變電站智能運維解決方案(基于安全管控的變電站設備智能巡檢移動作業平臺)

原文標題：【智能巡檢】基于安全管控的變電站設備智能巡檢移動作業平臺

　　摘要：基于安全管控的變電站設備智能巡檢移動作業平臺是依據變電運檢管理體系、變電運檢五項通用制度而建立的一個移動作業平臺，可以實現變電驗收、運維、檢測、評價、檢修五個方面全業務移動作業。通過變電運檢移動作業APP軟件與安全管控技術的結合，在保證應用的安全基礎上，建立以軟件為核心的移動作業體系，降低硬件投資，大幅減少二次錄入，節省紙張及辦公成本，提高智能化管理水平，提升變電運維效率和效益。

　　引言

　　隨著移動互聯網的快速發展，各類移動巡檢技術應運而生，為保證電力設備安全，提高電力設備可靠率、確保電力設備低故障率運行，在變電站內也應用過移動巡檢技術，但是未能徹底解決擺脫原有的人工巡視、手工紙質記錄的工作方式，這種方式存在巡檢作業用時長和管理費用高、數據錄入工作繁瑣、設備漏檢等問題。

　　目前的變電站巡檢作業現狀距離運維一體化的要求還有很大的差距，為緊跟國家電網公司變電站運維智能化、信息化的快速發展步伐，更是迫切需要通過可靠的輔助手段解決當前工作中存在的問題。因此需要引入新的技術手段，基于五通一措管理規范建立起一套科學合理的技術系統，實現對變電站資產的智能化巡檢管理。

　　本文立足于‘互聯網+’行動計劃，結合國家電網公司“十三五”發展規劃，以提升電網安全運營水平為目標，通過結合變電運檢管理體系規范，利用GPS定位、智能傳感、移動安全管理等移動互聯網技術，提出基于移動安全管控的變電站設備巡視移動作業系統，實現變電運維、檢修、檢測、驗收、評價五個方面的核心移動應用。通過本平臺的應用構建運檢專業智能化體系，實現“互聯網+電網運檢”的深度融合，以有效改變傳統的變電站運維管理模式。

　　1傳統變電站巡檢現狀

　　變電站設備運檢工作是保證電力設備安全、提高電力設備可靠性、確保電力設備低故障率運行的一項基礎工作。當前變電站巡檢作業中面臨的現狀有：1、變電站設備型號繁多，相應的巡檢標準不齊全;2、缺陷分類標準不齊全、定義不準確;3、管理人員難以及時掌控變電站的設備缺陷和跟蹤缺陷消除進度;4、巡檢人員不按標準化流程作業，管理人員難以管控巡檢工作質量;5、紙質標準化作業指導書(卡)使用太繁雜，翻閱查找不方便;6、巡檢結果數據整理和流轉缺乏有效手段，與PMS2.0系統對接需人工錄入。

　　變電運檢五項通用制度落地執行現狀，為規范國家電網公司(以下簡稱“公司”)變電運維管理，提高運維水平，保證運維質量，依據國家法律法規及公司有關規定，國網總部下發了變電運維、檢測、檢修、評價、驗收通用管理標準以及反事故措施規范(簡稱“五通一措”)，目前變電站設備運檢工作現狀距離五通一措規定的“精益管理、標準作業、運維到位”要求還有很大的差距。同時在移動終端應用及防護方面，由于缺乏統一標準體系及管控要求，一旦終端丟失會造成生產作業數據的泄露，沒有系統性的移動終端安全審計管控和非授權攜帶管控措施，同時運維人員辦理一些工作中的敏感事務，存在公私信息混雜現象，安全問題嚴重。

　　2平臺方案

　　本文的平臺方案主要包括雙域安全智能終端及變電站智能運維應用軟件，雙域安全智能終端支撐智能運維應用客戶端軟件的運行，變電站智能運維軟件提供變電驗收、運維、檢測、評價、檢等巡檢業務功能。

　　2.1 雙域安全智能設備

　　如圖1所示，針對變電站智能巡檢的安全需求，本系統開發一款適用于電力巡檢作業的雙域智能移動作業終端，在硬件配置上符合運維檢修專業終端配置規范，采用Android 7.1系統、驍龍8核+4G大內存、5.5英寸高清屏、國產獨立北斗芯片雙模定位、IP68防護等級等先進配置，滿足移動應用運行的支撐需求。在系統防護層面利用應用權限控制、多因子身份鑒別、防root機制等可信安全技術，進行ROM定制化，從操作系統層面屏蔽WIFI、USB等違規外聯渠道，從而構建可信雙域安全系統，實現終端系統可信引導、防root、強制訪問控制、安全審計等安全增加功能，以支撐變電運維應用的數據安全防護。

　　圖1 雙域安全智能設備

　　2.2 變電站智能運維應用

　　1、關鍵技術應用

　　本文提出的變電站設備巡檢移動作業平臺立足于科技減負，運用了大量的移動互聯技術。將GPS對標定位、超聲波任務分組、全流程語音向導 、智能鍵盤實現 、快速數據抄錄等智能化技術融入變電運維軟件中。例如，通過高精度GPS衛星定位技術或北斗衛星定位技術自動記錄巡檢人員的軌跡，確保巡檢到崗到位;利用超聲波技術傳遞任務，以最省力的方式實現了分組巡檢的需要，巡檢前和巡檢后都能通過超聲波快速下發及合并任務;在巡檢的主要操作環節，系統都提供了溫馨的語音提示，包括待辦任務數量提示，現存缺陷數量提示，數據超限提示，操作流程注意事項提示等。

　　2、變電站設備智能運維應用軟件

　　變電站設備智能運維應用軟件主要包含智能變電運維后臺及智能化客戶端，管理后臺包括智能管理子系統、智能操作子系統、智能提醒子系統、智能結果子系統，實現變電站設備巡檢移動作業相關業務基礎數據維護管理、巡檢計劃管理、設備缺陷管理等功能，系統部署在電力公司信息內網。

　　圖2 智能變電運維移動客戶端

　　智能變電運維移動客戶端如圖2，根據變電運檢移動作業工作流程和管理要求，開發界面友好、流程清晰、簡潔實用的變電驗收、運維、檢測、評價、檢修五個應用軟件APP，應用軟件在雙域終端上流暢使用，并預留軟件升級、PMS數據接口功能，實現變電運檢作業指導書生成、數據錄入、風險預控、報表生成、數據傳輸等“一站式”管理，實現變電運檢無紙化作業。

　　3平臺架構

　　變電站設備智能巡檢移動作業平臺的技術框架主要包含五個層次，即基礎平臺層、應用支持層、數據資源層、業務實現層、展現層。

　　圖3 系統架構圖

　　4風險控制

　　基礎平臺層，主要包括網絡系統、硬件平臺。網絡系統基于國家電網內網建設，是數據傳輸的唯一通道。硬件平臺包括安全終端、應用服務器、數據庫服務器和Web服務器。

　　應用支撐層，主要包括中間件(應用中間件和消息中間件)和支撐體系(安全體系、工作流引擎、業務體系、提醒機制、接口體系)。通過建設應用支撐平臺，實現界面集成、應用集成、數據集成及流程集成，通過四個集成來達到變電站設備標準化巡檢智能系統的最佳使用效果。

　　數據資源層：數據資源層主要由巡檢標準庫、設備缺陷庫和制度規程庫組成。每個廠家的各種型號設備編制了相應的巡檢標準表單，并且引入了可視化管理理念，采用圖文并茂的方式詮釋每條標準，并通過箭頭指明巡檢部位的方式對每條標準進行準確定義，形成“巡檢標準庫”。通過將表單化后的缺陷標準融入到每條巡視標準中，將每條巡視標準對應的缺陷標準進行窮舉，形成“設備缺陷庫”;將針對每個設備每個部件的管理制度和標準集成到系統中，形成“制度規程庫”。數據資源層是系統的重要組成部分，同時也是應用實現層的基礎。

　　業務實現層：智能操作子系統主要包括全面標準化巡檢、日常巡檢、特殊巡檢、設備新投巡檢、標準化驗收、定期維護、定期切換試驗、規程制度查詢等;智能管理子系統主要包括巡檢計劃完成情況管理、巡檢到崗情況管理、巡檢到位情況管理;智能提醒子系統主要包括巡檢周期提醒、新增(或消除)缺陷提醒、現存缺陷提醒;智能結果子系統主要包括巡檢報告、缺陷報告、設備運行曲線;智能培訓子系統主要包括設備運行須知、運行規程和管理制度等。

　　展現層：展現層是由系統與用戶交互的各個界面組成，主要是用戶客戶端軟件。

　　4結束語

　　本系統構建過程中，我們在充分了解巡檢工作的基礎上，將《變電運維通用實施細則》等相關規程制度根據設備類型進行了分解和匹配，并將《細則》中的運行規定和典型事故處理方法融入進行本系統，讓員工在使用本系統的同時就進行了技術培訓，促進了標準的有效落地。

　　本系統提供了數據集中抄錄、智能鍵盤、“搖一搖”等智能應用來大幅度提高運維人員巡檢效率。智能鍵盤可以在設備列表中快速查找目標設備，也可在數據抄錄時智能提示數據范圍，通過“搖一搖”功能可快速定位身邊設備，也可快速記錄缺陷。

　　本平臺已經在甘肅省、河南、福建省開展應用，全面指導變電站運維人員作業的規范化。未來，隨著智能技術應用范圍將進一步擴大，在人臉識別、5G、人工智能等技術應用方面開展深入研究，以科技創新保障電網運行安全，實現變電站設備巡檢統一化、專業化、精益化的目標。

　　推薦單位：北京國電通網絡技術有限公司

　　本文作者：吳鋒

　　參考文獻

　　[1] 李靜.變電站智能巡檢系統研究[D].青島理工大學，2012.

　　[2] 謝偉杰.變電站智能巡檢系統的設計和應用研究.廣東工業大學，2018.

　　[3] 牛祉霏.變電站設備巡檢機器人系統設計方案的研究與應用.華北電力大學，2016

　　[4] 王紹亞.變電站智能巡檢系統研究與設計. 華北電力大學，2015

　　[5] 張賀軍.面向狀態檢修的變電站智能巡檢系統研究. 華北電力大學，2013

　　[6] 高建龍.變電站智能巡檢機器人機械系統設計與巡檢技術研究. 中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)，2018