关于高压电气设备带电检测信息化管理分析

长沙有色冶金设计研究院 王宇星

在电力系统体系中，高压电气设备的地位非常重要，发挥的作用也非常关键，和人民群众的日常生活和安全等息息相关。若出现故障，有可能造成不同程度的事故，例如部分区域甚至大面积的停电等，严重者会给电力系统造成不可估量的损失。

目前，电力设备带电检测的技术已经发展的非常成熟，对停电预防性试验很难处理的故障及隐患[1]，可以在第一时间进行判断与响应，也可以实时监测设备的运转情况，为设备的稳定性、效率等指标的分析提供充分的数据信息，尽力规避掉可控范围内的停电等事故。但因为仪器仪表的种类繁多，分类详细，而且不同生产厂家的技术规格、通信标准等很难达到全面的统一，电力设备的带电检测结果往往成了信息孤岛，很难实现统一平台下的全信息管理。

现阶段IT、大数据信息等发展迅猛，技术成熟，但鉴于种种客观因素，检测结果有时还以图片、电子报告、纸质文件等较传统的方式存储，很难进行数据共享，不利于生产管理，不利于与其他业务相融合，给大数据分析与故障研判等重要工作的高效开展造成了难度，一定程度上也制约了电力设备检测试验工作的精益化管理[2]。随着电子信息技术、传感器技术、IT 技术、大数据采集及处理等学科的发展与电力系统的融合不断深入，会促使电力设备的带电检测信息化管理向实用领域逐渐发展。

近年来，我国电力系统的发展突飞猛进，对发送电、输送电、供配电和用电的可靠性与安全性要求也日益增高，高压电气设备的状态检测更显得尤其重要。本文介绍了高压电气设备带电检测信息化管理分析的全流程，建立了一种运用智能仪器仪表在线检测的、具有智能运检功能的平台，规定了统一的数据传输标准，可在终端处理检测数据并进行分析、在平台上可实时对检测数据进行处理与管理，全方位地提高电力设备带电检测的效率与精度。该平台的搭建与成功投入使用，是电力物联网重大战略规划中的关键环节。

1 电气设备带电检测现状分析

标准化作业不规范。目前一些标准化的工作缺乏规范的流程指导与步骤规定，例如流程设定、仪器选用、测点选择等常规且必须的操作，应制订一套标准的流程严格执行与遵守，不仅能提高效率、解放人力，也可减少数据的纵横向差异对检测结果的影响。

工作效率低下。目前有些检测仪器尚不支持图像或数据的自动传输，往往要先记录下检测结果的编号，再将数据从存储器中导出来，整理分析后编写检测报告。这部分工作在实际执行的过程中也占有了不少的人力与时间，制约了现场检测效率与质量的提高。

技术监督难操作。高压电气设备的现场带电检测工作需要较多的人员投入与时间，很难覆盖住整个工作流程；报告检查有滞后性，尚不支持对检测工作的质量与进度进行实时高效监督与指导，缺乏时效性。

团队难以协作。高压电气设备的带电检测对工作人员的专业知识储备、职业素养等均有很高的要求，需要熟悉设备设计制造、自动化、机械、电力系统、计算机科学等多学科的综合知识，才能对现场出现的故障情况进行正确及时的判断与处理。专业团队很难亲自深入到各个现场，因此需要实现远程协作，协同诊断。

数据贯通实现困难。目前的带电检测结果多以纸质文件提交，使用时查询、故障时分析都很不方便，也很难实现与其他业务的数据互通互联，特别不利于对设备状态的大数据进行分析。

2 在线检测智能运检平台规程分析

为将“智能电网”和“泛在电力物联网”的理念落到实处，促进电网与互联网的深度融合，弥补高压电气设备带电检测的不足与缺陷，建设在线检测智能运检平台，主要具有几大特色与亮点：

引进基于物联网及无线通信技术的手段，对高压电气设备带电检测的终端系统进行改进与更新，可自动实时上传检测数据；运用RFID 智能识别与北斗定位技术，采用新型的智能识别检测设备，将检测结果、仪器型号与电力设备自动关联；在线检测智能运检平台与国家电网有限公司的PMS2.0系统可实现深度融合，可在线快速获取到现设备基础台账、设备运行状况、设备历史报警、历史检测结果等诸多重要信息，极大支持了现场检测工作。

基于设备采集的数据，运用多种智能算法，建立终端智能分析模型，可进行智能终端辅助研判，自动记录故障信息，全范围高效的支持现场的带电检测工作；运用智能算法进行数学建模，实现自动生成检测报告的功能，大大降低人为编制的工作量，标准化、模块化存储检测结果。

现场的检测数据可在在线检测智能运检平台上实时共享，方便技术专家进行故障分析与远程指导，对设备实时监控起到了很好的辅助作业；在线智检平台开发了微服务应用，具备分析各个厂商数据的算法模型。通过对数据加密和终端授权控制技术的研发，可对接入平台的仪器仪表或其他第三方辅助设备进行统一的调配与管理，保证智检平台连续、高效、安全、稳定的运行。

3 在线检测智能运检平台的系统化设计

通过分析在线检测智能运检平台的规程设计、主要功能等核心内容，构建该平台主要分为应用与技术两大架构。全面考量用电企业和电力公司的应用要求的基础上，综合分析、统一设计。根据不同的用户、不同的需要，进行模块化、定制化的开发。平台具备以下几大特色功能：仪器仪表台账管理、远程控制及实时诊断分析故障、实时监控设备运行、检测报告自动生成等。如图1所示。

3.1 在线检测智能运检平台应用架构

在线智检平台在应用层主要由主站端（智能运检平台）、移动端（智慧仪器APP）、感知端（智慧仪器仪表）几大核心模块组成。

3.1.1 主站端（智能运检平台）

智能运检平台包括检测数据收集中心、基础数据供应中心、数据分析处理中心三大核心部分，以下进行详细介绍。

检测数据收集中心：为标准数据的通信提供接口，支持移动端各类数据通过安全接口连入平台、移动应用平台可实时输入输出数据信息。

基础数据供应中心：与门户目录相集成，支持移动客户端一键式登录；与国网公司的PMS2.0系统相集成，提供设备台账信息、地理位置坐标、设备检修历史数据、设备试验情况记录等各类数据信息的访问权限；还可以制订检测计划，对移动端业务提供辅助支持。

数据分析处理中心：运用大数据分析的科学方法，对各类设备的数据检测信息进行分析与研判，结合设备的历史故障信息及试验数据，提出改进型的设备检修方案[3]；按照PMS2.0系统的数据存储标准要求，智能运检平台的缺陷记录、故障信息、检测报告、试验数据等相关内容可根据需要写入PMS2.0系统，可大大减少数据录入的重复性工作。选择微服务的运行方式，为各仪器仪表制造商所开发的数据分析算法的应用提供接口，保证系统数据分析的准确性、先进性以及数据逻辑处理的合理性。

3.1.2 移动端（智慧仪器APP）

通过智慧仪器APP 建立仪器仪表和主站的通信连接，增强两者间的通信能力，减小仪器仪表制造商的通信协议开发难度。提供海量数据的存储空间及处理算法，分担主站端的计算任务，也对仪器仪表的计算能力进行补充。

建立统一标准的通信协议：对各类制造商的设备制定统一标准的数据通信协议，支持USB、蓝牙、WIFI 等多种通信模式；边缘计算：算法设置了多种业务场景的阈值，可发出自动预警；可通过GPS 或北斗定位自动识别出附近的设备，便于设备的检测信息与平台建立连接。

智慧仪器APP 可新建任务或接收主站下发的任务，调派相关的仪器仪表进行工作，减少了人工操作的步骤。

3.1.3 感知端（智慧仪器仪表）

智慧仪器仪表可在线上传检测数据，开机状态下支持APP 端的任务唤醒。采用Android 系统开发，又满足国家电网移动作业应用需求的仪器仪表，可直接安装智慧仪器APP。

3.2 在线检测智能运检平台技术架构

在线检测智能运检平台的技术架构根据物联网建设的标准可分为平台层、网络层、感知层。

平台层。将收集到的海量的仪表仪器的检测数据，运用大数据分析的科学手段，结合横纵向的业务，进行集中管理、高效分析、科学运用及综合展示，具有极强的可用性、扩展性、安全性等诸多优点，且易与国家电网现有的PMS2.0系统进行信息互联。

网络层。移动端与主站端通过4G 无线网路进行通信，建立感知层和平台层的数据流管控。仪器仪表和移动端通信则有USB、蓝牙、WIFI 等多种常规的方式进行选择。

感知层。主要作用是为平台内的全部仪器仪表提供原始的检测数据。检测试验仪器在高压电气设备带电检测的系统里是一个很宽泛的概念，包括现场已经投入使用的各类智能化用于检测试验的仪表仪器，以及在规划部署中的检测试验设备，包括但不限于局放检测仪、电缆探测仪、交流耐压试验仪等[4]。

以局放检测仪为例，传统的电缆巡线方法费时费力，仅能检测出线路中存在的一些常规的、表面的安全隐患，很难判断出电缆的绝缘状况等深层次的信息，相比之下，局部放电检测是一种先进高效的带电检测方法，可准备检测出电缆绝缘缺陷等信息。

4 在线检测智能运检平台效益与风险分析

4.1 效益分析

在线检测智能运检平台的建设，是国家电网在电力物联网重要战略部署中的关键环节。在仪器仪表的需求量日益庞大的市场大背景下，建立统一的标准，将大大激发各仪器仪表制造商技术革新的激情与动力，有助于实现生产与制造流程的标准化；可大大降低基层工作人员数据收集、查阅、整理、编写报告的繁杂工作量，将人力分配到更需要的岗位，同时也降低了人为失误的风险；数据的结构化存储，可高效支持后续的数据共享与大数据分析业务的开展，提高该领域的精益化管理水平。

4.2 风险分析

在项目实施的过程中，经常会发生影响进度的问题，及时有效地与用户进行沟通，调整计划，预先制订好项目实施计划和解决方案。在软件工程的开发过程中，需求变更是经常会遇到的问题，尤其是对于技术监督管理系统这类功能复杂、专业性要求极强的软件，需求变更的风险控制更显得重要。国家电网的PMS2.0系统为其他单位运维，若系统集成的阻力比较大，甚至拖延了项目的进度，需预先做好沟通，必要时采取项目合作的模式来进行合作，促进项目按时高效高质量地完成。

综上，搭建在线检测智能运检平台的专业需求、技术保障均已具备。该平台投入使用后，不仅可以预测出事故的发生，对设备的运行情况进行实时监控，报警信息进行实时反馈，对出现故障的设备及时切断，大大提升电网的运行效率。同时可不断的丰富与完善设备故障信息数据库，类似故障出现时第一时间进行处理，提升安全生产管理水平，为电网安全稳定的运行提供技术保障，创收巨大经济效益的同时也具有深远的社会意义。