变电运检移动作业终端跨平台数据融合研究与应用

梁 韵，周元伟

（国网四川省电力公司超高压分公司，四川成都 610000）

0 引言

随着5G 技术、物联网技术以及AI（Artificial Intelligence，人工智能）技术的发展，变电设备的智能化水平不断提升，针对变电设备的运检要求也水涨船高[1]。虽然设备在线监测[2-4]水平在逐年提高，但是现场运检仍然是必不可少且最重要的环节之一，同时也凸变电运检一体化的迫切需求[5]。目前，变电移动作业已在各班组推广应用，在制度建设和信息化的良好基础之下，实现“变电设备主人制”是值得变电运检人员探讨的问题。

在以信息化技术促进产业变革的工业4.0 时代，智能制造的提出与推进，正在促使传统制造行业升级改造[6]。同时，随着大数据技术、5G 技术、云计算技术、物联网技术以及AI 技术的发展与应用，为管理技术的创新、管理模式的进化带来了新的机遇和挑战。按照国网公司设备部变电运检模式优化要求，从2021 年初，国网四川超高压公司开始试点变电运检移动作业终端跨平台数据融合研究，基于变电运检移动作业功能，通过在移动作业终端中升级设备主人管理架构、工作标准、工作流程、知识体系，强化设备信息感知和管理功能，从而切实加强运检人员发现问题、分析问题、解决问题的能力，规范运检业务流程和行为，构建“人+事+设备”的数据感知和互动关系，并取得一定成效。

1 现有系统平台的数据问题

（1）数据不规范。用于检测变电设备的仪器各式各样，标准不一且相对孤立。设备与设备、设备与系统间交互性差，数据接口、数据协议、数据格式各异，给数据收集、汇总造成极大不便，在数据处理上增加非必要的额外成本。

（2）数据分析不及时。设备的运检数据主要由人工完成整理、分析及运用，无法及时、有效完成数据分析及诊断评估。现场侧与集控侧的数据不能交互，现场不能拉取集控数据，集控侧也无法对现场试验进行及时指导。另外，设备状态分散在各个系统平台，系统间数据不能及时共享，形成“信息孤岛”。

2 系统总体架构

变电运检移动作业终端跨平台数据融合研究分阶段分重点进行。第一阶段重点在于通过将各类设备相关多源异构数据进行有效融合和关联，围绕“人+事件+设备”应用服务，进行组织体系应用、设备信息感知应用。具体建设内容包括将PMS2.0 中的设备铭牌、计划、缺陷信息等数据，变电移动作业系统中的运维、检修、检测等业务数据，输变电在线监测中的主变、避雷器、断路器等动态监测数据进行数据采集、存储、融合和应用。

第二阶段重点立足于设备检修从检修规划开始，至检修计划编制、检修前准备、检修现场作业、检修后验收的全流程，将各角色人员与运检业务和设备阶段相关联，切实落地设备运维主人、检修主人、设备专家等角色对设备的职责范围和重点关注内容，加强各环节全流程的节点管控和执行闭环，提升设备运行维护作业质量。

2.1 整体技术架构

针对现有跨平台数据融合问题，系统采用国网SG-UAP 技术路线，基于SpringCloud 微服务框架，构建前、后端分离的微服务、微应用架构，降低前端应用和后台服务之间的耦合度，从而保证系平台的灵活性（图1）。

图1 系统整体架构

整个系统以Spring Cloud 做为技术架构，按业务的维度进行了微服务的划分。采用Eureka 作为微服务的发现注册中心，Zuul 作为网关，Nacos 作为配置中心，Ribbon 作为负载均衡，Hystrix 作为熔断降级，服务之间采用Feign 调用，并加入微服务监控中心监控微服务运行状态，做到微服务的服务治理。

在安全接入方面，移动作业终端通过配置专用电信运营商提供的APN 网络链路，同时结合专用的安全加密芯片，再通过电力无线虚拟专网完成与安全接入平台的认证。认证通过后，安全接入平台为移动作业终端与前置服务器建立安全隧道，通过安全隧道，移动作业终端和前置机之间完成数据通信，再通过前置机与应用服务器完成数据交换传递，从而达到数据传输的安全性。安全接入的整体架构如图2 所示。

图2 网络安全接入架构

2.2 整体功能架构

本文研究并逐步明确了设备主人，为各变电站的每台设备配备专人负责管理，建立责任角色与设备的对应关系。将设备相关信息分层分级主动推送；为设备主人在设备运检全寿命的各阶段提供决策辅助进行应用基础框架搭建和跨平台数据融合工作，为后期各角色人员在设备生产准备、运行维护、检修试验、大修技改、退役报废各阶段的业务工作提供设备数据融合查看，便于为后续分析决策提供参考（表1）。

表1 系统功能架构

3 业务应用

变电运检移动作业终端跨平台数据融合系统目前已在国网四川超高压公司成都分部变电专业试点应用，并取得很好的效果。

3.1 设备主人及专家关系配置

后台进行设备主人、设备主人负责人、专家等角色与PMS（Project Management System，项目管理系统）台账关联关系配置（图3）。

图3 系统关系配置界面

3.2 设备静态数据查看

同步查询PMS 的设备台账、铭牌，包括运行参数、物理参数、资产参数、其他参数等信息、同步查询PMS 设备缺陷数据并及时更新。可以通过各种筛选条件对PMS 设备缺陷内容进行分类查看，包括变电站、缺陷性质、完成情况等维度，方便用户及时查找到关键数据（图4）。

图4 系统静态数据查看界面

3.3 设备资料管理

对于设备图纸、说明书、检测报告等技术资料进行存储管理。设备资料厂家与设备自动关联，并且可以新增编辑厂家和设备。同一生产厂家下同型号设备可以自动关联相应图纸资料。

可以通过移动终端查看各变电站设备图纸资料，不仅支持图纸快速搜索功能，同时也支持移动端变电站设备资料拍照上传，便于用户随时根据变电站实际情况进行图纸拍照上传。上传时可以根据实际情况进行图纸资料的命名编辑（图5）。

图5 系统资料管理界面

3.4 设备业务数据查看

移动作业系统中的运维、检修、检测等业务数据进行接入，检测报告、巡视数据与设备主人相关联，异常及时报告。设备两票数据查询。根据移动作业终端、PMS 等已有数据，自动生成设备履历。支持手动新增履历，同时新增的履历支持上传拍照功能，即新增的履历可以拍照上传和修改删除（图6）。

图6 系统业务数据界面

3.5 设备动态数据查看

对变电站在线监测中的主变、避雷器、断路器等动态监测数据进行数据采集、存储、曲线分析，并提供主设备事故、异常事件信息查询（图7）。

图7 系统动态数据查看界面

3.6 消息中心及报告管理

各类设备相关异常、告警提示的主动实时推送机制功能配置。根据系统配置的告警信息发送人员名单，告警发生时自动向名单中的人员发送信息。运检人员可调取设备数值，并查看现场照片进行确认，可有效防止误报的情况（图8）。

图8 系统消息中心及报告界面

对系统投运前后单次巡检工作耗时进行统计，10 次数据取平均，结果如表2 所示。

表2 系统投运前后耗时比较min

从表中可分析出，单次巡检工作耗时由11 min 下降至3.15 min，耗时减少70%以上，极大降低劳动强度。通过系统的提示和操作引导，保证上传数据的一致性和可靠性。

4 结束语

本文提出的研究方向旨在解决变电移动作业系统中的运维、检修、检测等业务数据融合，以及将输变电在线监测中的主变、避雷器、断路器等动态监测数据进行数据采集、存储、融合和应用，并为工作标准化、变电设备运检业务可视化方面提供参考和建议。