输配电线路巡检管理系统的设计与应用
田 玲1,金东海2,张 华3
(1.天津大学系统研究所,天津 300072;2.华北油田水电厂,河北任丘 0625522;3.北京电力工程公司,北京 100067)
摘 要:在分析国内现有输配电线路巡检管理系统的基础上,设计了一种较为实用的、适合在农村电网中使用的新型线路巡检管理系统:由信息钮、识读器、掌上电脑和后台PC机4大部分构成,运用SQL Sever2000数据库技术开发管理系统,与原有地理信息系统相结合,快速准确的进行线路巡检数据自动采集、加工、处理、传递与共享,实现线路巡检电子化、缺陷反馈信息化、线路管理智能化。
关键词:农村电网;线路巡检管理系统;SQL Sever2000数据库技术;地理信息系统
中图分类号:TM726 文献标识码:B
为保证输配电线路及其设备安全可靠的运行,人工定期或不定期进行的线路巡检工作占着十分重要的地位。在农网中,普遍存在的线路巡检和缺陷反馈采用手工记录、缺陷小票流水传递进行消缺的传统模式,已经不适应对供电质量日益提高的要求。为提高线路巡检的工作效率,有效避免漏巡、漏检等问题的发生,降低农村线路的故障率,更好的保证农村线路安全、可靠、优质的连续运行,线路巡检工作必须由“传统人工”向“移动信息”过渡,实现线路的电子化、信息化、智能化管理势在必行。
1 国内现有线路巡检管理系统分析
随着计算机和信息技术的发展,各地相继开发并投入运行了线路巡检管理系统,概括起来主要有以下几种[1,2]。
(1)特殊标记法。此方案是在杆塔上预先做一些特殊标记,让巡检人员在巡视时把标记记下来,从而解决巡检人员巡查不到位的问题。但此种方法存在很大的人为因素,实际应用效果并不理想,增加了管理成本,也解决不了信息采集、传递中的一系列差错问题。
(2)条形码识别法。此方案是在杆塔上粘贴条形码,通过条形码自动识别器读取信息并存储,带回后输入计算机集中管理。此方法简便、易于推广,也解决了巡视不到位的问题。但是,条形码受环境影响极大,在实际应用中易褪色、残缺、无法辨认与识别,增加了生产成本,而且缺陷票仍由巡检人员手工完成,不能保证缺陷记录的客观、准确。
(3)信息钮采集法。此方案是将具有不同编号的信息钮安装在指定巡检地点,信息钮无须供电,且处于屏蔽状态。工作
收稿日期:2004211225
作者简介:田 玲(19732),女,博士研究生,工程师。人员在巡查时,只需用随身携带的识读器对信息钮轻轻一触,即可将该信息钮数字标识及巡检时间记录在内,再经通信接口传送至计算机中进行分析处理。该方法操作简便、易于推广;信息钮密封性好,抗各种干扰强,使用寿命长,免维护;识读器体积小,耗电小,抗碰撞,使用极其方便,存储信息量也大。但是,信息钮安装较为复杂,工作量较大;功能单一,基本无扩展空间;缺陷票仍由巡检人员手工完成。
(4)射频卡采集法。此方案是利用一种以无线方式传送数据的集成电路卡片,识读器可无接触地读取并识别卡中所保存的电子数据,从而达到巡检到位的目的。但是,使用射频设备时周围不能有强电磁干扰,否则会出现乱码现象;射频卡工作时发出的电磁波,会对电力二次设备产生干扰,可能会影响装置的正常工作;缺陷票仍由巡检人员手工完成。
(5)GPS定位法[3]。此方案采用全球定位系统(GPS)和掌上电脑配合使用。巡检时,巡检人员持掌上电脑与GPS到达杆塔,GPS定点到位后,启动掌上电脑的杆塔信息,将现场记录的信息传输给计算机管理系统。此方案不需要在巡检地点安装任何信息载体,缺陷情况记录在掌上电脑中,不用手工填写小票,杜绝了人为因素的影响,提高了线路巡检的工作效率,是十分理想的解决方法。然而,国内市场上GPS均为民用级GPS,定点误差平均为30m以上,不太适用于杆塔密集、树木众多、环境复杂的农村线路;GPS投资大,配套设施多,需进行专门操作培训,维护管理也相对困难,在农网中普及实施有一定的难度。
2 系统构成和特点
2.1 系统构成
对于杆塔密集、树木众多、环境复杂、管理手段薄弱的农村线路,从投资成本、实际操作和管理维护等方面出发,设计了一
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中国农村水利水电・2005年第7期
种较为实用的、易于普及的线路巡检管理系统[4,5]:由信息钮、识读器、掌上电脑和后台PC 机4大部分组成,后台PC 机中采用客户/服务器结构、SQL Sever 2000关系型数据库软件平台,系统构成如图1所示
。
图1 系统构成2.2 系统特点
与其他巡检管理系统相比,该系统除了具有数据管理、图表输出等基本功能,还具有以下特点:
(1)信息钮采集法与掌上电脑结合。由信息钮和识读器定
位,减少了漏检、错检;在现场应用掌上电脑通过点击自动录入对应的巡检项目、缺陷记录,上传后台机,做到了缺陷反馈信息化,弥补了信息钮采集法的功能单一、无扩展空间、缺陷票仍由巡检人员手工完成的缺点,提高了数据采集、分类、汇总、分析的效率和正确率。
(2)后台管理系统与地理信息系统相结合。将合成信息下
载至掌上电脑中,巡检人员可直接观察当前地理位置信息,经实际应用显示,也基本达到准确到位水平。虽然信息钮安装较为复杂、工作量较大,但其成本低、易维护、操作简便,也不用特殊培训,减少了总投资成本。
(3)交互式可视化管理。后台管理系统便于数据保存、传
递、链接、信息共享,支持多服务器、数据分布、共享存储、SQL 异构数据库访问、权限管理、开放式地用户开发工具等功能,有效地解决了图像、文本、表格等异构数据的链接和共存,由服务器端统一管理数据,保证数据的一致性,支持多台计算机的查询,实现了交互式可视化管理。
(4)标准化、规范化管理。建立了数据字典
科学合理
的设备信息分类代码标准体系,各巡检点、各巡检项目、缺陷项目、缺陷等级等相关信息预先建立成标准库,现场操作时无须人工录入,点击即可,自动保存录入有关线路的动态信息,做到了标准化、规范化管理,减少了人为因素的影响。
(5)自动处理数据,增加了提醒、预测、共享、面向决策层等
功能。后台管理信息系统中的巡查管理、检修管理等模块,能快速准确的进行动态信息采集、加工、处理与传递,自动完成信息的分类、统计、预测与提醒,增加了消缺的及时性和准确性;将整理好的、有价值的最终数据,在局域网上发布、共享,并提供了面对决策层和管理层的信息查询、统计和分析功能,加强了巡检与其他工作的衔接力度。
3 系统功能
该系统提高了线路巡检工作效率,并辅助设备管理和检修
决策等其他相关工作。
3.1 线路巡检工作流程
预先将信息钮安装于杆塔内,信息钮存有该杆塔相应的也是唯一的编码,线路巡检人员手持掌上电脑和识读器,到达杆位后使用识读器读取信息钮,并调出掌上电脑的相应杆塔信息。如果杆塔本身存在缺陷,巡检人员可通过掌上电脑的缺陷库,点击相应的缺陷,自动保存录入,巡检工作完成后,上传后台管理系统,进行下一步的汇总和分析等工作(如图2所示)
。
图2 巡检工作流程
3.2 前端采集和处理系统
前端信息采集和处理系统由信息钮、掌上电脑和识读器组成,包括:基准定位、巡线操作和数据传输3个主要功能。由预先安装于杆塔内的信息钮和携带的识读器,结合掌上电脑内的地理信息系统,实现杆塔的基准定位;由识读器获取杆塔数字标识及巡检时间,人工点击掌上电脑记录设备缺陷等信息,完成巡线操作;应用掌上电脑下载设备数据和巡检任务,上传巡检后的设备信息等,实现与后台管理系统的数据传输。
3.3 后台管理系统
后台管理系统采用SQL Sever 2000数据库软件平台、客户/服务器结构,采用交互式可视化界面,通过基本资料、数据字典、巡查管理、检修管理、系统管理、数据传输6个功能模块,与原有地理信息系统相结合,自动完成动态信息的采集、加工、处理与传递,实现了线路巡检电子化、缺陷反馈信息化、线路管理智能化,有效协助了供电企业实现标准、规范、统一的线路巡检管理。
基本资料模块是系统运行的基础,包括人员管理、掌上电脑管理、线路管理、线路设备统计、巡查内容分析、信息钮号码管理、设备查询管理等,保证运行资料的完善归档、分类和统一。
数据字典模块是系统赖以运行的根基,即运用数据仓库技术预先设置好标准库,用来规范、划分各类设置的名称和相关信息,使数据管理工作做到统一化、标准化,它包括设备分类、缺陷等级设置、开关类型及型号、杆塔和变压器等信息管理、查询内容模板、批量设置同杆架设信息等。
巡查管理模块主要安排、预测、管理巡查任务,使巡查有计划、有目的,避免盲目工作,包括:巡查段号设置、巡查段号管理器、到期巡查列表、巡查计划、个人巡查任务、巡查记录管理、巡查任务预测、巡查档案管理等。
检修管理模块是本巡检系统中的一个重要组成部分,其目的是利用数据挖掘技术,从大量、原始的数据中抽取、推导出有价值的信息,使检修类型、缺陷处理等至关重要的信息一目了然,利于决策者制定出相应的对策,避免缺陷范围的扩大而引发事故,包括:检修任务管理、检修缺陷管理、消缺任务安排提醒、未安排消缺任务缺陷库、检修任务提醒设置、检修任务查
系统管理模块主要完成系统维护工作,包括:用户管理、修改密码、数据优化、清空数据、主界面风格等。
数据传输模块主要完成与掌上电脑的数据交换,利用OD2 BC(Open Data Base Connectivity,即开放式数据库连接)访问现有的地理信息系统等有关的开放式的信息系统,集成、合并与汇总、摘要来源各异的数据信息,在局域网上发布和共享信息。从而,重复利用现有的数据库资源,避免资源浪费,提高数据库开发效率。
4 实例应用
华北油田电网建于1975年,跨冀、京、津的29个市县,是一个新旧结合、复杂多样、相互联系又自成体系的大型电网,其输配电线路(220～6kV)总长1301.8余km,总计杆塔7968基,主要分布于不同地区的田野、乡村、城镇、集市等,杆塔密集、树木众多、环境复杂等农村线路具有的特点给线路巡检工作带来了一定的难度,手工巡检方式的落后也严重影响着电网安全、可靠、优质、连续的供电。因而,开发了这种较为实用的、适合于农网的新型线路巡检管理系统,改进传统的线路巡检模式。
从2002年9月起,该系统在华北油田电网沿途线路地理环境复杂、易受外力破坏的4条线路:荷花村Ⅱ号110kV、炼油厂甲110kV、街关县～武强县35kV、任丘县四号35kV上试运行。一年多来,该系统经受住了各种气候条件、各种突发状况、各种外来因素的考验,各项性能指标都达到了预期的目的,做到了线路巡检工作的规范化、标准化、科学化。同时,线路管理人员感到该系统投资低、操作简便、利于维护、效率高,也有利于考核巡检人员的工作,适于推广普及。因而,为进一步实现线路管理过程从手工模式向系统化的科学管理模式的飞跃,该系统已经逐步在华北油田电网所有输配电线路上实施,实现输配电线路巡检的电子化、信息化和智能化管理。□
参考文献:
[1] 李 涛.长途线路巡检技术的特性比较[J].电信技术,2001,1:
45-46.
[2] 葛 斌.数字化巡检管理技术及其在电力系统中的应用[J].天
津电力技术,2004,4,23-24.
[3] 郑三立,李正强,赵 伟,等.基于GSP和网络技术的线路智能巡
检管理系统[J].电力系统自动化,2004,28(5):90-92.
[4] 薛华成.管理信息系统[M].北京:清华大学出版社,1999.
[5] 陈启卷,毛慧和,肖志怀,等.便携式电力设备巡检装置[J].电力
系统自动化,2001,25(3):61-63.
(上接第84页) 值较小时,有很强的回流形成一个较大的次生流区,当次生流区的压力降低到一定程度时,就会在中心形成一个汽化空腔。由于流体是不可压缩的,沿刚性边界的流动中没有次生流区域存在,则压力场和速度场将不包含任何压力脉动。管道内流体的脉动现象只有当流体内部或者它的边界上至少有一个带有自由边界的次生流区时才能出现;而管中心的次生流区与主流区的边界是非刚性的,次生流区产生的汽化空腔是极不稳定的,它几乎不能保持其形状与大小不变,这将严重干扰主流区水流,使主旋转流偏心,故而产生较大的压力脉动。因此,转轮上冠叶片出口附近所产生的次生流区直接影响水轮机的稳定性,而这个次生流区正好出现在转轮的泄水锥周围,所以改变泄水锥的形状就可以控制次生流的形状和大小。
从当前稳定性良好的转轮脉动图谱看,最严重的脉动区一般出现在低负荷、低水头工况区,此处的振动幅值较大,对机组的危害也较大。国外的一些电站通过改善转轮泄水锥的设计使这里的压力脉动得到改善和控制。纽芬兰拜特斯布电站以几种不同方式对延伸长度不同的转轮泄水锥进行了试验,改型后的转轮泄水锥伸出转轮底部约600mm,现在6台机组都运行稳定,在低负荷区,尾水管和压力钢管内没有过分的压力脉动。
4 改善活动导叶及固定导叶的设计
在高比速混流式水轮机的较高负荷区,有时会出现从蜗壳进口直到尾水管肘管处压力脉动值同时陡然升高的现象,且同步出现高于转频的压力脉动。对于高频压力脉动,一般来说都与固定叶片旋转叶片的叶间相互作用有关(动静干扰),是由导叶和叶片干扰频率所引起,或是由于固定导叶出水边的卡门涡引起,或是由于叶片背面脱流、叶道涡引起,也可能与沿尾水管内的涡带表面传播的压力脉动有关,并由尾水管肘管内的旋进涡流所激发。
模型试验及流体力学分析表明,进入转轮的水流越均匀,水轮机的稳定性越高;同时在转轮和导叶之间的固定空间里,由于导叶边缘产生的尾流的绝对速度比它之外的区域要小些,所以相对于转轮叶片其速度按照一个常数的频率而发生变化,叶片在周期性的冲击下同时发生振动,并引起水流脉动。根据科特捷科维斯环流理论,导叶出水边不得有任何滞流点,边界层的分离和强漩涡的产生都会增加导叶尾部漩涡。当转轮转过这些尾涡时,叶片负压侧将会产生很大的负压,从而产生一些高频的压力脉动。当导叶全开时,其出水边与转轮进口的距离很小加上流速很高,二者的综合影响使得漩涡的传递时间很短,以致在转轮叶片与漩涡接触之前漩涡的能量尚未充分释放掉,而造成一种垂直方向的高频压力脉动。因此,一个光滑平顺的流道应当是在导叶的任何开度下,流速和压力在叶片两侧都很均匀的分布,叶片相邻流道内具有同样的能量水平;各导叶位置和形状的任何差异都会影响到流道,它将强烈的干扰其中的水流。□
参考文献:
[1] 田锋社.混流式水轮机尾水管压力脉动验收考核雏析[J].水利
水电技术,1992,(10):34-41.
[2] 刘 玲,赵 越,吕延光.水力计算在预测水轮机压力脉动中的应
用初探[J].水力发电学报,2003,(2):103-107.
[3] J acob T.Francis t urbine surge:discussion and data base[A].第
18届IA HR水力机械与空化学术讨论会论文集[C].855-8.下载本文
