输电线路巡检系统的设计及应用分析

输电线路巡检系统的设计及应用分析[摘要]介绍输电线路巡检系统的建设目的、意义、设计思想、技术路线和模块功能,并分析了该系统在各供电公司推广建设过程中遇到的几个问题,提出了解决方案。[关键词]线路巡检系统;PDA;GPS;应用一、概述输电线路的运行维护是电力企业的核心业务,其中对线路的巡检是重要的日常业务之一。通过巡视检查来掌握线路运行状况及周围环境的变化,发现设备缺陷和危及线路安全的隐患,提出具体的检修内容,以便及时消除缺陷,预防事故发生,降低故障造成的损失,保证线路的安全和电力系统的稳定,达到电力系统“安全、经济、高可靠性”的运行目标。四川公司下属的许多地市单位巡检工作模式是工作人员携带图表到现场查询,用图表记录设备运行状况及设备缺陷,回到单位后再将现场巡视的结果填写到巡检记录卡上。这种传统的输电线路运行巡检工作存在着漏巡、漏记、补记、不按时巡检,纸质图表不易维护更新,数据的准确性无法保证等诸多不足与人为因素。同时对巡检任务的分派、巡检信息的记录都采用纸和笔的手工方式,任务下达和作业结果提交都需要面对面交接。这种方式作业周期长,准确度差,效率低,考核难度大,与电力企业信息化建设的要求不相适应。具体表现为:1)巡检人员责任心不强,带来电杆和设备漏检或漏项问题。以往巡检人员是否到达每基铁塔,是否对铁塔上的每一个设备、项目进行认真检查,无考查手段,因而不能确保巡检检查的质量。2)巡检人员素质高低,对巡检质量的影响很大。由于巡检人员各自知识的经验积累的有限性,每个人对应检查的设备、项目的理解也就不同,因此检查效果以及填写检查记录的内容也有多、有少,有的能抓住重点,有的则过于简单,看不到实质,难以真正了解输电线路的运行状况。3)使用纸记录方式,巡检速度慢。巡检人员每检查到一个有问题的项目,都要通过笔记录在记录本上,需要花费大量的时间。4)巡检资料难以保存,查询困难。每次巡检后都会产生大量的巡检检查记录,要对这些记录中的数据进行收集、处理、分析,工作量相当大,时间一长,这些资料很容易遗失。5)运行管理人员仅仅靠检查巡检记录,很难对巡检人员的工作质量和数量做出准确、定性的评估。结合各供电局输电线路巡检管理的实际运行需求,为保证设备状态良好、连续、安全、可靠的运行,建立一套先进、科学、行之有效的输电线路智能巡检系统是必要手段之一。该系统应集成全球定位系统(GPS)、掌上电脑(PDA)和无线通讯手段,基于“移动系统”概念,改造传统巡检工作模式,实现输电线路巡检管理的电子化、信息化和智能化,最大限度减少漏检、错检,确保输电线路长期高效稳定运行。二、系统目标分析及架构2.1系统的目标依靠高新技术的作业工具和方法,建立一套规范的电力线路智能巡检系统,适用于各供电局的输电线路设备管理部门,简化和规范作业过程,缩短作业所需时间,提高巡视业务的生产管理水平;建立工作监督机制,提高工作效率、工作质量和安全性;加强对作业结果的分析,大幅提高管理决策水平,同时也通过巡检系统来保证电网安全运行和稳定,提高供电可靠性。2.2系统建设架构输电巡检运行部门负责输电线路日常巡检任务,巡检地点比较分散,和管理部门距离较远。输电专工和主管领导需要对工作情况有及时地了解,所以系统部署上要考虑适合的方案,使用了以信息中心为基点进行数据集中,即集中式的解决方案如图1。使用此解决方案主要是因为:1)数据集中可以满足管理部门和决策部门对整个输电的情况进行宏观监控、作业审批的需要。能够更快速、准确、及时地得到巡视情况的各种分析数据、表格、图纸。2)可以发挥信息中心专业的网络建设和维护的优势。良好的机房环境,高性能的服务器保证,网络、安全、电力都能够得到有效保障。避免系统因外界因素造成数据丢失、损坏的情况发生。3)可以方便实现流程、部门之间的协作,集中的数据存储可以很容易实现系统之间的信息、数据共享,实现流程流转的无纸化办公需要。三、系统设计思想3.1设计思想输电线路巡检管理系统是一个围绕标准化、规范化、信息化建立起来的,用于解决输电线路巡检管理和缺陷管理的系统。其基本设计思想是:1)把信息带到工作现场;2)以规程(标准化、规划化)的手段,信息化的技术加速现场信息的采集;3)建立标准化的设备状态库和缺陷库,作为监测设备状态的标准尺度;4)以对现存缺陷处理的全面过程控制,作为确保输电设备可靠运行的动态基础;5)以详细而规范的原始数据积累,作为电力设备质量管理的可靠依据。3.2管理思想3.2.1巡检内容规范化、标准化和信息化针对现场的不同设备可编制详细的、标准的巡查内容,即不同设备的标准缺陷。这样,任何巡检人员在任何一次巡检工作中,都有了具体的巡检规范和巡检标准,进而既保证了工作人员在每次巡检中,其岗位技能不断提高,也能得到反映一定岗位技能水平的巡检结果。3.2.2缺陷的闭环管理系统实现巡检任务的计划、巡检作业、作业结果监控、数据分析辅助过程改进等功能。系统从巡检记录开始跟踪缺陷状态,通过生产管理系统接口监控缺陷处理状态,对缺陷的发现、安排消缺、消缺作业、作业验收、信息归档实现了全过程的闭环管理。四、系统组成、技术路线和功能4.1系统组成输电线路巡检系统组成如图2。4.2系统技术路线传统巡检作业存在巡检不到位,记录不准确,作业周期长,数据更新慢等缺点。要消除这些缺点必须依靠先进、实用的管理思想和高效、易用的作业工具来实现。而整个系统的技术路线就是保证系统能否达到预期目标的关键。4..2.1无线通信技术无线通信是指借助移动通信提供商提供的通信信道进行数据的传输的方式。无线通信可以解决在野外或没有网络连接的情况下进行任务的实时获取和提交的问题。无线通信方式属于采用Internet接入到分公司的局域网中,必须对接入的安全性进行严格控制,采用VPN接入的方式,这样不仅使作业PDA能够访问局域网内部,也可以借助于IPSec等加密技术对数据的安全性进行保护。在本系统中应用到的无线技术是GPRS通用无线分组业务技术,它是一种基于全球手机系统GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项高速数据处理的技术,方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPRS的另一个特点,就是其传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。如此,使用者既可联机上网,参加视讯会议等互动传播,而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者,甚至可以无需通过拨号上网,而持续与网络连接如图3。4.2.2到位监测技术到位率的监测在输电网中采用PDA设备外挂GPS插件,用于获取GPS数据,可以自动判断工作人员到达巡视观测点,暴露记录的缺陷,避免巡视记录失实的情况。还可以非常精确的记录巡视每一杆塔的时间、位置情况,以及巡视的路线也可以进行再现。每一杆塔的GPS数据还可以用来生成系统的接线图。GPS即全球定位系统,是美国从本世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。4.2.3PDA作业技术传统的巡视方法采用笔记的方式,不但记录不准确、不标准,多人对同一情况表达不相同,容易遗失。而且提交速度慢,效率低,不容易进行分析,需要进行二次录入。采用PDA记录的方式,可以根据PDA中存储的设备信息,对设备有详细认识,能够按照提示进行巡视,避免遗漏。对缺陷项可以根据已有的字典记录进行选择,标准化录入。还能使用PDA的GPRS外挂插件自动完成任务的下达、提交等操作。PDA字面意思是“个人数字助理”。这种手持设备集中了100计算、电话、传真和网络等多种功能。它不仅可用来管理个人信息(如通讯录、计划等),更重要的是可以上网浏览、收发Email,可以发传真,甚至还可以当作手机用。尤为重要的是,这些功能都可以通过无线方式实现。当然,并不是任何PDA都具备以上所有功能,即使具备,也可能由于缺乏相应的服务而不能实现。但可以预见,PDA发展的趋势和潮流就是计算、通信、网络、存储、娱乐、电子商务等多功能的融合。4.3系统功能输电线路巡检管理系统全面管理输电线路的巡检工作,在系统设计和部署上可分为两部分。4.3.1手持机PDA子系统该子系统部署在PDA端,包括GPS模块、GPRS通讯模块,可以完成缺陷的快速标准化输入,实现到位率的统计,并实现作业任务、结果的有线、无线的传输,系统的功能如图4。4.3.2管理机PC子系统运行在PC机上,实现巡检计划的制定与分派,设备及其缺陷数据维护、查询、分析、缺陷处理的流程化管理,到位率统计查询功能,巡检和缺陷数据的图表显示等。管理机端还提供与生产管理信息系统进行数据共享的标准接口,系统的功能如图5。4.4系统接口输电线路巡检系统在设计时充分考虑和广西电网公司生产管理系统、各类MIS系统的数据共享、协同工作的问题,提供标准的数据接口。系统接口遵循国际标准和相应国家标准,采用独立于平台和语言的接口定义。使用XML,WebService等平台独立的数据交换格式使系统具有很强的系统集成能力。能够实现和各种信息系统的信息共享,形成统一的业务流程,能够和GIS系统进行接口,在GIS图形上显示巡视路线、巡视记录。还具备接口扩展能力能够和以后新的系统进行信息共享,如图6。五、系统在电力公司的应用5.1线路杆塔的经纬度座标采集问题线路杆塔的经纬度座标采集是系统应用的基础工作。截止2005年5月,广西电网公司所属11个供电局管辖的110kV以上输电线路共有37000多基杆塔,平均一个供电局有4000基,如何尽快保质保量的完成杆塔经纬度座标采集成为影响整个系统应用的关键。作为项目主管部门的广西电网公司生技部高度重视这一问题,专门召开了由各供电局线路部门负责人参加的会议,对杆塔经纬度座标采集的工作进行了部署。截止2005年3月,大部分供电局完成了杆塔经纬度座标采集工作。5.2PDA系统问题PDA作为新兴的计算机设备,具备方便、灵活的优点,但是也有不少缺点,如待机时间短,掉电容易导致系统崩溃,存储空间有限等。PDA待机时间短,线路巡视人员还没有能够巡视几根杆塔,PDA就没有电了;PDA掉电容易导致系统崩溃,线路巡视人员就没法继续工作;PDA存储空间有限,应用系统数据没有存放的介质,影响系统使用。针对PDA待机时间短问题,我们给每台PDA增加了备用电池;针对PDA掉电容易导致系统崩溃的问题,我们设计了一键式的应用软件安装功能,使问题的影响降到最低;针对PDA存储空间有限的问题,我们给每台PDA增加了存储空间扩展卡。5.3GPS灵活性问题全球卫星定位GPS系统,虽然很方便,但是在阴雨天气,或高大建筑物阻挡的情况下系统响应很慢。优化GPS计算程序,在一定程度上缓解了这个问题。5.4GPRS可用性问题无线通信GPRS系统,可以使PDA的数据可以实时的传到系统管理机服务器,从而实现系统的及时性。但是,由于输电线路大都在荒郊野外,GPRS所依赖的无线通信信号有时相当的弱甚至没有,都严重影响了GPRS的使用。所以,虽然我们给每台PDA都配置了GPRS,但是基本上没有使用这个功能。从实用性的角度来讲,在将来无线通信信号改善的情况下才可以重新考虑启用GPRS。5.5系统管理机软件功能问题系统管理机软件功能虽然比较丰富,但是一些设置不是很方便,如线路的杆塔维护,只能一根根杆塔维护,比较麻烦,而且完全没有必要,因为同一条输