简介:关于本文可作为巡检变电站方面的大学硕士与本科毕业论文巡检变电站论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
姜国庆1,魏 勇2,方强华1,于 海3,杨东海3,张乔宾2,梁向阳1,王来军1
（1.国网河南省电力公司检修公司,河南 郑州 450052；2.国网许继集团许继电气技术中心,河南 许昌 461000；3.河南龙源许继科技发展股份有限公司,河南 郑州 450010）
摘 要：本文结合国家电网公司大检修对特高压变电站巡检及运维的要求,进行了特高压变电站智能巡检系统功能设计和软件设计,定义了系统的框架结构,对实现痕迹化管理的智能巡检业务的实施过程进行了分析,对系统软硬件选型及数据库建模设计进行了说明.
关键词：特高压变电站；大检修；巡检移动作业终端；软件设计
中图分类号：TM319,TM769 文献标识码：A
1.引言(Introduction)
超(特)高压变电站及输电线路是电网的重要设备资产,对电网的运行安全及优化设备的全生命周期成本具有重要影响,超(特)高压变电站的巡检需求不同于中低压等级变电站,因为中低压变电站目前普遍采用了无人值班方式,日常的设备巡检通过在远方集控/调控中心借助于站内安装的SCADA、辅助控制系统来进行远程巡检和监控[1],通过SCADA系统测控装置来实现远程监视设备告警接点形式的信息,通过辅助控制系统实现环境、消防、视频等信息的远程监视[2].超(特)高压变电站目前还采用有人值班的运维方式,目前主要采用人工站内巡检的方式,部分有条件的变电站还开展了巡检机器人的试点应用[3,4],人工巡检方式采用原始的巡检和记录方法,需要大量的纸质抄录工作,且存在错巡、漏巡等问题,科研单位和设备厂家开展了基于PDA巡检终端及巡检数据服务管理系统的电子巡检方式的探索[5,6],取得了一定的成效,但限于当时的掌上电脑技术发展水平,大部分PDA都是基于Windows CE的手机类型终端,性能、信息录入及操控方便性都非常差,导致基于PDA的巡检方式实用性较差,基本没得到推广应用.
变电站巡检机器人:江西首台变电站巡检机器人投入运行
本文将在分析“大检修”模式下,变电站巡检业务需求的基础上,结合变电站巡检相关技术规范要求,采用新型工业平板电脑,以NFC方式实现巡检设备的关联标识,形成变电站巡检数据的“数据中心”,对巡检非缺陷数据进行趋势性分析,发现设备隐患,提前对设备进行预防性保养和修试,对巡检缺陷数据进行缺陷分析,制定消缺方案,保障变电站设备及电网的安全运行.
2.业务分析(Business analyze)
国家电网公司对“大检修”体系建设的核心就是运维一体化,对部分检修和运行人员的业务进行了融合,要求原来的运行人员要从事维护检修、缺陷处理等工作,检修人员要进行设备巡检、倒闸操作等工作.另外,特高压UHV变电站都采用有人值班方式,各种巡检记录、维护记录、运行日志等大量日常工作都在变电站现场手工完成.在运维一体模式下,特高压变电站巡检路程较远,把每个变电站所有记录都移到运维班显然不现实,在站内逐项记录效率太低,所有记录都是保证安全的必要手段又不能删减.在目前形势下,应设计开发一套适应于超(特)高压变电站的智能巡检系统以解决短期内快速培养一大批符合上述要求的复合型人才问题.
3.系统设计(System design)
超(特)高压变电站智能巡检软件包括主站和巡检移动作业终端两个部分,主站采用“Oracle数据库+Web应用服务”的模式,进行数据的存储和巡检业务的管理,以Web方式向管理人员提供应用服务.巡检移动作业终端采用C/S模式与主站进行数据的交互,向现场人员提供应用支持.
3.1 功能模块设计
超(特)高压变电站智能巡检软件借助巡检移动作业终端与智能巡检主站平台系统的协同工作,通过现场变电设备的NFC电子标签实现现场设备和巡检任务项的关联,对运维人员日常巡检痕迹、巡检到位率进行管控管理.
超(特)高压变电站智能巡检软件具体包括三个主要功能模块.
(1)巡检任务书编制
通过对变电设备巡检任务进行梳理,在运维一体化平台上面向变电站进行例行巡检、全面巡检、特殊巡检和夜间巡检的任务书编制,形成标准化的巡检作业任务书,该任务书具有作业指导书功能,由班组管理人员下达巡检任务.
(2)巡检任务执行
巡检人员通过登录巡检移动作业终端,经过身份验证后,从主站端下载巡检任务书,执行现场巡检.在巡检过程中,通过扫描变电设备NFC电子标签,巡检移动作业终端会弹出相应的巡检项目,对没有缺陷的巡检项目进行打勾确认；对有缺陷的巡检项目,进行缺陷的记录并拍照.如果系统发现还有未巡检点,则会告警提示,保证巡检人员的巡检到位.巡检完成后,巡检人员回到主控室,通过巡检移动作业终端将巡检结果提交到平台上.
(3)巡检结果审核
主站端在接收到巡检人员提交的巡检结果后,将其保存到历史数据库中.管理人员可以通过巡检移动作业终端,也可以通过变电运维管理工作站以WEB网页浏览方式进行巡检任务的审核监督,可以对每次的巡检任务进行查看,对巡检任务执行的到位率进行监督；对巡检过程中发现的缺陷进行跟踪处理,对红外测温、压力值检查、机构动作次数等专项数据进行汇总和统计.
特高压变电站智能巡检软的具体业务功能模块如图1所示.
3.2 软硬件选型设计
超( 特) 高压变电站智能巡检软件系统主机选择联想ThinkServer TS540 S1225v3 4/5000机型、1颗CPU、型号为Xeon E3-1225 v3、主频为3.2GHz、内存为容量4G的DDR3、硬盘为500GB.该主机兼作数据库服务器和应用服务器,分别安装Windows server操作系统、Oracle数据库、Tomcat应用服务器等基础服务软件.
超(特)高压变电站智能巡检软件系统巡检移动作业终端选择操控性较好的xPAD系列平板电脑,具体选择Asus/华硕ME400C (64GB WIFI Win8平板电脑二合一)10寸平板电脑,支持电容屏操作方式,摄像头800万像素,内嵌支持NFC接口,便于实现各项基于NFC的巡检功能.移动作业终端上安装智能巡检软件客户端模块.
3.3 数据库建模设计
针对巡检项目较多,内容不一致,为便于业务表现,超(特)高压变电站智能巡检软件采用数据信息模板的设计思想,通过构建统一的模型,统一业务巡检的表现形式实现数据建模的统一管理,巡检设备模板库的建模和巡检任务模板库的建模如图2所示.
(1)巡检设备建模(设备模板库)
变电站巡检内容以设备为对象,而设备又可以不依赖于具体的变电站而单独存在,所以在进行业务建模时,将设备作为独立的主体进行建模,即建立以设备为对象的巡检模板.
以设备为对象,按照设备-组件-巡检项目-基本操作的层次建模；例如巡检项目正常,确认打钩；不正常,可能要有文本输入、缺陷拍照等基本操作,数据库建模关系如图2(a)所示.
(2)巡检任务建模(任务模板库)
变电站巡检任务的建模,是面向变电运维一体化作业平台的建模,并不仅限于巡检业务.当向变电站中添加设备实例时,系统同时将设备的巡检业务模型复制添加到变电站系统中.并面向变电站对设备模板进行工程化实例,在实例化的过程中进行项目的选择.
而实例化后设备的子设备、组件、巡检项目、基本操作的数据表分别以Component、PatrolWork、BasicOpt命名,数据表内容在DevID之后增加BayID和SubstationID字段.巡检任务建模关系如图2(b)所示.
在完成面向变电站的巡检设备建模之后,如何编制巡检任务、巡检任务格式定义和巡检任务的派发,需要对这些进行定义,为提高巡检效率,管理者可面向指定的变电站,按照巡检类别(正常巡检、全面巡检、夜间熄灯巡检和特殊巡检),预置各种巡检任务书,系统可按照巡检规程自动生成巡检任务,也可以由管理者根据需要手动派发巡检任务.
巡检任务书的简表存放在巡检任务书数据表(PatrolMissBook)中,每个实际的巡检任务书以XML格式文件存放在非结构数据库中,名字为PatrolMissBook_SubName_Type_Tag.xml.
3.4 软件功能实现
超(特)高压变电站智能巡检软件服务端开发采用J2EE技术体系,基于SSH(spring+struts+hibernate)开发框架,IDE采用idea,软件开发完成后,打包部署到主机服务器的Tomcat 应用软件目录.客户端开发采用delphi技术,软件开发完成后,部署到巡检移动作业终端上.
巡检移动作业终端客户端和主机服务端的通信,物理上采用wifi技术实现无线网络通信,基于servlet的web service技术实现客户端和主机端的信息交互.
下面以巡检卡作业功能的实现为例进行说明.
如图3中tag1所示,变电设备的巡检项目是分类进行的,执行不同的巡检项目需手动切换；如tag2所示,巡检项目的状态需要逐条确认,如果正常,点击【正常】按钮,如有缺陷,点击【缺陷】按钮,系统会弹出缺陷记录窗口,如图tag3所示,录入缺陷记录后,请点击【保存】,如需对缺陷位置进行拍照,点击【拍照】按钮,对缺陷的具体部位进行拍照,这样系统会将直观的缺陷图片连同缺陷记录一起保存到巡检结果中去.
当完成当前设备的巡检项目后,点击【完成】按钮,系统会自动开启NFC标签的扫描功能.巡检人员走到下一个巡检设备前,扫描该设备的NFC巡检点标签,进入下一个变电设备的巡检任务中去.如此反复,即可逐个完成站内所有变电设备的巡检任务执行.
对于特(超)高压变电站,规模较大,巡检设备较多,巡检时间较长；如果在巡检任务执行过程中,需要浏览当前巡检任务的进度,可以点击【浏览】按钮,进入巡检任务进度的浏览界面,如图4所示.
如图4中tag1标示当前巡视的总体进展情况,如巡视人员姓名、任务的巡视项目总数、已巡视项目个数和缺陷项目个数.系统还会按照间隔->,设备逐一查看各个设备的巡视结果；如果只想查看缺陷项目,点击位置tag2的【缺陷】按钮,系统弹出缺陷管理界面,如图5所示.
4.应用情况(Application)
超(特)高压变电站智能巡检软件系统已经在国网1000kV交流特高压输变电工程中的1000kV南阳变电站得到实际应用,该系统和变电站内在运行的巡检机器人协同配合,共同实现了特高压变电站重要设备的详细巡检,大幅缩短了设备巡检时间,提高了设备操作安全性,提升了运检工作的规范化和精益化水平,巡检趋势性数据和缺陷数据都实时传送到国网河南省电力公司检修公司的监控中心,检修专家可以远程对远方的变电站重要设备进行实时监控,发现设备隐形缺陷,及时消缺已知缺陷,保障电网运行安全.本软件在各项功能完善后,计划在河南电网检修公司所属的近50个500kV超高压变电站推广应用.
5.结论(Conclusion)
本文结合国网公司“大运行”“大检修”对超(特)高压变电站巡检的新要求,开发了“主机+巡检移动作业终端”的适用于特高压变电站的智能巡检软件系统,与原有的基于早期PDA方式实现的概念型电子巡检系统相比,人机交互性更强,操控更方便,巡检效率大幅提升,巡检数据汇聚到远方检修公司的数据中心和远程专家会诊中心,实现了巡检数据的深度挖掘,是改变变电站设备从现有的“定检”检修模式向更智能、高效的“状态检修”模式的有力手段.本软件系统已在国家电网重点工程交流1000kV特高压工程南阳1000kV特高压变电站得到成功应用,有效提升了特高压变电站的技术及运维管理水平,并随着在500kV超高压变电站的进一步推广应用,将发挥更大的作用.
参考文献(References)
[1] 吉晏平,等.变电站设备巡检技术的发展[J].电气工程应用,2010(4):30-32.
[2] 苏陆军,等.智能变电站辅助监控系统软件设计[J].软件工程师,2014(8):53-55.
[3] 刘凌,等.变电站巡检机器人软件系统的设计[J].山东电力技术,2009,(2):44-66.
作者简介：
姜国庆(1972-),男,高级工程师.研究领域：电力系统变电站运维管理.
魏 勇(1973-),男,高级工程师.研究领域：变电站自动化产品研发.
方强华(1971-),男,高级工程师.研究领域：电力系统变电站运维管理.
于 海(1971-),男,高级工程师.研究领域：电力系统生产管理.
杨东海(1973-),男,高级工程师.研究领域：变电站自动化产品研发管理.
张乔宾(1978-),男,工程师.研究领域：变电站自动化产品研发.
梁向阳(1975-),男,工程师.研究领域：电力系统变电站运维管理.
王来军(1975-),男,高级工程师.研究领域：电力系统变电站运维管理.
总结：本论文可用于巡检变电站论文范文参考下载，巡检变电站相关论文写作参考研究。
变电站巡检机器人引用文献:
[1] 经典变电站技师论文选题 变电站技师论文标题怎样定
[2] 变电站技师论文提纲模板 变电站技师论文大纲怎样写
[3] 变电站技师论文摘要怎么写 变电站技师论文摘要范文参考
