变电站和输电线路智能巡检系统的设计与实现

卞 胜，杜彦巍，赵 婕，王 超

（国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050051）

电力设备长期暴露在大自然之中，多种因素会造成线路上各元件老化、疲劳、氧化和腐蚀，如不能及时发现和消除，可能发展成为某种故障，对电力系统的安全和稳定构成威胁。为防止电力设备出现突发性故障，需要对变电站和线路进行定期和不定期的巡检，使故障被消灭在萌芽状态，从根本上提高电网的运行可靠性，保障正常的能源供给。

1 智能巡检系统的提出

传统巡检方式为巡检人员携带纸质标准巡检作业书，巡检设备后手工填写巡检结果，巡检结束将巡检记录册汇总到电网中心备案，并根据故障记录采取必要的维修措施。这种采用纸质标准巡检作业书的巡检方式成本高，携带不方便，手工填写巡检记录容易产生漏记、错记等人为失误，而且不利于进行信息化的统计分析和对巡检工作进行监督和管理。

针对传统巡检工作存在的问题，有学者研究了基于条形码识别的巡检系统，但该系统需要在设备上安装IC卡用于存储巡检任务，而且常年的暴露会使IC卡损坏［1－2］。鉴于GPS功能已经越来越多的用在工业领域，因此提出设计变电站和输电线路智能巡检系统。系统由中心服务器数据库与管理软件、巡检终端与客户端组成。巡检终端采用集成GPS模块的PDA构成，巡检员通过安装在PDA的巡检终端软件登录后，可以自动采集终端的位置，通过无线网络发送给服务器，可以有效的监督巡检员的工作。同时，中心管理系统根据GPS反馈回来的地理位置，自动下发相应的巡检任务。巡检员完成巡检任务后，现场可以将巡检工作报告填写好，并发送给中心管理服务器。此外，巡检终端还可以自动接收服务器发送过来的通知消息。该系统可以有效的监督巡检员工作，并可以实时将巡检结果发送给服务器，服务器端软件还能够对关键设备的状态做出判断，对于可疑结果会做出警示，同时通知巡检终端与客户端。

2 系统的结构设计

系统由中心服务器、巡检终端和客户端组成，见图1。

图1 系统结构示意

中心服务器用于管理数据库，以及服务器与巡检终端、客户端的交互，能够对巡检结果做出初步的判断，对于可疑结果会做出警示与通知。巡检终端用于采集终端的地理位置，巡检员通过用户名与密码登录系统，领取巡检任务、接收通知与提交巡检任务。管理中心通过客户端查看巡检员的工作状态以及巡检报告。

2.1 中心服务器

中心服务器采用.NET开发，数据库是基于MySQL搭建的。中心服务器主要由用户管理模块、通信管理模块、任务管理模块、线路管理模块和结果管理模块构成。图2为其详细结构框图。

图2 中心服务器结构

用户管理模块实现对用户的管理，包括对巡检员和客户的管理；通信管理模块负责中心服务器与巡检终端、客户端的通信；任务管理模块是整个系统的关键，根据变电站和输电线路巡检任务的工作内容，可以将巡检任务分为：设备日常巡视、春（秋）季检查管理、设备检修、预防性试验、设备评级、缺陷管理、技改项目等；线路管理模块主要是管理变电站和输电线路的设备，供制定任务或执行任务时，查询设备的参数、状态等；结果管理模块主要是管理巡检结果，包括接收终端的数据进行存储、查看和打印等。

2.2 巡检终端

巡检终端根据其功能需求，采用定制的PDA实现，在PDA中添加GPS模块，用于采集巡检终端的位置信息。巡检终端操作系统为WINCE 5.0，终端软件实现的功能包括巡检员的登录、个人设置、地理位置发送、任务领取与提交。日常巡检或各项任务完成后获取的数据提交至中心服务器，生成设备运行状态、巡检情况的各种报表、图形显示，还可提供统计数据，分析设备完好性、巡检人员完成情况、设备漏检等。如果设备数据与数据库中保存的正常状态差异较大，系统会自动通知巡检终端和客户端，提示报警。

2.3 客户端

客户端主要是用于制定巡检任务，查询巡检结果和巡检员工作状态，以及巡检报告的查询、打印等。

3 系统的应用情况

在用户登录系统后，巡检终端能够通过有线或者无线的方式获取巡检任务。巡检终端能够填写被巡检设施的运行情况。系统为用户提供标准、规范、高效的设施巡检报告录入方式。系统界面见图3。

图3 系统巡检点位列表界面

当巡检员到达巡检点时，需要读取预先安装的电子标签，进行人员到位确认，然后才能录入巡检结果，保证了巡检数据的可靠性和安全性。巡检终端能通过有线或无线通信与后台系统同步资料。

上层管理系统是一个信息管理系统（MIS系统），主要完成变电站基础信息录入、任务制作、消除缺陷、历史查询、表格报送等工作。支持对巡检工作进行计划和任务制定，通过数据同步将任务下载到指定班组的巡检终端上，从而实现巡检任务的管理和监督。系统添加任务方式见图4。

图4 系统添加任务

缺陷管理包括缺陷列表和消除缺陷，用于管理中心对设备的缺陷管理。系统提供方便灵活的缺陷查询、处理方式。

巡检到位管理包括当日到位列表和历史到位列表，历史到位列表显示的是已上传到位和未上传到位情况，可以按任务、检查人员和检查日期范围查询，也可以进行当周查询、当月查询、当季度查询和历史查询。如果有未到位情况，检查人员需及时将到位和缺陷信息上传。

由于集成了Crystal Report，后台管理系统能为用户提供功能强大、表现力丰富的各种明细报表、统计报表、分析图表等，这些表格可以输出为Excel、PDF和Word等格式。

4 结束语

通过集成GPS模块，采用PDA作为巡检终端交互载体，可以实现变电站和输电线路的智能化巡检。该系统能够同时监督巡检员的工作并及时得到巡检结果，遇到设备异常，系统能够自动提示与报警。目前该系统已经在某220 k V变电站进行试运行，运行情况良好。鉴于该系统操作简单、应用灵活等优点，建议在电力系统推广运行。

［1］ 申晓留，宙 琼，周长土.变电站、发电设备巡检管理系统的发展［J］.现代电力，2003，20（1）：76－79.

［2］ 黄新华，吴恩杰，朱 黎.变电站巡检系统的人机理论应用可行性分析［J］.电力信息化，2006，4（12）：63－66.