电力设备智能检测系统研究与应用

郭 辉，张 晔，黄旌旗，王 堃

（1国网宁夏电力有限公司信息通信公司 宁夏 银川 750001）

（2中南大学计算机学院 宁夏 银川 750001）

0 引言

近年来，我国电力系统检测行业已经迎来了快速健康发展的一个黄金阶段时期，同时对我国电力设备状态检测也提出了更高的要求。目前，各种常规电力检修检测方式，比如定期现场巡检和事后跟踪检修，已经难以完全满足快速准确高效的电力检测服务需求。我国电力设备的运行状态智能监测评估系统泛指在电力设备内自带电源的条件下对状态检测数据进行特征提取的检测过程，掌握电力设备的潜在运行状态情况，进行智能状态监测评估。我国电力设备运行智能状态检测监控系统因其同时具有准确、安全和抗干扰等三大特性，使它能很好地实时反映电力设备的运行状态，通过光学成像分析原理清晰准确反映电力设备的状态影像，有利于电力设备潜在故障运行情况的分析诊断和潜在安全风险的分析判断，是电力设备运行状态监测评估和事后检修的有效检测方法。

增强电网的基础建设水平正在被各地方政府重视，更多的建设资金投入到对入网设备的完善中，对电力相关物资的规范化管理也越发深入，整体的采购材料和相关设备呈指数增长。在所有电力系统中配电系统直接关乎着群众用电安全，由于复杂的建设结构，导致其所使用的物资整体覆盖面宽泛，使用基数庞大，所使用的配网物资标准与质量对配网系统的安全性与稳定性产生直接影响[1]。基于此，本文提出了一种电力设备检测系统，并对其应用情况进行分析。

1 电力设备智能检测系统的主要特点与优势

1.1 系统特点

该系统的核心内容在于可以依据物资类型与测验标准向检测方智能推荐最佳的检测方案，以满足检测方式多样化的需求。该系统将基于流水线的形式，具有强大的数据整合与分析能力，可以将所有有关的电气测试项目进行融合、整理、归类，最终纳入同一个流水线上，基于该流水线可以全程自动化完成相关项目的测试、操控与数据获取及存储[2]。最终该系统具有良好的输出性，能够将所收集的数据或实验的测试结果以规范格式进行下载，该系统实现了对以往类别单一电气试验模式的突破。整体而言，该系统同时具备样品运输自动化、数据采集集成化、检验过程流程化、安全标准规范化的特点。

1.2 系统优势

（1）样品运输方式方面：电力设备类型多样，体积、重量千差万别。对于重量大、难以移动的大型电力设备，需要专业的电力设备拆装人员及运输车辆将设备进行拆卸与运输。对于体积小、重量轻的电力设备，可直接使用吊车将设备进行平行搬运以供检测。无论哪种类型的电力设备，在检测过程中都存在着效率低、流程复杂的缺点，且人工方式进行的设备拆卸与运输存在潜在安全隐患。在该系统中，将配合使用交错式轨道平移履带对样品进行运输，通过用户端的操作界面实现对样品的智能化调运，从而保证被运输样品的安全性与准确性[3]。

（2）试验操作流程方面：当单台电力设备涉及多项检测项目时对检测设备的要求较高，检方需要通过多种仪器分类完成试验，对试验项目的衔接要求高，测试用时紧，工作人员需要接连完成多个检测项目。而在完成一些特定环境的电力设备测定试验时，例如局放、温升或耐压项目，需要极大功率的电源提供电力支撑并对各项屏蔽条件进行严格要求，上述测试器材需要多次搬运、组配才能进行试验。上述试验流程需要反复对线路进行更改，测试过程紧张，工作人员劳动强度大，测试效率低，尤其是进行交流耐压等具有危险性的试验时，由于设备与环境所限，很难将所测设备与人员进行彻底隔离，导致在检测过程中人员安全存在极大隐患。本文所提及的智能检测系统可以有效解决上述问题。该系统可以将110 kV或低于此电压的各类型电气类试验项目分层次、规范整合到单个检测线上，该线可以同时容纳具有不同重量、尺寸、构造的各类检测设备进行工作。该系统还配有自动收放线、切换线的智能化局部装置，大幅度降低了换线用时，改善试验流程的繁琐性，提升试验操作效率。

（3）数据存储与管理方面：以往对电力设备的测试结果需要进行人工记录与存档，这种方式存在两个问题，一是测试结果容易出现记录错误，二是数据长期存档容易丢失。智能检测系统将基于大数据技术，海量存储历史测试数据，并以时间、设备类型、地点等字段作为限制，将数据进行分类存放以供后期检索与管理，具有良好的可追溯性。在检测结果方面借助云计算技术联网分析试验数据，并基于给定公式与标准对数据进行计算与比较，快速得到设备的最终检测结果，避免了测算结果在计算过程中出现的人为失误[4]。

（4）安全防范方面：电力设备检测由于检测项目与设备类型的不同导致检测所用的实验场所不固定，人工方式进行试验，难以保证人员与设备彻底隔离，导致存在安全隐患。智能检测系统通过区分试验项目与场所调动不同的试验装置与线路，可以对温升试验的参数进行重复调配，提升试验的可重复性、缩短样品搬运时间。该系统基于流程控制软件，通过按键化操作，提升操作简便性与安全性[2]。

2 系统架构

2.1 系统各部分功能介绍

该系统主要基于无线局域网技术，能够将主控操作系统同各部分的试验工位进行无线网络连接。将FPGA与ASP.NET技术相结合，系统中的各部分相互独立又能够互相联合，可进行并发操作，对配电设备进行智能化诊断[5]。该系统的架构见图1。

2.2 功能

该系统对不同类型试验任务所涉及的检测设备及不同环境的试验工位进行模块化联合设计与分装，使之前单一功能的工位同时具备对多种电力设备进行多元化检测的能力，不同的试验设备可以根据试验需求进行自由切换与结合，实现了对试验流程的简化，在进行设备检测与维护时可以做到一举并发，见图2。智能检测系统通过所配备的通信模块对信息进行汇总与安全状态监测，将各个试验中的数据分析结果及所涉及数据分块存储于子系统数据库中，并可基于用户端对数据进行远程访问、分析、管理，实现了对数据的智能化管理。该系统中，单个工位所配备的光纤通信具有强大的屏蔽功能，能够在试验过程中相互独立，避免了互相干扰对试验结果造成的误差，整体信息化程度较高，实现了试验流程的智能化。

2.3 自动化切换线装置功能

该装置保证了试验过程中接线方式的简便，具体操作方式为：将变压器自身的高低压接线端端口同此系统的切换线设备输出端口进行连接。各试验仪器间保持运行的相对独立，不会互相干扰，安全性能良好。该装置一次接线即可完成，可并发式在同一时间段内完成对多种不同类型常规试验内容的检测，实现了接换线过程的无人化操作，总体效果理想。

2.4 自动化收放线装置功能

在待接受试验样品运输至指定工位后，系统可以自动感应并下放进行此次试验所需的测试线组，在试验结束，且试验报告分析完成时，该系统可自动撤回本次试验所涉及的测试线组。

3 系统应用与运行

电力设备智能检测系统的运行主要基于信息化的线上操作流程，实现了对测试设备及工位的智能化控制，将设备基础运行状态监管、试验结果检测与试验设备智能化操作完美结合在一起。

3.1 操作系统

为了使用的简便性，该系统分设Windows版本与Android版本。前者主要应用于控制室对智能系统的监管与运行，从整体上把控系统情况，也是该系统执行与终止的最终决定方；后者主要基于移动平板对该系统进行操作，通过软件式的管理项目，点击在线图标按钮即可完成对试品的测试、参数调整、测试切换等任务，并可在线查询试品的检测结果，具体有“新建试验”“试验状态”“工位状态”等功能。其中，“新建试验”功能可以通过平板的后置摄像头对待检测物资的二维码进行扫描与识别，通过该码建立唯一试验通道，并将其与其他试验进行区别。

3.2 主控操作

该系统主要基于ASP.NET框架进行搭建，以面向对象的思想作为主要设计思路，结合DB2对数据进行存储、分析与处理，保证了系统中各模块的相互独立与维护简易性。基于局域网能够实时对工位目前的运行状态信息进行显示，以便及时调整参数与配置，提供在系统运行过程中所需要的各类参数与基础数据支持。

3.3 工位控制

在将试验任务通过该系统的主控软件进行单项解析后，可以将进行此次解析的具体参数、试验任务条例以及试验进行顺序通过局域网传达给工位控制软件，工位依照控制程序进行流程化试验[3]。在测试过程中，工位控制软件可以基于上述装置的功能（自动切换线装置、自动收放线装置等）对各试验设备所需线路进行调配、协调与控制。工位自身的PLC（通信协议为Mobus）将通过RS485通信网络控制模块对开关的动作进行控制以及完成线路收放、切换等操作。

4 智能检测信息安全

柔性测试系统的试验平台具备了信息管理安全性、高效率、设计正确性、安全保密性高等优点。而电力设备智能测试系统的整个测试过程，都由中央管理系统控制，采用了软、硬的紧密结合，使得各个环节，均按照预先确定的测试既定过程完成，工作人员只需参与连线、撤线，并根据系统流程完成测试工作即可。从而尽量减少了人员干扰，中央控制系统自动进行控制，也提高了整个测试过程的稳定性。同时，试验流程管理系统还拥有意外因素自动中断、语音告警的功能，当试验过程中如果被意外因素中断，控制系统就会自动切断，同时通过故障指示灯的闪烁发出报警，以确保试验人员和仪器等设备的安全。

4.1 被检设备的安全移动

被检测装置通过专用定位夹具，安全定位在移动平台上。被检测装置移动，由智能的移动平台自行实现，没有人为操控，移动平台上有多个安全防护。

4.2 工作人员的安全

通过人员分隔试验区、设备运输道路、工作人员专用道路来分隔人和机械设备，以保证在试验过程中人员的安全性。测试流程通常由测控软件人员按流程进行。但测试开始时间等关键步骤，需人员的确定后方能启动，在工作过程上确保了测试人员的工作安全性。每个岗位均设有警灯、警铃，其中警灯通过闪烁或颜色变化，指示正在测试岗位的各种工作状况，而警铃则在试验故障或岗位需人工接线时才会响。

在各个工位和吊装区域内都配备有高清晰摄像头，在监控室工作的人员，能够即时监视试验和吊装的整个过程，以保证所有工作的安全进行。测试流程中，系统在需要人干扰的节点，都会有适当的语音提醒，以方便作业人及时处理。另外控制系统出现故障时，也会适时产生语言和信号提醒。语言提示采用扬声器，语言提醒可清晰遍及整个检测大厅，使得人员可以清晰看到，控制系统语言提醒和来自中控室的信息。

设备防护主要针对：监测装置中大功率、超高电流、大电压装置使用过程中的安全性进行有效防护。控制系统包括了输入级防护、输出级防护、测试级别防护和测试品级防护等，以确保在测试过程中试验设备发生故障时，能够及时报警和快速进行保护动作，保护动作后，控制系统还会进行相应的状态显示，从而判断故障原因。

5 智能检测系统应用效果

电力设备产品智能自动检测管理系统，也就是一种企业能够根据不同物资产品种类和智能检测技术需求，自动开发提供智能检测解决方案的产品智能自动检测管理系统。产品自动智能抽查，自动检测智能管理服务系统，主要采用自动管理流水线智能检测管理模式，将各种大型民用电气设备产品，试验智能检测管理项目，有机地自动进行整合后并投放到同一个智能检测管理流水线上，可自动快速、准确完成各类产品智能自动测试项目的生产过程自动控制、测量及产品智能自动测试。通过数据分析与自动跟踪智能管理，最终自动快速生成产品智能自动检测管理结果分析报告，彻底改变了单一电力物资企业种类的产品，用于各种传统大型民用电气设备产品试验的智能检测管理模式。随着我国电力物资企业产品自动抽检智能检测管理工作的深入开展，物资企业产品智能抽检和检测质量的不断稳步提升，发现了大量不合格的电力物资企业产品，强烈的反响深刻震慑了大批物资产品供应商，保证了大批物资产品入网后电力设备产品生产线的质量，节约了信息技术设备使用上的成本。

6 结语

本文着重介绍了一种电力设备智能检测系统，该系统同时具备样品运输自动化、数据采集集成化、检验过程流程化、安全标准规范化的特点。其基于ASP.NET框架与面向对象思想进行构建，通过搭配自动收放线、自动切换线路以及设备辅助移动轨道等智能化设备实现了对物资检测的智能化，提升了检测流程的可重复性与并发性，整体效果较好，值得推广。