基于PMS 2.0的帶電檢測數據管理系統

劉佳鑫，杜 威

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

基于PMS 2.0的帶電檢測數據管理系統

劉佳鑫，杜 威

（國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

帶電檢測是發現電網設備潛伏性運行隱患的有效手段，然而傳統的帶電檢測系統存在數據滯后、可靠性不高等問題。介紹一種基于PMS 2.0的帶電檢測數據管理系統設計方案。該系統由電力內網Web端和離線客戶端構成，具有高度的靈活性、安全性和可擴展性。此外，該系統采用解耦建模、信息集成、數據挖掘等分析和設計方法，使帶電檢測數據管理更加實用化、智能化。

帶電檢測；PMS；Web數據庫；數據管理

近年來，電網設備檢修經歷了由故障檢修到定期檢修再到狀態檢修的發展過程。帶電檢測作為狀態檢測的重要分支，由于其無需停電，測試時間短，對傳感器和測試儀器可靠性要求不高等諸多優點，得到越來越廣泛的應用。帶電檢測試驗數據作為重要的設備狀態表征參量，已成為開展電網設備狀態評價的重要數據來源。

現階段，帶電檢測更多依賴于現場試驗人員手工記錄試驗數據。這種方式下不便于對試驗數據進行歸檔、統計和分析。隨著電力系統信息化的深入推進，部分網省開發了信息系統對帶電檢測數據實施管理［1－3］，但存在較多問題：試驗數據需在內網環境錄入，數據時效性不高；隨著帶電檢測項目類型和指標的不斷增加，系統的兼容性和可擴展性明顯不足；數據利用水平不高，對設備狀態評價支持力度有限。

本文所介紹的帶電檢測數據管理系統采用了內網Web端和離線客戶端相結合的設計方式。通過對PMS 2.0系統數據庫的二次開發，將帶電檢測數據與在線監測、檢修試驗、運行巡視數據相結合，實現對設備狀態的動態評價，并最終為電網調度運行提供支持。

1 帶電檢測應用現狀

隨著傳感技術、數字信號處理技術和人工神經網絡等綜合智能系統在狀態監測及故障診斷中的應用，狀態檢修已成為電力系統中的一個重要研究領域。狀態檢修是依靠先進檢測手段和試驗技術采集電氣設備各種數據信息，根據運行經驗和運行工況綜合分析判斷后，確定設備檢修周期和項目［4］。狀態檢修有助于提高設備可用率，減少檢修工作量，保障電網設備安全、穩定運行。

狀態監測是狀態檢修模式的重要手段，可以歸納為在線監測和帶電檢測兩類技術。在線監測通過安裝于電網設備上的各類監測儀表，對設備運行狀態進行連續自動監測并上傳監測平臺，具有較高的實時性。然而，在線監測在方法和標準上還尚不成熟，且監測設備運維困難，數據可靠性不足，因此其發展具有一定局限性，目前僅少數運行狀態參數具備可以實施在線監測的條件。帶電檢測通常運用便攜式儀器儀表，對電網設備運行狀態進行短時間的現場檢測。目前帶電檢測技術發展日趨完善，檢測手段豐富，數據可靠性高，使得帶電檢測的范圍和精度不斷提升，其實用化的特點對于狀態檢修尤為重要［5－6］，而與信息系統的融合將使其借助于智能化的優勢飛速發展。

2 PMS 2.0生產管理系統

國網設備（資產）運維精益管理系統PMS 2.0是覆蓋電網生產全過程的標準化生產管理系統。該系統以設備管理為核心，以運檢業務為導向，充分突出運檢環節實物資產和設備運維項目精益化管理的工作重點；通過運維項目主線和檢修設備實物資產主線相互銜接，通過運維項目管理、檢修設備實物資產有機融合，實現從運維項目立項、實施到檢測設備臺賬的閉環聯動；建立全面的設備、運行、評價體系和相關業務流程，對實現集約化、精細化、標準化管理，提高運行管理水平，推動設備管理向資產管理、設備管理向電網管理的兩個轉變，具有十分重要的意義。

缺陷管理是對運行巡視、檢測、在線監測、試驗等工作過程中發現的設備缺陷進行記錄和管理，跟蹤管理電網設備從發現缺陷到消除缺陷的整個過程。運用PMS系統，做好缺陷管理，掌控設備的健康水平，對運行工作中發現的設備缺陷應及時啟動設備缺陷管理流程，做到真實準確反映設備缺陷情況。

帶電檢測是狀態檢修的主要業務環節，能夠幫助收集設備狀態信息。將帶電檢測數據管理系統與設備狀態信息收集環節建立連接，能夠及時對設備故障狀態進行預警和診斷，有助于設備狀態評價、檢修決策建議和狀態檢修計劃的實施，實現PMS系統的深化運用。PMS 2.0系統設備動態評價業務流程如圖1所示。

圖1 PMS 2.0系統設備動態評價業務流程

3 系統設計

3.1 總體架構

帶電檢測數據管理系統總體上分為內網Web端和離線客戶端兩大部分，其總體架構如圖2所示。該架構的數據流向大致如下。

a.試驗前，試驗人員將本次試驗對應的被檢測設備臺賬和檢測項配置文件從內網Web端導出，并導入離線客戶端。

b.試驗人員通過客戶端程序在試驗現場及時錄入試驗數據，并通過安全移動存儲介質將數據加密并壓縮傳輸至內網環境。

c.試驗數據經內網Web端解析入庫，生成檢測報告，并實現對試驗結果的集中管理和分析調用。

這種設計具有較好的靈活性、安全性和時效性，可以提高專業人員的工作效率，對于實現設備狀態的動態評價提供了良好支撐。

圖2 帶電檢測數據管理系統總體方案

3.1.1 電力內網Web端

電力內網Web端是帶電檢測數據管理系統的主站端，Web端前臺負責實現配置導出、數據導入、任務管理和報告生成等功能，并集成了數據的集中管理和分析調用功能。Web端后臺負責管理PMS臺賬數據庫和帶電檢測數據庫。

a.配置導出模塊：負責將被檢測設備臺賬信息和檢測項配置導出，供離線客戶端導入使用。

b.數據導入模塊：負責將試驗任務和數據壓縮包解析并導入帶電檢測數據庫（自動錄入）。

c.任務管理模塊：負責提供試驗任務的查看、編輯和刪除功能以及Web界面下的試驗數據錄入功能（手動錄入）。

d.報告生成模塊：數據經過確認無誤后，負責根據模板生成檢測報告。

e.集中管理功能：通過后臺專業算法，定期對試驗數據進行處理和分析。

f.分析調用功能：通過Web Service平臺對外開放接口調用。

3.1.2 離線客戶端

離線客戶端利用平板電腦作為終端平臺，跟隨試驗人員進入作業現場，可靈活實現數據錄入。離線端程序采用輕型數據庫SQLite［7］，資源占用率低且處理速度快，配置靈活方便。SQLite中僅保存被檢測設備臺賬、檢測項配置等元數據，試驗數據和附件均保存在本地文件系統的同一文件目錄下。離線客戶端提供配置導入、數據錄入、任務管理和數據導出等模塊。

a.配置導入模塊：負責導入Web端生成的被檢測設備臺賬和檢測項配置，并在本地的SQLite元數據庫中進行更新。

b.數據錄入模塊：由試驗人員選擇被檢測設備和檢測類型，隨后錄入相應的試驗數據。

c.任務管理模塊：負責提供試驗任務的查看和編輯功能。

d.數據導出模塊：負責將試驗數據和附件打包并壓縮，供Web端解析。

3.2 數據庫建模

帶電檢測涵蓋的設備類型廣，檢測手段豐富，隨著帶電檢測工作實際的發展，設備類型和檢測指標還會不斷增加，因此在數據庫建模時，既要全面涵蓋現有檢測類型和檢測項目，還要考慮到數據庫模型的可擴展性。以被檢測設備為依據，可以分為SF6斷路器、組合電器、開關柜、變壓器等17類交直流變電設備；以檢測指標為依據，可分為紅外、紫外、局放和SF6檢測等20余種帶電檢測項目。被檢測設備與檢測指標的對應關系如表1所示。

本系統中Web端帶電檢測數據庫模型如圖3所示。設備類型與檢測項定義之間經過解耦處理，根據表1所示的設備與檢測項映射表重新建立關聯。這種設計使得前臺展示頁面具有通用性，當設備類型或檢測項需要增加或變更時，只需進行少量的數據庫操作（添加記錄、新建數據表）即可，因此系統的可擴展性大大提高。此外，將檢測項定義表與檢測項字段定義表分離，使得系統的靈活性大大增強。Web端前臺頁面可以實現查詢和編輯功能，而客戶端前臺頁面只能實現查詢功能，每次試驗前通過Web端導出的配置文件對離線客戶端進行同步。離線端的輕型SQLite數據庫只存儲元數據，如臺賬表、設備類型表、檢測項定義表、檢測項字段定義表、映射關系表等，不僅占用資源少，而且真正實現了免維護。

3.3 平臺間交互

系統包括Web端和離線客戶端兩大作業平臺，平臺間的數據交互采用XML報文格式，導出文件均加密壓縮并通過安全存儲介質進行交互，同時兼顧了功能、性能和安全性。Web端導出的配置文件包含被檢測設備臺賬和檢測項定義2項。被檢測設備臺賬報文格式為網省—地市—變電站—設備類型—設備的多層次樹形結構，如圖4所示。變電站臺賬導出權限將受到限制，并且導出行為將生成日志表。檢測項定義文件包含檢測項和檢測項字段的名稱、編碼、類型和單位等信息，其文件頭部包含版本信息。當客戶端導入配置文件時，設備臺賬直接逐條導入并進行覆蓋，而檢測項定義文件只導入版本號較新的配置文件并覆蓋舊版本。

客戶端的數據導出功能將導出一個包含多個任務文件夾的壓縮包，每個任務文件夾里存放任務對應的被檢測設備信息、檢測試驗數據及附件等文件。每個文件含有一個唯一編碼，格式為YYYYM?MDD－hhmmss－rand，即年月日時分秒以及隨機數。附件類型包括圖像、視頻、波形等，支持jpg／gif／avi／rmvb／txt等常見格式。

表1 被檢測設備與檢測項目（部分）映射表

圖3 Web端帶電檢測數據庫模型

圖4 設備臺賬信息樹形結構圖

3.4 高級應用

帶電檢測試驗數據有助于了解設備的真實運行狀態，從而為設備狀態評價提供必要依據。目前，該系統已經能夠實現設備缺陷的初步定位，并與PMS 2.0系統的缺陷管理模塊對接，綜合設備在線監測、檢修試驗和運行巡視數據等對設備狀態進行高級分析校驗［7］，設備狀態評價的結果將最終在PMS 2.0系統生成輔助決策建議。今后考慮進一步提升數據時效性，計劃利用更加復雜的算法模型和專家規則對數據進行深入挖掘，以提高設備缺陷識別的準確度。

4 結束語

本文提出基于PMS 2.0的帶電檢測數據管理系統，緊密契合帶電檢測的專業需求和特點，采用了內網Web端和離線客戶端相結合的設計方式，在靈活性、安全性和可擴展性等方面均進行了充分優化。通過對PMS 2.0系統數據庫將帶電檢測數據與在線監測、檢修、運行等數據深度整合并深入挖掘，最大程度地提高帶電檢測數據的利用水平，實現對設備狀態的動態評價，并最終為電網調度運行提供支持。

［1］ 王少華，葉自強，梅冰笑.輸變電設備在線監測及帶電檢測技術在電網中的應用現狀［J］.高壓電器，2011，47（4）：84－90.

［2］ 韓洪剛，李學斌，于在明.“大檢修”體系下狀態檢修技術支撐力量的建設［J］.東北電力技術，2013，34（3）：23－26.

［3］ 劉鴻斌，劉連睿，劉少宇，等.輸變電設備帶電檢測技術在華北電網的應用［J］.華北電力技術，2009，39（8）：35－37.

［4］ 齊 飛，毛文奇，何智強，等.帶電檢測技術在電網設備中的應用分析［J］.湖南電力，2012，32（1）：27－29.

［5］ 洪 鶴，魯旭臣，胡大偉.組合電器SF6氣體泄漏故障分析［J］.東北電力技術，2014，35（7）：27－29.

［6］ 洪 鶴，李 斌，魯旭臣.組合電器狀態檢測新技術在遼寧電網的應用［J］.東北電力技術，2014，35（8）：49－55.

［7］ 吳 輝，侯思祖.SQLite數據庫在電力抄表集中器中的應用［J］.電力信息與通信技術，2013，11（7）：82－86.

Data Management System for Live Detection Based on PMS 2.0

LIU Jia?xin，DU Wei
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Live detection is an effective means to find latent operation risk of grid equipment.However，traditional live detection sys?tem has problems such as data delay and low reliability.This paper presents a scheme of data management system for live detection based on PMS 2.0.This system，with a high degree of flexibility，security and extendibility，can be structured into an intranet Web side and an offline client side.Furthermore，this system adopts analysis and design methods，including decoupling modeling，infor?mation integration and data mining，to make data management for live detection more practical and intelligent.

Live detection；PMS；Web database；Data management

TM73

A

1004－7913（2015）04－0046－04

劉佳鑫（1985—），男，工程師，主要從事高壓開關及帶電檢測技術研究工作。

2014－12－20）