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基于RFID标签的局放智能检测系统应用研究

编辑:   发布时间:2019-08-21

【摘  要】:本文针对带电检测现场如何检测、如何记录、如何诊断、如何编制报告的问题,以及带电检测过程中管理智能化不足的问题,提出了一套基于RFID标签的GIS局放带电智能检测系统,解决局放带电检测过程中的检测及管理问题,实现高压GIS设备局放检测的智能化。

【关键词】:RFID;局放;智能检测

1 前言

       气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)因绝缘性能优良、可靠性高、占地面积小、维护工作量少等优点在电力系统中被广泛应用。本文提出了一套GIS局放带电智能检测系统,以实现高压GIS设备局放检测的智能化管理。

2 局放带电检测存在的问题

       国网企业开展GIS局放带电检测有十余年,并陆续形成一系列的企业标准及引导意见,如《国家电网企业变电检测通用管理规定》、《变电设备带电检测工作引导意见》等,对检测条件、检测方法、检测数据分析与处理、检测原始数据和记录做了详细的规定。但在实际带电检测工作中,仍然存在各种问题。

       怎么测。气体绝缘金属封闭开关设备包括有GIS、HGIS、罐式断路器等,不同厂家设备结构不一样,现场测试人员面对大量的设备,需要经过相当专业的培训,才能够保证测试技术使用准确,现场记录数据完整。

       怎么记。不同结构的设备,测点不一样,比如GIS的母联间隔和进出线间隔,结构不同,导致测点数量不一致。如何保证每一次测试测点一致,测点数量一致,保证不同人员检测的规范化,是现场数据记录要解决的问题。

       如何诊断。同一类型的局部放电在不同高压设备中特征图谱不同,相同高压设备不同类型缺陷导致的局部放电特征图谱不同,现场同时还可能存在电磁干扰与振动干扰信号,检测人员如何有效的分析检测图谱的类型,是诊断需要解决的问题。

       如何编制测试报告。报告编制工作对现场检测人员也是一项繁重的工作,如何快速的、自动的出具检测报告,减轻现场测试人员工作,提高测试工作效率,是提高效率需要解决的问题。某特高压换流站500kV GIS共有427个气室,1708个局放测点,某特高压站1000kV GIS有259个气室,1554个测点;500kV GIS有121个气室,484个测点。对这两处特高压站,检修班组每个月需要对3746个点进行局放带电检测,并出具807个气室附有图谱的检测报告,如GIS局放报告按照国网要求格式编制,如果包含图谱,一个特高压站的测试报告大约约900页,测试人员后期报告编制工作量巨大,严重影响现场日常检测工作。

       对于电网企业管理人员,现行局放带电数据管理也存在以下问题:局放带电检测效率有待提高,带电检测智能化水平有待提高。现场数据一般采用纸笔记录,测试报告手动编制,局放检测工作从检测任务下发、检测实施,数据上传、报告编辑,诊断分析过程中还是通过人工操作,智能化水平低;管理穿透力低。一线作业的检测过程信息无法掌控,作业规范性、作业质量及作业效率无法评估;数据利用率低。带电检测、监测数据是评估设备运行状态的重要组成部分,现场带电检测、监测数据无法进行有效的累积,相关趋势分析,大数据诊断无法实施,设备状态评估难度大。

3 智能系统整体架构

       通过建立基于RFID的高压GIS智能带电检测流程体系,通过智能物联标签设计,关联高压设备信息,实现高压设备与局放大数据诊断管理系统之间的信息实时共享,以及局放检测数据智能化的收集、传递、处理、实行。

       通过在各高压GIS设备上安装智能RFID识别卡,将高压GIS设备信息及测点信息录入RFID标签中,现场检测中使用局放带电检测仪器扫描智能RFID标签,识别并获取设备信息及测点信息,建立标准测试任务表格,将测试数据与被测设备通过电子信息建立一一对应关系,进行检测过程中按标准测试任务表格要求进行测试,测试结束后,将带电检测仪器通过移动作业终端与大数据诊断管理系统相连接,进行信息交换,实现高压设备局放检测的智能化管理,能够有效规范局放测试数据的真实性和准确性,提高现场局放检测效率、优化历史数据的管理、提供检测数据纵向比较的可信数据库,实现测试数据与被测设备的统一管理。

4 系统组成

4.1 RFID标签

       RFID标签由耦合元件及芯片组成,每个RFID标签具有唯一的电子编码,附着在GIS设备表面。本系统中采用的标签为被动式标签,内部没有供电电源,其内部集成电路通过接收RFID读取器发出的电磁波进行驱动。当标签接收到足够强度的讯号时,可以向读取器发出数据。发出的数据包括变电站信息、设备信息及测点信息。

       RFID标签的读写卡模块是基于13.56MHz频率的系列读写卡模块,支撑ISO14443标准协议,可支撑MIFARE Standard、MIFARE Ultralight、MIFARE ProX、MIFARE DESFire、MIFARE PLUS。采用NXP企业的MF RC522,该芯片是NXP针对“三表”应用推出的一款低电压、低功耗、体积小的非接触式读写芯片,本系列模块具有易用、可靠、多样和体积小等特点。可实现的功能如下:

       电子身份证功能。记录设备的相关信息,设备名、设备编号、局放测点等信息,在识别设备后,自动提供测点提示、检测技术要点等作业引导内容,实现检测设备的现场技术支撑功能,降低现场检测人员技术门槛。

       RFID检测功能。手持检测设备扫描到RFID标签后自动获取设备信息,并与检测结果绑定成带有设备信息的检测数据。

       电力设备的身份信息、物理信息、状态信息、测点信息等的精确管理,规范化、标准化现场设备带电检测作业方法,提高局放测试数据的真实性、一致性和可比性。

4.2 局放带电检测仪器

       局放带电检测仪器配置了特高频及超声检测功能,能够对GIS设备进行特高频局放及超声局放检测,仪器还自带有RFID识别功能,将仪器靠近RFID标签,能够识别并获取标签中的设备信息及该设备的测点信息,并自动生成测试任务,现场测试人员根据识别的信息及测试任务对高压GIS设备进行局放检测并保存数据。

       仪器内部具有大容量存储模块,用于存储现场采集获得的数据结果,便于日后查询和回放数据。存储容量16GB以上。系统主嵌入式芯片带有文件操作系统,可以对存储的数据进行整理、删除等操作。

4.3 移动作业应用

       基于安卓系统的智能移动作业应用及终端,整合无线网络、存储、相机、蓝牙、GPS等硬件资源,并能通过APN传输等方式将检测数据和后台管理系统进行数据交互,满足智能移动作业应用在业务、技术等方面的要求。

       智能移动终端通过无线传输等通讯方式与后台系统进行数据交互,下行接收检测任务,上行传输检测数据;以无线传输技术为基础,在检测现场对各个检测项目的检测工作进行把控,以固化常规检测位置、详实准确的检测任务安排、检测进度实时监控、检测数据有效性早起预判、检测数据实时统一存储等手段,在现场检测环节进行标准化、流程化、实时化、无纸化的高效管控。

4.4 后台管理系统

       后台管理对检测数据进行集中管理、分析和应用,保障了检测数据管理的安全性和规范性;同时应用多种分析方式了解GIS设备的局部放电情况,应用有效的状态分析模型为用户提供辅助决策建议,引导配电设备进行状态检修。通过对局部放电检测、数据存储、数据分析与应用进行统一管理,能有效提高工作效率,维护设备安全。

5 总结

       基于RFID标签的局放智能检测系统针对不同高压设备,制定不同检测任务,通过RFID标签将高压GIS设备与标准检测任务进行关联,检测人员扫描RFID标签就知道该如何检测。任务识别后,不同任务中规定各设备检测的测点位置,测试技术、数据数量,测试人员根据测试任务提示进行检测与数据的保存,以简单的填空形式完成数据记录,确保标准与规范测试。

       后台管理系统中内置各检测技术判断标准,利用大数据技术自动给出判断结论,判断结论随数据量增加及专家诊断结果的介入会越来越准确。以电子任务的形式完成检测,检测结束上传数据中心即完成测试报告编制,结合自动诊断结果生成设备的评价信息,由数据中心接入内网,完成检测数据到内网链接。

       系统结合智能RFID标签的应用,能够提高设备信息和业务信息采集效率。移动作业应用覆盖带电检测业务,实现无纸化办公,技术辅助一线作业人员带电检测工作,提高效率,提升检测智能化水平。物联网及移动作业贯穿带电检测工作全过程,从检测作业的实行,数据整理与分析,直到最终的审核与关闭,实现检测工作全周期的监督和管理,从源端有效的提高检测数据质量。通过物联网标签关联设备、检测数据、评价信息。通过设备的大数据开展综合分析,科学制定设备运维策略,提高设备状态评估水平。

参考文献

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[2]黄新波.智能变电站原理与应用[M].北京:中国电力出版社,2013.

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[4]黄新波,贺霞,王霄宽,等.智能变电站的关键技术及应用实例[J].电力建设,2012,33(10):29-33.

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