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中国电力设备管理协会

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变电站智能巡检辅助管理系统

作者:国网长春供电公司   发布时间:2019-01-15

      随着我国国民经济飞速发展和产业结构调整的不断优化,社会各行各业对电力的需求日益增长。为满足经济发展的需要,作为国民经济发展的先行产业,电力行业投入了大量的人力、物力发展基础设施,变电站作为电力系统的重要节点,建设数量快速增加。变电运维专业结构性缺员与变电站基数不断增多造成专业管理困难的问题就逐渐凸显出来。

      国网长春供电公司变电运维室组织创新活动工作室,开展了“变电站智能巡检辅助管理系统”的开发,随着系统的逐步应用,有效提高了运维人员管理效率、简化了管理流程、增加了监督管理手段、保证了运维质量,极大的缓解了变电站数量多和运维专业结构性缺员造成的管理困难,为基础运维管理工作的扎实开展提供了有力保证。

一、成果先进性

      本次活动为解决变电运维专业生产工作实际困难,研发了一套变电站智能巡检辅助管理系统,该系统集当今最先进的计算机软硬件技术、通讯技术、网络技术、蓝牙技术、红外技术、信息处理技术等于一体。此技术可以为工作、管理人员提供一个方便、快捷的辅助巡视工作平台,提高变电站门禁系统安全性,还可以加强巡视到岗到位管理,对工作人员进行考核。

      1.变电站智能巡检辅助管理系统构成

      系统以数据库为中心,以移动智能手机APP为授权和记录介质,以具有蓝牙和红外功能的智能钥匙为开门和关门介质,以保证安全运行为目的,填补了目前运维工作管理空白,为监督巡视人员出勤率、运维工作质量、监测缺陷发展提供了有效手段。

      2.变电站智能巡检辅助管理系统主要包括计算机网络部分、应用软件部分以及硬件部分

      计算机网络部分及硬件部分是整个系统的基础,应用软件部分则是整个管理系统的核心部分,而各项关键技术的使用则是系统能够运行的保证。通过搭建网络服务器数据库以及升级改造现有遥控门禁系统,为实现变电站智能巡检辅助管理系统良好运行提供基础保障;研发后台管理系统、移动智能手机APP以及智能蓝牙、红外钥匙,将各项关键技术结合为一体,为实现变电站智能巡检辅助管理系统提供技术平台。

      3.变电站智能巡检辅助管理系统的网络结构

      系统采用B/S模式。B/S体系结构的数据和应用可存取在不同平台、不同网络,灵活且伸缩性大。此模式具有以下优点:

      具有统一的界面、使用简单。客户端只需安装手机APP软件,电脑能上网即可使用,操作界面简单统一。

      维护简单。用户进行系统维护更新,只需对服务器进行操作,大大的节省了成本。

      扩展性良好。B/S模式采用标准的TCP/IP、HTTP协议,使网管系统与Intranet很好的结合,易于开发,共享性强。

      安全性好。层层独立的三层结构,通过防火墙即可实现隔离。

      鉴于其B/S的种种优点和系统开发的特殊要求,选用B/S网络模式作为变电站智能巡检辅助管理系统的网络结构。

      4.变电站智能巡检辅助管理系统开发环境的选择

      目前常用的服务器操作系统有Linux、Unix、Windows,其中微软的Windows系列操作系统简单易用,使用较广。所以变电站智能巡检辅助管理系统选用Windows系列操作系统,服务器端选用Windows2008,客户端的选用Windows XP或者windows 7。

      Tomcat是Apache软件基金会(Apache Software Foundation)的Jakarta项目中的一个核心项目,由Apache、Sun和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun的参与和支持,最新的Servlet和JSP规范总是能在Tomcat中得到体现,Tomcat 5支持最新的Servlet2.4和JSP2.0规范。因为Tomcat技术先进、性能稳定,而且免费,因而深受Java爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可,成为目前比较流行的Web应用服务器。

      Tomcat作为目前最流行的Web服务器产品之一,它的平台吸引了众多著名网站的选择。Tomcat完全支持由JSP开发Web应用程序,由JAVA、JSP、Javascript开发后台管理系统,由Java开发移动智能手机APP。因此,为了更好的进行系统开发,选择Tomcat作为Web服务器,而浏览器则选用Windows系统自带的Internet Explorer。由于选择的服务器端用的是Windows 2008操作系统,所以选择微软自主研发的SQLServer 2008做为数据库软件。

      5.变电站智能巡检辅助管理系统主要功能模块简介

      系统由设备巡检缺陷管理模块,人员到岗到位管理模块,门禁管理模块三个主要业务模块构成,主要功能如下:

      完善缺陷处理流程,增加了对缺陷发展趋势监测的管理手段和技术手段,减少了设备安全隐患;

      优化巡检管理流程,增加了对巡检工作的监督手段,便于管理人员对变电站门禁、巡检人员到岗到位情况进行直观及时的管理,保证了巡检的数量与质量,提高了设备安全稳定运行系数,为变电安全运行管理提供保障;

      通过整合新型门禁系统,大大减少了实体钥匙的使用数量,实现了门禁管理的信息化、规范化和科学化。该系统具有控制简单,门禁控制系统客户端的零物理成本,多门禁系统集成控制,以及运行维护成本低的优势,极大地提高了出入管理效率,解决了开关门无记录等问题,移动智能终端可以在线管理进出权限,保证每次开关门均能与操作人绑定,追溯数据准确。该系统可远程授权,但必须通过智能蓝牙钥匙本地开门,既发挥了互联网带来的便捷性,也保障了本地门禁被他人侵入的风险,最大限度的增强了网络安全性,提高了工作效率。

二、成果创新性

      目前长春供电公司变电运维室管辖内共有96座变电站,地理位置分布区域广,加之变电运维专业结构性缺员严重,个别班组达到每个人维护1.4个变电站,变电运维专业管理工作中的主要困难表现为以下几点:

      1.目前变电运维专业利用PMS对缺陷的新增、消缺流程进行管理,PMS只能对缺陷的增、删、改、查进行数据管理,但是缺乏对已经发现但尚未处理的缺陷发展情况进行有效管理的流程,对已发现但尚未处理的缺陷只能采取运维人员加强巡视,做好巡视记录的方式进行管理,而巡视记录难以直观的体现缺陷发展趋势,对制订合理、有效的消缺计划指导性不强。

      2.管理人员数量相对较少,缺乏有效的手段对运维人员巡视次数和质量进行现场监督。变电运维管理人员相对较少,无法实现对全部运维工作进行现场监督检查,只能采用大型复杂操作到岗到位和定期随机进行监察性巡视的办法进行现场督查。

      3.变电站门禁繁杂,严重影响运维专业人员日常巡视及管理工作。

      目前长春地区共计96座变电站,每个变电站院门、楼门各用一把钥匙,意味着至少需要192把钥匙,大量的实体钥匙导致对钥匙的使用次数、使用时间、使用人员都缺乏有效的手段进行追踪和记录,严重影响运维及运维管理工作的开展。

      变电站智能巡检辅助管理系统针对以上困难开发了三个主要功能模块,下面结合该系统的三个主要功能模块对本系统的创新点进行逐一介绍:

设备巡视缺陷管理模块

      我们针对变电站设备现存缺陷发展趋势缺乏有效监管手段问题,开发了设备巡视缺陷管理模块。

      变电站巡视任务开始时在手机APP中提示现有缺陷,进而加强巡视,记录缺陷发展情况,上传服务器。实现了对设备缺陷发展情况的计划采集和图形管理,对缺陷的发展趋势进行了有效管控,可根据缺陷的发展情况合理调整检修计划,最大程度的减少了缺陷造成的安全隐患。

巡视监督管理模块

      我们针对管理人员数量相对较少,缺乏有效的手段对运维人员巡视次数和质量进行现场监督问题,开发了巡视监督管理模块

      智能手机APP按“五通一措”规定巡视周期实时记录巡视人、巡视起止时间等信息,将责任落实到人,保证巡视数量;巡视结束后运维人员需将巡视指导卡图片资料回传服务器,保证巡视质量。

门禁管理模块

      我们针对变电站门禁系统繁杂,严重影响运维专业人员日常巡视及管理工作问题,开发了门禁管理模块。

      门禁管理模块则可以通过智能手机APP和具备蓝牙及红外功能的智能钥匙相配合。实现仅需一把钥匙根据不同权限即可开启多个站门、楼门的功能,大大提高了运维人员工作效率。手机app和智能钥匙在离线状态下通过蓝牙授权,并自动记录开关门等相关信息,最大限度的提高了网络安全性。

三、成果可推广性

      变电站智能巡检辅助管理系统的推广应用有利于提高变电运维的安全性、可靠性和稳定性,实现电力系统“安全、经济、多供、少损”的目标。

      1.使用智能巡检辅助管理系统将变电站门禁、巡检管理、缺陷管理等相关管理规定落到实处,提高设备安全可靠性。通过制定巡检计划和手机APP相结合巡检作业,确保现场巡检工作按时到位,杜绝工作人员杜撰和任意修改巡检记录。

      2.智能巡检辅助管理系统,通过手机APP上传每次巡检指导卡照片资料,使变电站巡检数据信息更真实可靠、更具时效性。管理人员通过系统能更及时、更直接的对巡检数据进行客观的管理。

      3.实现了对变电站巡检人员的科学管理。通过系统所提供的相关数据统计,可以直观的看到巡检人员的巡检情况、到位情况和巡检质量,也可以把系统所提供的数据统计作为巡检人员的考核标准,以提高对人员工作的科学量化管理水平。

      4.加强了对缺陷的管理,规范了缺陷处理流程。发现缺陷后即可通过手机APP拍照并记录缺陷详细信息。对现存缺陷的提醒功能,较强了对缺陷的管理,通过手机APP将现有缺陷的发展情况记录上传服务器,服务器将自动形成缺陷发展数据曲线,使管理人员对缺陷发展情况一目了然,极大的方便制订有效、合理的消缺计划。

      5.将变电站的门禁信息处理纳入电子轨道,及时把各种门禁数据信息转换成电子信息,省去了传统的纸质录入,实现了无纸化的管理,达到了管理轻松高效和低成本的目标。

      6.系统设计人性化、智能化,手机APP使用方便,不论作业人员文化层次高低均能快速掌握。

      综上所述,变电站智能巡检辅助管理系统可以缓解变电运维专业规模不断扩大与人员短缺之间的矛盾,增加了运维管理手段,提高了工作效率。且系统的移植性和扩展性良好,可以迅速的在任一地区上线推广。目前系统正在国网长春供电公司内部推广,取得了良好效果,系统的功能能够解决吉林省内乃至全国电力系统变电运维专业的需求,极具在变电运维专业推广应用的价值。

四、成果经济性及社会效益

      变电站采用智能巡检辅助管理系统后取得了以下效益:

      1.实现了智能手机APP对设备缺陷发展情况的计划采集和图形管理,对缺陷的发展趋势进行了有效管控,最大程度的减少了缺陷造成的安全隐患。

      2.系统通过智能手机APP实现将变电站巡视的数量和质量责任落实到人,作为状态检修的支撑手段,提高了变电设备运行经济性。

      3.系统通过智能手机APP和具备蓝牙及红外模块的智能钥匙相配合。实现仅需一把钥匙根据不同权限即可开启多个站门、楼门的功能,大大提高了运维人员工作效率。

      4.手机app和智能钥匙在离线状态下通过蓝牙授权,并自动记录开关门等相关信息,最大限度的提高了网络安全性。

      5.系统智能手机APP开发了安卓和苹果IOS两个版本,可以在任何个人智能手机上进行安装,授权后即可使用,减少了对专用手持机的定制和开发,降低了开发应用成本,并最大程度的减少了后期的维护费用。

      6.国网长春供电公司目前有96座变电站,大多以操作队形式进行运维工作,各操作队对所辖变电站相关钥匙进行统一集中管理。每座变电站至少有1个站门和1个楼门,变电站智能巡检辅助管理系统使用后,只需一把智能蓝牙钥匙,即可开启192扇门,遇到紧急事故,运维人员无需去操作队驻地取站门、楼门钥匙,使用手机APP配合智能蓝牙钥匙即可进入变电站进行事故处理,缩短了事故处理时间,极大减少了事故带来的经济损失。

      变电站智能巡检辅助管理系统明显提高了变电站巡检工作的智能化水平,极大增强了巡检工作效率,大大减小了设备安全隐患,实现了变电站运行管理的智能化,科学化和标准化,有力保障了电力运行的安全,收到了极大的社会效益和经济效益。

五、推动行业进步情况

      变电站采用智能巡检辅助管理系统后弥补了变电运维专业管理空白,环节专业矛盾,提升变电站的管理水平,具体体现在如下几点:

      1.完善缺陷处理流程,增加对缺陷发展趋势根据,减少设备安全隐患;

      2.优化巡视管理流程,保证巡视的数量与质量;

      3.整合新型门禁系统,实现门禁管理的信息化、规范化和科学化。

      系统的应用增强了变电运维安全管理,简化了管理流程,增加了变电运维专业的管理手段和技术手段,大幅提升了工作效率,对变电运维专业管理的进步起到了积极的推动作用。

六、成果实施应用情况

      变电站智能巡检辅助管理系统为变电站安全运行搭建了一个方便快捷、科学先进的工作平台。变电站智能巡检辅助管理系统功能分为移动智能手机APP和后台服务器管理系统两部分。通过后台服务器管理系统给移动智能手机APP下达巡视任务,由巡视人员到变电站设备区开启巡视任务,APP授权智能蓝牙钥匙通过红外发射器打开门禁,巡视结束后关闭门禁,继而把巡视结果、开关门、缺陷等记录传回到服务器管理系统,由管理人员对巡视人员到岗到位进行考核,对上报缺陷进行处理。

图1  变电站智能巡检辅助管理系统总体设计

      后台管理系统主要用于管理门禁系统、制订巡视计划、收集巡视终端采集的数据、统计分析、考核管理、缺陷管理、系统管理等;移动智能手机APP主要负责开启(关闭)变电站站门、楼门,启动巡视任务,并且把巡视结果、开关门、缺陷等记录上传到后台管理系统。变电站智能巡检辅助管理系统主要功能如图2所示。

图2 变电站智能巡检辅助管理系统主要功能图

      系统使用流程如图3所示。

图3 变电站智能巡检辅助管理系统流程图

      1.首先系统可根据变电站定期工作自动下达巡视及运维工作任务,管理人员也可以使用专用的管理账号登陆管理后台,通过巡视管理页面进行新巡视任务添加。

图4 变电站智能巡检辅助管理系统主界面

      2.任务下达后,运维人员,可使用统一发放或注册的个人账号登陆手机APP,快速查询到任务列表及任务详细信息。

      3.在确认相关信息并到达巡视地点后,将手机APP与智能钥匙进行蓝牙授权,授权后的钥匙可统一开启、关闭巡视地点的所有站门、楼门。在巡视任务开始前,手机APP将以特殊颜色标识尚未处理缺陷,以提醒运维人员加强巡视。

图5 钥匙蓝牙与智能手机APP配对开锁

      4.运维人员在填写完巡视指导卡后,使用手机APP拍摄功能,上传巡视指导卡照片,提交后即可完成巡视任务。

      5.巡视期间如发现缺陷,运维人员需仔细填写缺陷的详细信息并上传缺陷图片资料。对现有缺陷也需进行缺陷情况填写并上传。

图6 使用智能手机拍摄设备缺陷并上传系统

      6.管理人员可在系统后台进行“巡视记录查询统计”。可按需要查询各班组的巡视到位率和巡视质量情况。

      7.管理人员可通过“缺陷审核”功能,对各班组新增和消除缺陷进行审核存档。

      8.管理人员可通过“缺陷分析”功能,查询到设备缺陷的发展趋势,通过分析设备的压力曲线图,温度曲线等制订合理、有效的检修计划。

七、成果展现形式

      1.提交变电站智能巡检辅助管理体系构建研究报告;

      2.开发基于移动智能终端的变电站智能巡检辅助管理系统;

      3.形成变电站智能巡检辅助管理系统使用说明;

      4.制定国网长春供电公司变电运维室变电站智能巡检辅助管理系统管理制度;

      5.发表论文2篇,申请专利1项。