输变电设备管理系统整体设计与需求分析

2022-03-18南方电网广东电网有限责任公司汕头供电局姜清雷

电力设备管理 2022年3期

南方电网广东电网有限责任公司汕头供电局姜清雷

21世纪是一个数字化的时代，互联网的存在让人们的生活发生了了天翻地覆的变化，各种各样的行业都充斥着互联网的身影。互联网可以将所有的一切都联系起来，这便有了互联网管理的概念，这一概念不仅能够高效的保持各个部分之间的联系，同样可以实现全方位管理，信息化管理的理念深入人心[1]。企业发展、社会经济发展都离不开计算机,当下社会是一个信息之上的年代，企业和社会发展就必须有足够的能力去收集信息和管理信息。

传统电网行业也在不断的与时俱进，不断与新技术结合。以往的正常维修和管理方法已经无法满足当下社会对变电设备，这就对变电设备的管理和需求提出了更高的要求。目前电力行业为了能够满足社会需求，调整方案、积极借鉴国外先进的技术经验，再结合互联网合理改革和创新，从而实现变电设备的管理和运行[2]。

随着科技的不断进步和革新，传统的电网系统也在随之发生改变，为了研究输变电系统的整体设计和发展需求，本文以物联网基础为基础，着重开展系统目标建设和系统功能结构设计。文中介绍了相关技术指标的确定和选取范围，并根据用户的需求进行功能设计以及非功能设计，完整的呈现了设备管理系统的设计过程。

1 系统建设目标

建设输变电设备管理系统的目的，是为了将整个设备的使用周期都能管理和检测到，设备管理也不断的向着全面、及时和准确的方向发展。而输变电设备的系统管理不仅需要传统的电力检测技术，更需要结合当下先进的通信技术和物联网技术，使得变电设备管理的系统能够更加高效的完成。

文章所提到的输变电管理系统，可以实现对整个系统的管理模式进行全方位的跟踪，并且可以识别出输变电设备的唯一性，这就达到了给每一个变电设备都能赋予一个独一无二的“身份证号码”，方便管理和识别。此系统建立完成，将能够实现对输变电设备的软件化管理，实时记录输变电设备的维修、出库或者任何异常情况[3]。

2 主要技术指标

管理系统的建立涉及到许多技术指标，这些技术指标不仅是系统建设的需要，也是反映用户需求的指标。在开展设计工作之前，首先要进行调研和分析，总结出用户对输变电系统的需求以及系统最终要达到的目标，确定设计的范围[4]。根据最终得到的结论，结合物联网技术，确定相应的技术指标和参数。需要确定的参数主要有射频识别系统和网络系统的指标，同时也要考虑计算机的相应参数指标。技术指标的确定要以输变电设备的管理系统为基础，在条件允许的情况下，可以超前考虑输变电系统的未来发展，避免日后技术革新带来的再次改造，影响输变电设备的运行。

针对物联网需要确定的两个技术指标射频识别系统和网络系统，下面做详细介绍。

2.1 射频识别系统的技术指标

技术指标的选取有一定的规范和要求。例如调制波频率选择高频或者超高频段是因为调制波频率关系到电子标签识别的距离和稳定性，一旦频率不高，电子标签将会面临失稳。变电设备从国外引回先进经验时也要根据国内的环境做出适当的改动，例如大部分设备标签都是英文或者是简写的英文，在国内就极为不方便，应将其改为中文标识，方便操作。

表1 射频识别系统的主要技术指标和要求

2.2 网络系统的主要技术指标

网络系统的主要技术指标与射频识别系统不同。确定网络系统的主要技术指标应该根据国家政府和军队的相关规范以及ANSI、EIA、EEE、ITU，网络系统的束腰技术指标如表2。

表2 网络系统的主要技术指标及要求

3 系统功能设计

系统的功能设计包括系统功能结构设计和系统逻辑结构设计两部分，功能设计和结构设计是相辅相成的，输变电设备系统的管理功能都是通过系统的结构设计实现的，而结构设计又是根据用户的需求进行设计。分布式结构层次明确、分布较广，并且系统的反应速度较快，是未来设备系统的发展方向。因此本文将从分布式结构着手研究，对输变电设备系统进行设计。

3.1 系统功能结构设计

输变电设备管理系统的建设目标是设备网络化管理，网络化管理之后再接着细化。在上一节提到过网络化管理的总体目标和主要的技术指标，根据所提出的目标和用户需要的技术指标进行功能结构设计。文章介绍的功能设计模块主要分为以下几点：设备信息、设备的日常管理、备件设备管理、查询管理和系统管理等几大板块。图1详细介绍了每隔板块之间的结构联系，比如设备信息管理包括设备的基础信息管理和设备的运行信息管理。与上文所说的一致，输变电设备管理是将设备网络化建立起来，再进一步对各个板块细分。

图1 系统功能组织结构图

3.2 系统的逻辑结构设计

系统的逻辑关系设计与结构设计是相互结合的。系统结构设计完成后，确定了系统的整体目标，对整个系统进行模块化管理，最终得到细化。而逻辑关系设计就是将这些目标和任务以线条化的形式展现出来。了解用户的主要目标和需求，分析重点的目标并提取出主要功能，明确各个部分之间的逻辑关系，然后才能对逻辑结构进行设计。图2是一个简单的逻辑关系图，从设备信息编码到后台服务器运算和录入，这一过程看似简单，但是需要设计师对每一个功能都能熟悉，了解各功能之间的关系。

图2 系统逻辑结构图

输变电设备的相关信息进行信息编码后存储在电子标签内，该电子标签粘贴在输变电设备上。在输变电设备上安装存储其相关信息的电子标签，当使用便携式电子标签阅读器对RFID电子标签进行注册和清点时，电子标签阅读器在计算机发出控制指令都对其数据进行读取、写入作业，并将其数据存储在计算机内，然后输入控制在数据库内。并通过信息传输网络发送给后台管理中心，管理人员通过工作电脑浏览器端对输变电设备管理信息进行处理后，即可及时了解该资产的基本信息以及它的运行状态。

3.3 系统总体结构设计

系统总体技术结构是指基于物联网的输变电设备全寿命周期管理系统的构成及其互联结构和处理结构，是确定整个设备系统的基础。系统的总体结构设计面临着许多的困难和挑战，比如技术条件无法满足，预算不足或者管理人员的限制，然而系统总体结构设计仍然是整个结构设计中的最为核心的部分，对整个系统起着决定性的作用。所以系统在进行总体设计时必须综合考虑时间、技术和成本等一系列的因素，保证每一部分都能满足系统设计的总体要求，并且在以后的发展中仍然能够继续发展。以物联网为基础设计输变电设备管理系统，系统需要一定的技术支撑，主要是以网络技术、数据库技术和射频技术为核心开展设计工作。在设计过程中做到自动采集信息，总体结构设计的核心就是科学合理的组建网络。

4 系统非功能性需求设计

系统非功能性设计任务有系统的性能需求和用户操作界面的需求。完整的系统功能设计不仅要有强大的功能基础还要同时满足用户的其他非功能需求，这一部分虽然不是主要的功能设计，但是它关乎到用户使用者的习惯性，因此非功能性的设计也是不可忽视的。以下主要从性能需求和界面需求展开分析各部分所要达到的目标。

4.1 性能需求

性能包括很多种比如设备的运行速度，设备的容量或者设备的保密性等等。不同的系统对设备的性能都提出了不同的要求，有的要求保密性高，有的要求运行速度快，而输变电设备管理系统对性能的要求主要是运行速度和安全性能。重点是满足这两方面，下面分别介绍安全性和运行速度的详细要求。

运行速度快。输变电设备牵扯多个部门之间的协调配合，在进行数据处理过程中如果运行速度过慢会导致各个部门之间信息不对等，影响信息的更新频率，降低各个部门之间工作效率，没有达到预期的目标；安全性高。输变电设备管理属于安全性较高的行业，一旦没有做好安全防护，数据泄露，将造成不可挽回的损失。系统应该设置相应的“一人一户”以及不同层次的人设置不同的权限，提高系统的安全性。

4.2 界面需求

截面设计虽然对功能没有什么影响，但是操作者和使用者首先接触到的就是操作界面，操作界面简洁清晰，操作起来方便，提高管理的效率：使用浏览器/服务器架构（B/S）。与客户端/服务器（C/S）相比，B/S结构维护和升级都比较简单并且外观简单便于操作；布局优化。操作界面有很多的功能键，尽量将各个功能点按照用户的操作习惯进行布局，方便用户在操作过程中的流畅度，提高工作效率。

5 结语

文章为了研究分析输变电设备管理系统的整体设计和需求，从多个方面开展研究，结合当下国内外的研究现状。首先确定设备管理系统的建设总体目标，根据总体目标去设计其他相关的技术指标。文中也介绍了频射识别系统的技术指标和网络系统的技术指标，这些技术指标与系统的功能设计是相互反馈的。系统功能设计主要从功能设计、逻辑结构设计和总体结构设计三方面展开。最后介绍系统的非功能设计，包括性能需求和界面需求。文章系统的讲述了系统结构设计的问题，以期为相关从业者提供借鉴。