傅晨釗，郭 森，徐 鵬，胡正勇，林 敏，韓 冬，張 銘

(1.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院，上海 200437；2.上海艾飛能源科技有限公司，上海 200433)

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基于無線通訊的帶電檢測標準化作業(yè)管理平臺與移動終端研發(fā)

傅晨釗1，郭 森1，徐 鵬1，胡正勇1，林 敏1，韓 冬2，張 銘2

(1.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院，上海 200437；2.上海艾飛能源科技有限公司，上海 200433)

為提高帶電檢測工作的質量與效率，從現(xiàn)有工作開展的不足分析入手，設計研發(fā)了基于無線通訊的帶電檢測標準化作業(yè)管理平臺與移動終端?，F(xiàn)場檢測表明，該發(fā)平臺與終端能夠顯著提高作業(yè)的質量與效率，很好的滿足現(xiàn)場作業(yè)層、技術管理層與決策層的不同需要。

帶電檢測；無線通訊；移動終端

目前，電網(wǎng)設備檢修正逐漸由定期檢修向狀態(tài)檢修的轉變[1]。狀態(tài)檢修是依靠先進檢測手段和試驗技術采集電氣設備各種數(shù)據(jù)信息，根據(jù)運行經驗和運行工況綜合分析判斷后，確定設備檢修周期和項目。其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：能適時檢修缺陷，預防設備事故發(fā)生，提高運行的安全可靠性；可以延長檢修周期，提高設備利用系數(shù)，延長設備使用壽命[2-6]。由于具有靈活、準確、及時等特點，作為設備狀態(tài)表征參量獲得的重要手段——輸變電設備的帶電檢測得到越來越廣泛的應用。

雖然現(xiàn)有多項帶電檢測技術的標準化作業(yè)規(guī)范，但一般僅針對單個設備的具體開展，而對于變電站或線路現(xiàn)場作業(yè)，則缺乏標準化的流程設定、儀器選用、測點選擇，這可能影響到檢測結果的判斷。如部分檢測儀器性能差異較大，或測點的不同距離、位置等因素，可能帶來檢測數(shù)據(jù)的顯著差異，直接影響到數(shù)據(jù)間的縱比與橫比，而僅僅能夠滿足絕對值不越限的基本要求，精益化程度不夠。因此，帶電檢測的標準化作業(yè)尚有待規(guī)范[7-8]。

此外，現(xiàn)有檢測儀器普遍不支持檢測圖像或數(shù)據(jù)的自動傳輸，往往需要先記錄檢測結果編號(如紅外測溫)，需要時再將存儲介質中的數(shù)據(jù)導出進行分析?，F(xiàn)有經驗表明，后期工作(包括圖像或數(shù)據(jù)導出，報告編制)的工作量已接近現(xiàn)場檢測階段，占據(jù)了相當?shù)娜肆εc時間，也一定程度上影響到現(xiàn)場檢測質量的提升，所以帶電檢測的工作效率仍需要進一步提高。

再者，目前帶電檢測的技術監(jiān)督主要采取現(xiàn)場檢查與報告檢查的方式，前者需要大量的人員與時間，難以覆蓋整個工作面，監(jiān)督效率一般.后者則無法對檢測工作的質量與進度進行實時的監(jiān)督與干預，缺乏時效性。

最后，隨著帶電檢測重要性的提高，檢測人員所需的專業(yè)知識的深度與廣度均需要提升，素質要求逐漸向“專家”發(fā)展，不僅要求能夠準確檢測，而且需要熟悉設備結構、設計、制造、運行等方面知識，能夠對現(xiàn)場異常進行正確判斷。組建一支能夠滿足上述要求的現(xiàn)場檢測隊伍需要耗費大量的人財物資源，且效率與效果有待驗證。如何最大限度發(fā)揮現(xiàn)有人員能力，提高多專業(yè)團隊的實時協(xié)同工作勢在必行。

綜上可見，需要在帶電檢測標準化、規(guī)范化，檢測人員和遠方專家支持的多層面、快速交流互動，以及近距離無線通訊應用等方面加強力量，提高工作的質量與效率，才能更好地為電網(wǎng)設備狀態(tài)診斷提供依據(jù)。本文主要圍繞上述問題，設計開發(fā)用于帶電檢測的標準化作業(yè)管理平臺與移動終端，并將其應用于變電站現(xiàn)場檢測，這對于提高帶電檢測的規(guī)范性、工作效率、時效性以及協(xié)同性具有重要意義。

1 管理平臺與移動終端的功能設計

1.1 基本設想

充分利用無線通訊技術使之深入帶電檢測工作各環(huán)節(jié)，在帶電檢測作業(yè)管理、現(xiàn)場標準化作業(yè)流程和數(shù)據(jù)模板、團隊協(xié)作、溝通交流及知識積累方面，充分發(fā)揮移動終端和遠端平臺的特性，從而改進傳統(tǒng)帶電檢測業(yè)務模式，建立帶電檢測現(xiàn)場和遠端實時聯(lián)動的新業(yè)務模式，提高現(xiàn)場工作效率，提升精益化管理水平，充分發(fā)揮遠端專家資源優(yōu)勢，有效支撐帶電檢測業(yè)務的不斷發(fā)展。

1.2 整體的結構框架與功能設計

整體結構框架如圖1所示，分為三層：

圖1 平臺整體結構

(1)運維決策層

提供管理駕駛艙的體驗，了解關鍵檢測工作進展與現(xiàn)場作業(yè)情況；掌控帶電檢測業(yè)務宏觀的監(jiān)控和關鍵指標的統(tǒng)計報表，輔助決策，制定合理的資源和計劃優(yōu)化方案。

(2)狀態(tài)評價中心

作為帶電檢測工作的技術指導、技術監(jiān)督，借助平臺一方面可充分發(fā)揮評價中心的技術資源，對現(xiàn)場檢測的異常進行實時遠程會診，提出運維建議；另一方面通過及時有效的掌握現(xiàn)場工作進展和檢測數(shù)據(jù)，進行實時的檢測質量技術監(jiān)督，促進現(xiàn)場作業(yè)質量的整體提升。此外，作為帶電檢測的執(zhí)行者，中心可生成帶電檢測業(yè)務，指派工作團隊。

(3)現(xiàn)場作業(yè)層

通過管理終端接收管理平臺下達的帶電檢測任務，按照管理終端中預定義的規(guī)范作業(yè)流程、儀器選用、現(xiàn)場測試路線與測點選擇、標準化數(shù)據(jù)模板進行帶電檢測工作；管理終端支持多種類型帶電檢測設備的數(shù)據(jù)接入擴展，與檢測設備實時通訊，與管理平臺保持數(shù)據(jù)通信，及時反饋現(xiàn)場記錄的各項參數(shù)和采集的素材，建立溝通交流平臺，發(fā)揮團隊協(xié)作資源。

1.3 主要特點

(1)帶電檢測工作模式的創(chuàng)新

現(xiàn)有帶電檢測工作中現(xiàn)場測試、異常診斷與運維相對脫節(jié)，加之人員能力、專業(yè)素質等因素的差異，影響了帶電檢測作用的充分發(fā)揮。依托終端與平臺建設，檢測數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)實時傳輸，可在保證及時性的前提下，使得帶電檢測中“檢測”與“診斷”兩個業(yè)務環(huán)節(jié)相對獨立，形成“現(xiàn)場高端檢測”、“遠端準確診斷”兩者間互動，并為運維決策提供實時建議，形成了“測”、“診”、“用”三位一體的工作新模式。1)“測”。簡化了現(xiàn)場的工作要求，人員需求以技能性為主，要求熟練操作、檢測準確；2)“診”。異常數(shù)據(jù)集中診斷可最大化專家資源的利用，要求人員掌握設備設計、制造、運行相關信息，能夠準確判斷，提出現(xiàn)場異常處理及后續(xù)運維建議；3)“用”。運維管理人員根據(jù)“測”、“診”結果與建議，制定運維策略與計劃。

(2)現(xiàn)場作業(yè)標準化

作業(yè)標準化是質量的重要保證，也是效率提升、后續(xù)數(shù)據(jù)高級應用的基礎。通過測試儀器及應用、測試環(huán)境條件、人員選用、檢測數(shù)據(jù)結構等方面的標準化，提高數(shù)據(jù)檢測的可信度，為更大范圍的數(shù)據(jù)共享與挖掘提供基礎。通過標準化檢測路徑與測點設置，終端可將測點與設備進行自動匹配，將檢測結果(含圖像)直接納入設定的報告模板，輔助生成檢測報告，該報告可在現(xiàn)場與遠端平臺同時調閱，極大地減少了常規(guī)報告的工作量，而將工作聚焦于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)，提高工作質量。

(3)基于WIFI-SD卡的帶電檢測設備無線通信技術

WIFI-SD卡是帶WIFI功能的SD存儲卡，能夠自建WIFI熱點。通過將WIFI-SD插入帶電檢測設備，將設備中的帶電檢測數(shù)據(jù)通過自建WIFI網(wǎng)絡，通過http協(xié)議自動獲取到帶電檢測管理終端上，現(xiàn)場有效距離在15～20米，在變電站內復雜干擾的情況下也信號良好。通過該技術的應用提高了帶電檢測數(shù)據(jù)的實時性和準確性，大大降低了數(shù)據(jù)歸檔整理的工作量。

在此基礎上，可進行更為深入的高級應用開發(fā)，如“基于動態(tài)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)輔助判斷”，將單體設備狀態(tài)與整體設備狀態(tài)相結合，提出需要關注的設備。

(4)實時技術監(jiān)督的實現(xiàn)

平臺可實時獲得終端自動上傳的現(xiàn)場作業(yè)的全部信息，包括儀器設備選用、作業(yè)規(guī)范性、安全事項，特別是檢測結果與具體數(shù)據(jù)圖像?；诖丝梢罁?jù)相關技術監(jiān)督規(guī)定，開展帶電檢測作業(yè)的實時技術監(jiān)督，對工作的規(guī)范性、質量、安全等進行評價，促進作業(yè)水平的提升。此外，通過預設的判據(jù)可進行實時的數(shù)據(jù)核查，包括數(shù)據(jù)的規(guī)范性、完整性和合理性。

(5)專業(yè)團隊實時協(xié)作

基于通訊技術，實現(xiàn)了“檢測儀器-現(xiàn)場終端-遠端平臺-專家終端”的實時信息共享，可根據(jù)需求將分布于不同地點、不同部門的專業(yè)人員隨時動員組織，將遠方專家、現(xiàn)場作業(yè)、運維管理在某項工作上有機結合，充分發(fā)揮專業(yè)團隊實時協(xié)作的優(yōu)勢。

(6)面向診斷需求的輔助分析功能

從帶電檢測應用的角度出發(fā)，提出“面向診斷需求的輔助分析”，從設備診斷分析需求出發(fā)，設想設備可能存在的主要缺陷類型，將設備的帶電檢測項目進行關聯(lián)，并按照主要缺陷類型的不同，設計檢測項目的順序，形成設備缺陷分析及報告的基礎模塊；自動將設備檢測歷史信息自動整理，分檢測日期以添加工作條的形式進行匯總，并配以圖表形式；人工通過數(shù)據(jù)檢索可選取同廠、同期、同站其他設備作為參照，系統(tǒng)自動進行檢測數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計。

2 現(xiàn)場檢測實例

2015年7月，在某500 kV變電站進行了試用，檢測對象為：500 kV區(qū)域內主變、GIS、設備；檢測項目包括：紅外、紫外、超高頻、超聲、鐵心接地高頻電流、避雷器高頻電流等。實際終端界面如圖2，平臺界面如圖3所示。

圖2 終端界面(紅外檢測)

圖3 平臺界面(紅外檢測)

現(xiàn)場應用表明：

(1)基于WIFI-SD卡的檢測設備無線通信能夠應用于FLIR紅外儀、寬頻示波器等主要檢測儀器，通訊距離不小于10米，通訊功能穩(wěn)定；

(2)標準化的檢測路線與測點安排有效降低了現(xiàn)場作業(yè)強度，將檢測時間由原有的3天降為2天，報告處理時間由原有的1天降為1小時；

(3)遠程平臺可通過內外網(wǎng)雙向隔離后及時接收現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)，傳輸速度能夠滿足實時技術監(jiān)督的需要；

(4)部分檢測儀器暫不支持WIFI-SD卡的傳輸功能，后續(xù)需要進行改造或選用能夠支持傳輸?shù)脑O備。

3 結論

本文主要從提高輸變電設備的帶電檢測的規(guī)范性、工作效率、時效性以及協(xié)同性等方面入手開展研究，設計開發(fā)了用于帶電檢測的標準化作業(yè)管理平臺與移動終端，并將其應用于變電站現(xiàn)場檢測。

實踐表明，研發(fā)的帶電檢測作業(yè)管理平臺與移動終端重點在帶電檢測標準化、規(guī)范化；檢測人員和遠方專家支持的多層面、快速交流互動；近距離無線通訊應用；實時技術監(jiān)督等方面進行了創(chuàng)新與完善，實現(xiàn)了人力、知識等資源的優(yōu)化配置，創(chuàng)立了“測”、“診”、“用”三位一體的工作新模式，能夠顯著提高作業(yè)的質量與效率，很好的滿足現(xiàn)場作業(yè)層、技術管理層與決策層的不同需要，促進了帶電檢測工作整體質量與效率的提升，值得完善推廣。

[1] 張懷宇，朱松林，張 揚，等.輸變電設備狀態(tài)檢修技術體系研究與實施[J]. 電網(wǎng)技術, 2009, 33(13):46-48.

ZHANG Huai-yu, ZHU Song-lin, ZHANG Yang, et al. Research and implementation of condition-based maintenance technology system for power transmission and distribution equipments[J]. Power System Technology,2009,33(13):46-48.

[2]王少華，葉自強，梅冰笑.輸變電設備在線監(jiān)測及帶電檢測技術在電網(wǎng)中的應用現(xiàn)狀[J]. 高壓電器, 2011, 47(4): 84-90.

WANG Shao-hua, YE Zi-qiang, MEI Bing-xiao. Application status of online monitoring and live detection technologies of transmission and distribution equipment in electric network[J]. High Voltage Apparatus,2011,47(4): 84-90..

[3]劉鴻斌，劉連睿，劉少宇，等. 輸變電設備帶電檢測技術在華北電網(wǎng)的應用[J]. 華北電力技術, 2009 (8): 35-37.

LIU Hong-bin, LIU Lian-rui, LIU Shao-yu, et al. Application of on-line detection on transmission and distribution equipment in North China grid[J]. North China Electric Power,2009(8):35-37.

[4]陳安偉. 輸變電設備狀態(tài)檢修的應用[J]. 電網(wǎng)技術, 2009, 33(20): 215-218.

[5]王音音，洪衛(wèi)華.變電設備帶電檢測技術的應用探討[J]. 四川職業(yè)技術學院學報, 2013, 23(4): 168-171.

WANG Yin-yin, HONG Wei-hua. Brief analysis about application of line detection technology on transformation equipment[J]. Journal of Sichuan Vocational and Technical College，201 3，23(4)：168-171．

[6]栗永江.輸變電設備帶電檢測技術研究[D]. 北京：華北電力大學，2014.

[7]周曉虎，姚集新，周 秧.帶電作業(yè)培訓標準化設計[J]. 中國電力教育，2011 (3): 28-30.

ZHOU Xiao-hu, YAO Ji-xin, ZHOU Yang. Standardized design for live-line working training[J]．China Electric Power Education，2011 (3)：28-30.

[8]梁 靜.基于三維仿真模擬的電力標準化作業(yè)平臺建設[J]. 北京電力高等?？茖W校學報(自然科學版)，2011, 28(12): 168-169.

(本文編輯：楊林青)

Development of Standardized Performance Management Platform and Mobile Terminals for Live Detection Based on Wireless Communication

FU Chen-zhao1, GUO Seng1, XU Peng1, HU Zheng-yong1, LIN Min1, HAN Dong2, ZHANG Ming2

(1. State Grid Electric Power Research Institute, SMEPC, Shanghai 200437, China;2. Shanghai Aifei Energy Technology Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

To improve the quality and efficiency of live detection, this paper analyzes the defects of current performance and develops standardized performance management platform and mobile terminals for live testing based on wireless communication. On-site testing shows that the newly developed system can improve the quality and efficiency of the tasks substantially and meet various demands ranging from field testing to technical and strategic management.

live detection；wireless communication; mobile terminds

10.11973/dlyny201506004

傅晨釗(1975)，男，博士，從事輸變電設備試驗技術研究。

TM855

A

2095-1256(2015)06-0761-04

2015-09-09