電網現場標準化作業管理系統的信息化設計

劉 水 ， 吳 田 ，2， 李金喜

（1.江西省電力科學研究院 江西 南昌 330096；2.新建供電公司 江西 南昌 330096；3.上饒供電公司 江西 上饒 334000）

電網現場標準化作業就是按照現場標準化作業的要求，定期或有針對性地對電網各類設備進行巡視檢查、檢修試驗、帶電作業等工作，及時地發現、分析、解決存在的缺陷和問題。傳統作業采用先手工紙張現場記錄，再人工輸入到電腦的方式，需消耗大量的人力物力，最重要的是作業行為、作業過程和作業效率無法得到保證，作業結果也不便于管理利用。目前也出現了一些標準化作業管理系統，但功能單一、各系統之間資源不能共享[1]，很難對全省電網的設備運行情況及存在的缺陷、問題進行統計分析。為此，需研制一套電網現場標準化作業管理系統，將變電巡檢、輸電線路巡檢、變電檢修試驗、輸電線路檢修等子系統集成在生產管理系統中，實現與生產管理系統作業設備、人員、信息等資源共享。

1 系統組成

1.1 系統功能模塊組成

電網現場標準化作業管理系統是由變電巡檢、線路巡檢檢修、變電試驗檢修等3個子系統和基于生產MIS的主系統構成。這3個子系統作業流程均以國網公司標準化作業指導書導則為依據，以國網公司或省公司標準化作業指導書范本為模版，結合現場具體實際情況，由現場作業負責人編制、技術部門審核、主管部門批準生成現場標準化作業指導書[2]。作業時，由作業人員根據已批準的、與作業相對應的作業指導書編制現場作業卡，并下載到PDA到現場執行；作業卡完成后，PDA中作業數據再通過客戶端將作業數據信息上傳到服務器，與MIS系統接口，實現電網現場作業標準化、規范化、信息化。

其中，變電巡檢子系統采用條形碼標簽作為變電站的設備標識。對于條形碼設計，既要避免所有設備因都粘貼條形碼帶來的附加工作量，又要避免設備條形碼粘貼過少作業不規范。變電巡檢子系統進行主從劃分組合設計，再對主設備粘貼條形碼。比如“10 kV高壓室”內只有一排設備柜，按巡視順序是第一個設備柜和最后一個設備柜各粘貼一條條形碼。中間的其他所有設備柜共用第一個設備柜的設備條形碼。這樣既能確保作業的有效性，又簡化作業的工作量。條形碼碼值為該設備在生產管理系統中的設備編碼值。

線路巡檢檢修子系統包括巡檢和檢修2部分。應用矢量圖形算法，用戶可以對電子地圖進行設置和管理，自定義操作描繪桿塔狀態、巡檢路線軌跡等信息，還可設置地圖標記。對巡檢過程進行有效規劃和提醒；并且通過GIS電子地圖導航，具有易用性、可追蹤性。基于電子地圖的回放、顯示作業結果和作業過程圖。獲取線路桿塔下的GPS經緯度坐標，作業到各桿塔GPS定位范圍內時，作業人員手里拿著的手持設備會自動跳出要作業內容，記錄下代表該桿塔下的經緯度坐標和時間，同時現場采集該桿塔下的各種參數和工作狀態。作業完成后，手持設備將數據上傳給計算機，完成對現場作業的記錄。同時完成對桿塔參數進行收集、統計、分析。

變電檢修試驗子系統適用變電檢修、高壓試驗、繼電保護定檢試驗、直流試驗、電測、遠動、電能表校驗等方面。變電檢修主要包括設備的大修、小修、安裝、改造、消缺等工作。高壓試驗主要包括大修試驗、預防性試驗、跟蹤試驗、檢查試驗、周期性試驗等。繼電保護主要包括保護設備的全校、部校、安裝、保護裝置軟件升級等工作。變電檢修試驗子系統作業PDA具有拍照功能，通過對作業過程中的幾個作業關鍵點進行拍照，實現作業行為規范和監管。

1.2 系統構架

系統由服務器、工作站、客戶端、前端作業PDA、作業設備標識和省公司系統內現有網絡組成，系統覆蓋省公司系統內的超高壓分公司、電科院和各地市供電公司。系統采用B/S+C/S混合結構：B/S完成從生產管理系統讀取作業設備和人員權限管理等基礎信息，作業完成后將現場作業記錄供生產管理系統使用；查詢作業指導書的導則；查詢、編輯作業指導書范本、模版和現場作業指導書；查詢統計已完成的作業、查看正在進行作業的狀況以及各種待辦事項；進行現場標準化作業指導書的編制、審核、批準發布；C/S工作站部分用于現場作業卡的管理，作業時作業人員根據已批準的的作業指導書在編制現場作業卡并下載到PDA到現場執行；作業卡完成后再將作業數據信息上傳到工作站，再上傳到服務器和生產管理系統中。

在網絡中，由于外因斷開或不暢的情況，每個子系統都能在工作站完成現場作業，作業數據能在日后網絡接通后合并到服務器中。服務器通過光纖和公司系統內的超高壓分公司、電科院、各供電公司的局域網相聯，通過地市公司局域網再與所屬的各作業部門工作站、客戶端聯接，作業人員通過工作站、客戶端完成各項作業。標準化作業主系統直接在生產管理系統平臺上開發、部署標準化作業各子系統，并共用生產管理系統的數據庫平臺、中間件平臺以及硬件及網絡平臺，實現與生產管理業務的緊密集成[3-4]。標準化作業管理系統將在Oracle數據庫中建立單獨的用戶模式來區分該系統數據對象及存儲相關數據。但標準化作業所需要依賴的生產管理系統中的設備信息、組織結構、人員信息、任務計劃等數據在標準化作業數據中不再通過數據交換的形式重復存儲，而是直接享用。部署單獨的數據交換服務器，用于與標準化作業系統與生產管理系統的數據交換以及與各班組、變電站現場作業客戶端的數據交換。圖1為系統實現總體方案。

圖1 系統實現總體方案Fig.1 Overall plan of realizing system

系統權限嚴格按單位和功能劃分，超高壓公司、各供電公司只能瀏覽、編輯、審核、批準本公司對應部門的作業指導書和作業卡，統計本單位設備缺陷及信息等，或進行本部門的組織管理、人員配置；省公司可瀏覽統計全部數據和信息。

2 系統設計

2.1 主系統平臺的選擇

主系統選擇與生產管理系統相同的技術平臺，即以Oracle EBS電子商務套件為應用支撐，采用J2EE技術體系，同時通過Web Service技術提供對外的交互服務。根據“國網SG186”的“統一平臺、集中建設”精神，新的業務系統的建設應該盡量沿用統一的技術平臺，以方便將來的集成及管理。

2.2 數據交換

2.2.1 標準化作業管理系統與生產管理系統的數據交換

電網現場標準化作業管理系統作為電網生產管理系統的重要組成部分，與生產MIS之間必然存在著大量的數據交互。生產 MIS為電網現場標準化作業管理系統提供作業設備、人員及其權限等基礎信息，電網現場標準化現場作業系統為生產MIS提供巡檢、檢修、試驗的作業結果以及缺陷記錄，為生產管理系統提供現場作業數據。做到“同一數據，唯一來源”、“一次錄入，多處使用”。

2.2.2 與現場作業客戶端系統數據交換

各子系統與主系統通過數據交換服務器的中間數據庫進行數據交換。主系統中發生了設備、人員等基礎信息的改變，或發布了最新的作業指導書，主系統將這些基礎信息和最新作業指導書也保存在中間數據庫中，供相對應的子系統使用。子系統程序啟動時，首先從中間數據庫中讀取最新的有關基礎數據信息和作業指導書等，并同步到本地客戶端數據庫中。當本地客戶端數據庫中有新的作業結果時，子系統再將這些作業結果上傳到中間數據庫中，通過數據交換服務器傳送到主系統和生產管理系統中。

為了保證在網絡中斷的情況下不影響現場作業，客戶端要求在網絡正常時能及時從主系統下載作業指導書、作業人員、作業設備等有關信息數據。在網絡不暢時，也可通過U盤等設備將最新作業指導書拷貝到客戶端使用。在網絡恢復后，對客戶端所變更、收集、新增的數據記錄回傳至服務器。

2.2.3 客戶端與PDA數據交換

客戶端計算機通過數據線與PDA交換數據，子系統檢查PDA與計算機連接正常后，將用戶選中的作業卡下載到PDA中；作業完成后從PDA中讀取作業記錄，將數據存儲到本地服務器中[5]。

2.3 PDA 軟件設計

2.3.1 變電巡檢PDA 軟件設計

變電巡檢現場數據采集終端采用激光數據采集器Symbol3000，數據采集器通過掃描設備條形碼確定巡檢作業的設備和位置，激活對應的設備作業項目、內容和作業標準、缺陷提示等信息，通過激光數據采集器記錄電力巡檢設備的運行狀況。

目前變電巡檢定位方式有RFID射頻讀卡、PDA紅外掃描設備條形碼、PDA激光掃描設備條形碼3種方案。RFID射頻卡定位方案成本較高、紅外掃描方式易受強陽光的影響，故本項目采用性價比優越、可靠性高的激光掃描方式。PDA軟件功能設計如下：

1）正常作業時只能按照作業指導書的順序和步驟進行，否則PDA禁止操作，并發出提示。

2）具有缺陷提示功能。若已得知某設備具有 XX缺陷，能將該信息下載到 PDA上。巡檢掃描該設備條形碼碼后PDA會彈出提示框[2]：“該設備有 XX缺陷，請注意巡視！”

3）具有巡檢缺陷庫，對于常用的設備缺陷術語可在缺陷庫中直接選用，缺陷庫中沒有的內容可手寫錄入。

4）具有“手寫”功能，在條形碼脫落或不可識別時，可通過輸入設備編號定位設備進行作業，且PDA內部自動記錄該設備是“手寫”的。

2.3.2 線路巡檢檢修PDA 軟件設計

線路巡檢檢修現場數據采集終端采用GPS定位精度為10 m的數據采集器。作業前PDA通過客戶端從生產MIS或GIS系統下載電子地圖，各作業點的經緯度[6-8]。作業時 PDA能自動顯示巡檢作業線路的導航地圖，到達作業區域時能自動發出請求作業提示[9]。

PDA具有輸電線桿塔經緯度采集功能，比如有一條新架設的線路，生產MIS或GIS系統中尚沒有各作業區域的經緯度數據，線路巡檢系統仍然可在該線路的首次巡檢作業時使用。這時，前端PDA起2個作用：1）通過自帶的GPS自動采集作業點的經緯度，并上傳到生產MIS中保存，供以后使用；2）記錄作業信息。

2.3.3 變電檢修試驗PDA 軟件設計

變電檢修試驗的作業內容包括：變電檢修、高壓試驗、繼電保護定檢試驗、直流試驗、電測、遠動、電能表校驗等專業。為了對這些專業的關鍵步驟進行考核監督，系統設計在關鍵點作業時必需拍照。變電檢修試驗現場數據采集終端選用具有拍照功能的PDA，在編制變電檢修試驗作業卡時，將作業的重要步驟設置為拍照關鍵點。作業時PDA自動提示作業人員對該處作業情況用PDA進行拍照。作業照片將上傳到服務器供日后查詢。

3 系統的建設特點

1）資源共享 系統將變電巡檢、線路巡檢檢修、變電檢修試驗、超高壓線路巡檢檢修集成在生產管理系統中，使用生產管理系統的服務器、數據庫、網絡構架、客戶端等資源，使用生產管理系統的作業設備、人員管理等基礎信息，同時各子系統為生產管理系統的提供作業數據、缺陷信息等現場作業信息，與生產管理系統合成為一套系統。做到“同一數據，唯一來源”、“一次錄入，多處使用”，實現了電網現場作業的全面信息化管理。

2）實現作業全過程流程化管理 從待辦事項、作業指導書的編寫、審核、批準、作業卡下載、作業、結果上傳、評估、查詢統計全過程流程控制，人性化管理。

3）人性化設計 將作業流程圖通過AutoCad制作并進行動漫設計，為系統增加了作業過程圖形回放功能，可將作業過程按時間順序逐條播放，同時作業結果也可圖形統計查詢，作業指導書也可采用圖形方式編輯。

4）對作業人員和過程的考核規范 現場作業的變電站巡檢采用激光掃描條形碼技術對作業人員和過程進行定位，變電檢修試驗通過作業關鍵點拍照對作業過程進行認證，線路巡檢檢修采用GPS定位對作業人員和過程進行考核。

為確保高質量完成現場作業，增加了作業時間限值和作業順序控制功能。在作業指導書中，由分管負責人設置每步作業不得少于的時間限值和作業順序，沒到時間限值無法進行下一步作業，實現了電網現場作業的標準化、制度化，實現了電網現場作業的全面信息化管理。

5）對變電站設備進行主從劃分設計 變電站設備主從劃分設計避免了因所有設備都粘貼設備條形碼所帶來的附加工作量，又解決了設備條形碼粘貼過少而造成作業不規范的問題，從而確保了作業的有效性，簡化了作業的工作量。

4 結束語

該系統完成開發后，經在江西全省各地市供電公司和超高壓分公司的試運行和推廣應用，現系統已在82個220 kV及以上變電站投入運行。本系統集成各現場作業模塊和生產管理系統于一體，共用服務器、客戶端等網絡資源和設備信息、權限管理等現有資源。節約了多套系統共存所需的多套服務器及其日常維護費用。實現了無紙化辦公，極大地提高了工作效率。避免了設備缺陷處理的遺漏與延期。使江西電網現場作業工作在以下幾個方面取得了重大突破：

1）極大地降低勞動強度，使作業人員心情愉快地工作；

2）采用技術手段確保對作業過程和作業人員的100%有效監督，現在系統通過作業過程圖形回放、GPS定位、激光掃描設備條形碼、作業流程控制、關鍵點自動拍攝和設置每步作業時間的不得少于的時間限值，實現對人員到位和作業過程的有效監督，避免了各種違規、違章操作，確保現場作業人員考核到位，提高了電網現場作業的完成質量；

3）實現了電網現場作業的全面信息化管理，完善了功能，提高了效率。

現在系統在全省運用后，現可將多種查詢條件任意組合，隨時得到各種所需的報表、全省電網設備的缺陷及處理情況。無論是作業人員還是管理人員在使用本系統后都覺得工作輕松了很多。

[1] 郭創新，單業才，曹一家.基于多智能體技術的電力企業開放信息集成體系結構研究[J].中國電機工程學報，2005，25（4）：64-70.GUO Chuang-xin， SHAN Ye-cai， CAO Yi-jia， Studies on power enterprise open architecture of information integration based on muti-agent system technology[J].Proceedings of the CSEE，2005，25（4）：64-70.

[2] 王向軍，羅朝宇.“巡視標準化作業指導書”在變電站巡視管理中的應用[J].內蒙古電力技術，2008，01.WANG Xiang-jun，LUO Zhao-yu.Application of inspection standardization instruction manual in substation inspecting management[J].Inner Mongolia Electric Power， 2008，01.

[3] 暢廣輝，稿俊杰，劉滌塵，等.基于多代理技術的電力控制中心綜合數據平臺設計 [J].電力系統自動化，2008，32（1）：85-31.CHANG Guang-hui，GAO Jun-jie， LIU Di-chen，et al.Design of the integrated data platform in electric power control center based on muti-agent technology[J].Automation of Electric Power Systems，2008，32（1）： 85-89.

[4] 韋濤，朱軍，鄭連清.電力巡檢標準化作業智能管理系統[J].低壓電器，2007（17）：36-39.WEI Tao，ZHU Jun，ZHENG Lian-qing.Intelligent management system for patrol standardization work in Power Line[J].Low Voltage Apparatus， 2007（17）：36-39.

[5] 周孔均，李毅，馮凌，等.基于PDA的標準化作業管理系統的實現[J].重慶電力高等專科學校學報，2007，12（1）：1-4.ZHOU Kong-yun， LI Yi， FENG Ling，et al.The realization of standard operating mangement system based on pda[J].Journal of Chongqing Electric Power College，2007，12（1）：1-4.

[6] 張忠強，王明渝，劉述喜.基于GPS的輸變電設備標準化作業管理系統[J].電力自動化設備，200828（2）：97-100.ZHANG Zhong-qiang，WANG Ming-yu，LIU Shu-xi.Standardized task management system based on GPS for power transmission and transformation equipment[J].Electric Power Automation Equipment，2008，28（2）：97-100.

[7] 李家全.配電網通信系統綜合性能評價體系研究[J].陜西電力，2010，38（5）:61-65.LIJia-quan.Study on the comprehensive performance evaluation of distribution network communication system[J].Shaanxi Electric Power，2010，38（5）:61-65.

[8] 張啟峰.陜西電網GIS管理系統研究[J].陜西電力，2009，37（2）:84-87.ZHANG Qi-feng.Research of GIS management system of shaanxi electricity grid[J].Shaanxi Electric Power,2009,37（2）:84-87.

[9] 況軍，李志詠.新型智能化輸電線路巡檢系統的研發[J].重慶建筑大學學報，2006，28（1）：139-142.KUANG Jun，LI Zhi-yong.The development of new intelligent inspection tour of transmission lines system [J].Journal of Chongqing Jianzhu University，2006，28（1）：139-142.