基于移动作业的变电智能运检装置设计与应用

许晓路，程 林，周正钦，韩 剑，李梦齐，陈 佳

(国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北武汉 430074)

0 引言

国网公司2017年开始全面推进变电运检“五通一措”(验收、运维、检测、评价、检修通用管理规定和反事故措施)实施，实现了变电运检全网、全过程、全方位管理标准化，是未来运检的核心标准。但是此规定在电子化和移动应用方面仍为空白，需要结合现场作业落地[1]。

伴随信息通信新技术在运检领域的逐步应用和开展，现场运维智能化、移动化、小型化是必然趋势。本文通过研究基于移动作业的变电智能运检装置，利用RFID、NFC、高清摄像、定位导航、PTT等物联网技术，内置红外热像、红外测温、测高、测距等运检常用工器具；建立无线自主网，外联专业运维检修装置(局放检测仪、油中溶解气体测试仪、站内机器人等[2-7])和内网管理辅助平台，实现变电站运行数据的实时接入和运行状态预警，自动生成巡视和检修报告，有效降低站点运检人员工作量，大幅提升运检效率和故障检出率，全面支撑设备运行维护和状态检修。

1 装置整体方案设计

变电智能运检装置根据电力智能运检需求定制，包含硬件终端和移动APP部分，用于支撑运检人员现场完成巡视检修业务电子化、变电数据统计分析，变电设备状态评价等功能。智能运检装置内置安全芯片/TF卡，与省市公司安全接入平台进行数据加密与身份认证，实现与内网管理平台数据交互和管理控制[8]，整体框架如图1所示。

图1 变电设备现场作业平台总体架构

2 装置硬件设计

装置硬件基于IP67工业级等级进行产品设计，硬件模块基于低功耗设计要求。硬件系统基于安卓系统架构，采用联发科最新8核高性能处理器[9]。硬件产品架构如图2、图3所示。

图2 装置硬件设计

图3 装置硬件功能布置

其中核心硬件集成及功能设计如下：

(1)无线自组网通讯功能(近场Wifi/BT一体通讯模块、远端4G专网/公网全网通通讯模块)，含交换路由功能。4G专网与公网一键切换软按键设计。

(2)DMO脱网直通PTT功能，软调频功能，支持5 km范围的语音数字对讲(硬对讲)。

(3)集成北斗/GPS模块，实现双模精确定位授时校时功能，可支持双频卫星数据接收，支持RTCM3.0以上格式的差分改正，区域精度最高可达到亚米级；时间同步精度0.1 s。

(4)集成红外及可见光双光融合热成像测温装置，局部细节点测温精度优于2 ℃，有效测量距离10 m左右。

(5)可见光为1 300万像数快速精确自动对焦摄像模组，低照度成像，含电子视频防抖功能。

(6)可见光摄像模组采用定焦相机，可以进行相机检校，获得相机的内方位元素(相机的焦距、相机主点位置)在畸变矫正后的影像上支持影像分割、特征匹配、目标识别、位置量测等功能，从而确保智能化终端支持可量测影像系统。同时支持二微码读取扫描功能。

(7)集成NFC扫描仪，实现近距离工卡身份识别功能。

(8)集成UHF RFID识别模块，实现超高频远距离RFID读取无源电子标签功能，三段式拨码切换工作模式。

(9)可根据需求选择内置安全芯片或插入安全TF卡安全加密功能。

(10)主要功能键为实体键，一键操作按键设计。如一键通话PTT、一键视频拍照、一键录音取证、一键呼叫求救、一键资料上传。

(11)基于MTK高性能八核处理平台：MT6753 Cortex A53 8核1.5 GHz处理器。

(12)GPU:Mali-T720。开放平台，提供软硬件二次开发接口。

(13)操作系统：Android 7.x，可基于智能操作系统开发符合行业特点的海量应用。

3 平台移动终端软件设计

移动APP融合RFID、NFC、红外、北斗、照相等硬件API，遵循国网智能运检“五通一措”规范，实时接收内网管理辅助平台下达的运检任务，运维班组接收到任务后就可以按照预定义的规范作业流程和标准作业卡开展现场作业。当遇到问题时，使用装置内置知识库，查询缺陷分类、典型案例、设备台账或各类技术规范。装置发布无线自主网，移动APP能够实时与内网管理平台保持数据通信，及时反馈现场记录的各项参数和采集的素材，发挥多团队资源，协同作业解决现场发现的疑难问题。同时，移动终端支持局放、油色谱等多种类型检测设备的数据接入扩展，与检测设备通讯，极大降低了后期数据导出、数据整理的工作量[10-12]。移动APP功能架构如图4所示。

图4 移动APP功能架构图

4 应用案例分析

本装置在浙江电力公司试点，以应用功能“设备检测—带电检测”为例，构建贯穿带电检测工作全过程体系，实现带电检测任务全生命周期管理。带电检测计划制定，经过任务的指派、任务的拆分、现场带电作业的执行、过程中的交流与反馈、后续的数据整理与分析，直到最终的任务审核与关闭，变电智能运检装置和内网管理平台有机联系，相互支持，将现场作业与评价中心的专家团队紧密整合，将带电检测作业各环节的产物有序、规范的组织，提升了带电检测管理的规范性和工作效率，带电检测全流程管控如图5所示。

图5 带电检测全流程管控

内网辅助管理平台根据需求下达作业任务，作业管理人员应用变电智能运检装置下载任务计划，并进行任务指派。作业人员携带智能运检装置，局部放电检测仪、油中溶解气体分析仪等专业检测设备、配套工器具等前往变电站，现场通过装置构建无线自主网，实现专业检测设备、智能运检装置和内网管理平台互通。根据工单/任务单按工作流程进行带电检测各项作业，移动APP任务下载及流程控制界面如图6所示。

(a)任务下载

(b)流程管理

作业人员根据移动APP流程控制，逐项依规进行检测准备、技术交底、安全措施控制、标准作业卡、现场检测等作业，并记录在案。其中，可使用装置自持红外测温及成像、携带局放测量、油中溶解气体分析仪器进行分析，数据自动上传，如图7所示。

(a)检测准备

(b)标准作业卡

通过智能运检终端的使用，提高带电检测精细化管理水平，能够从带电检测工作各环节收集大量的数据，并且对带电检测任务的规范性、时效性、完整性等方面给出客观的评价。另一方面，也有利于辅助管理层及时调整带电检测计划和方向，优化团队资源，全面提升带电检测精细化管理水平。

5 结束语

本文从电力行业实际需求出发，装置集成了红外成像、红外测温、高清拍照、高清视频、手机、对讲机、智能终端、定位导航、条码扫描、无线通信、数据处理交互、报告编辑等核心功能，以变电专业“五通一措”为流程主线，具有便携、可靠、安全等特点，实现了现场数据规范化搜集、现场作业规范化指导、设备状态多维实时分析，一键数据上传，现场侧和中心侧的数据和分析算法互享，实现作业数据移动化、信息流转自动化，显著提升运检作业现场管理穿透力。本装置通过变电功能应用，可拓展应用于物质采购、基建、输电、配电、发电、调度各环节，为电网现场作业提供高效、可靠、安全的业务支持。