二維碼識別技術，提供自動識別、關聯驗評表和設備等功能，可自動調用所掃描設備的具體驗收項，確保設備實際驗收與計劃驗評的內容保持一致。移動端可調用手機或平板電腦自帶的拍照功能，實現現場驗收即時拍照上傳，繼電保護設備驗收中發現的質量問題，通過拍照功能附加照片在驗收驗評表中，施工單位可以根據照片對繼電保護設備存在的遺留問題進行整改。

平臺的移動端，利用數字簽名技術，使得驗收人員可根據不同的單位角色進行單個表單簽名、多個表單簽名、批量簽名等，對簽名圖片進行存儲，方便下次調用。數字簽名保證了整個驗收過程數據的真實性、透明度和防篡改性。

5 平臺實施效果

該平臺已在某供電局進行了推廣應用，規范了其變電繼電保護工程驗收流程，實現了變電繼電保護工程驗收全過程可視化管控，對變電繼電保護工程驗收的規范化、標準化有較大的促進作用，降低了驗收過程中多方工作人員的協同溝通成本，大大規避了變電繼電保護工程驗收的風險點，提升了變電繼電保護工程的驗收質量，保證了驗收數據的準確性、完整性。

5.1 實現變電繼電保護工程驗收全過程管控

平臺提供PC端和移動端作業入口，提供數據離線處理和存儲功能，支持驗收人員隨時記錄現場驗收數據、遺留問題等。平臺根據驗收情況自動形成并以可視化方式展示驗收進度，實時查閱了解工程已驗收、未驗收、遺留問題的驗收項。通過該平臺，驗收人員可對驗收中的問題及時暴露、及時溝通、及時整改跟進。

5.2 促進變電繼電保護工程驗收的規范化、標準化

借助平臺的實施對變電繼電保護工程驗收現有管理流程進行規范化、可視化改進，將變電繼電保護工程上萬條驗收管理標準、驗收風險與反事故措施條款等固化到平臺中，促使驗收人員嚴格按照相關標準進行驗收。另外，平臺在線管控，各流程節點清晰明了，可視化了事務處理過程，促進了變電繼電保護工程驗收的規范化、標準化和流程化，從而全面提升變電繼電保護工程驗收管理水平。

5.3 提高變電繼電保護工程驗收質量

平臺根據變電繼電保護工程驗收管理標準、流程進行設計，現場驗收可實時記錄存儲驗收數據，且平臺可對錄入的數據進行自動對比和判別，減少人工錯誤。同時，平臺固化了風險、反事故措施庫，與現場驗收模塊實時關聯，提醒現場驗收人員存在的風險點或反事故措施，避免風險遺漏。另外，平臺對于驗收項目數據的完整性進行了設置，提示驗收人員必須記錄現場驗收設備所有相關數據，方可結束驗收，間接促進驗收項目抽檢、漏檢。通過平臺的實時存儲、自動判別、問題提示等管控，保證了變電繼電保護工程驗收的準確性、完整性，從而提高了變電繼電保護工程驗收質量。

6 結語

本文基于物聯網的變電繼電保護工程驗收平臺設計，為變電繼電保護工程驗收提供了有效的線上管控渠道，使得變電繼電保護工程驗收過程可控、在控，驗收數據完整，驗收質量大幅度提升，為變電繼電保護設備投入運行后的檢修維護安全運行提供完整、可靠的數據，也為今后變電繼電保護工程驗收管理積累了經驗。

參考文獻

［1］藺雪竹，時瑛，趙燠毳.電力工程管理信息系統的應用分析［J］.電力建設，2006（27）：60-62.

［2］王丁.基于B/S的電力工程管理信息系統的應用［J］.電氣自動化，2012（34）：87-93.

［3］李明，林彬，李作明.基于云平臺的電力工程項目管理系統的設計與實現［J］.科技管理研究，2014（23）：162-166.

［4］呂忠濤.浩明電力工程項目管理系統的設計與實現［D］.大連：大連理工大學，2018.

［5］秦國棟.基于Web的電力工程項目管理系統的設計與實現［D］.成都：西華大學，2018.

［6］秦奮，蔣濤.基于移動互聯網技術的配網工程驗收管理應用研究［J］.電子測試，2016（3）：52-53.

（編輯 沈 強編輯）

Design of power substation relay protection project acceptance platform based on IoT

LIN" Yan1， XIAO" Zhen2， MO" Weiyi1

（1.Guangxi Communication Planning and Design Consulting Co.， Ltd.， Nanning 530000， China; 2.Baise

Power Supply Bureau， Guangxi Power Grid Co.， Ltd.， Baise 533000， China）

Abstract：" Due to the lack of effective field acceptance management tools for substation relay protection engineering， coupled with the complicated details and numerous potential risk points in the acceptance process， it is prone to omissions， and the reliance on paper-based workflows， issues such as failure to conduct acceptance item by item according to evaluation standards， overlooked risk point inspections， and direct commissioning without complete spot checks during acceptance often arise. This leads to significant safety hazards in the substation relay protection equipment after it is put into use. By integrating technologies such as the Internet of Things， digital signatures， and hybrid app development， the article designs an IoT-based acceptance platform for substation relay protection engineering， aiming to achieve visualization of the entire acceptance process， precise acquisition of acceptance data， and intelligent application of acceptance data.

Key words： pelay protection; project acceptance; acceptance platform; Internet of Things