电网现场标准化作业管理系统的信息化设计

刘 水 ， 吴 田 ，2， 李金喜

（1.江西省电力科学研究院 江西 南昌 330096；2.新建供电公司 江西 南昌 330096；3.上饶供电公司 江西 上饶 334000）

电网现场标准化作业就是按照现场标准化作业的要求，定期或有针对性地对电网各类设备进行巡视检查、检修试验、带电作业等工作，及时地发现、分析、解决存在的缺陷和问题。传统作业采用先手工纸张现场记录，再人工输入到电脑的方式，需消耗大量的人力物力，最重要的是作业行为、作业过程和作业效率无法得到保证，作业结果也不便于管理利用。目前也出现了一些标准化作业管理系统，但功能单一、各系统之间资源不能共享[1]，很难对全省电网的设备运行情况及存在的缺陷、问题进行统计分析。为此，需研制一套电网现场标准化作业管理系统，将变电巡检、输电线路巡检、变电检修试验、输电线路检修等子系统集成在生产管理系统中，实现与生产管理系统作业设备、人员、信息等资源共享。

1 系统组成

1.1 系统功能模块组成

电网现场标准化作业管理系统是由变电巡检、线路巡检检修、变电试验检修等3个子系统和基于生产MIS的主系统构成。这3个子系统作业流程均以国网公司标准化作业指导书导则为依据，以国网公司或省公司标准化作业指导书范本为模版，结合现场具体实际情况，由现场作业负责人编制、技术部门审核、主管部门批准生成现场标准化作业指导书[2]。作业时，由作业人员根据已批准的、与作业相对应的作业指导书编制现场作业卡，并下载到PDA到现场执行；作业卡完成后，PDA中作业数据再通过客户端将作业数据信息上传到服务器，与MIS系统接口，实现电网现场作业标准化、规范化、信息化。

其中，变电巡检子系统采用条形码标签作为变电站的设备标识。对于条形码设计，既要避免所有设备因都粘贴条形码带来的附加工作量，又要避免设备条形码粘贴过少作业不规范。变电巡检子系统进行主从划分组合设计，再对主设备粘贴条形码。比如“10 kV高压室”内只有一排设备柜，按巡视顺序是第一个设备柜和最后一个设备柜各粘贴一条条形码。中间的其他所有设备柜共用第一个设备柜的设备条形码。这样既能确保作业的有效性，又简化作业的工作量。条形码码值为该设备在生产管理系统中的设备编码值。

线路巡检检修子系统包括巡检和检修2部分。应用矢量图形算法，用户可以对电子地图进行设置和管理，自定义操作描绘杆塔状态、巡检路线轨迹等信息，还可设置地图标记。对巡检过程进行有效规划和提醒；并且通过GIS电子地图导航，具有易用性、可追踪性。基于电子地图的回放、显示作业结果和作业过程图。获取线路杆塔下的GPS经纬度坐标，作业到各杆塔GPS定位范围内时，作业人员手里拿着的手持设备会自动跳出要作业内容，记录下代表该杆塔下的经纬度坐标和时间，同时现场采集该杆塔下的各种参数和工作状态。作业完成后，手持设备将数据上传给计算机，完成对现场作业的记录。同时完成对杆塔参数进行收集、统计、分析。

变电检修试验子系统适用变电检修、高压试验、继电保护定检试验、直流试验、电测、远动、电能表校验等方面。变电检修主要包括设备的大修、小修、安装、改造、消缺等工作。高压试验主要包括大修试验、预防性试验、跟踪试验、检查试验、周期性试验等。继电保护主要包括保护设备的全校、部校、安装、保护装置软件升级等工作。变电检修试验子系统作业PDA具有拍照功能，通过对作业过程中的几个作业关键点进行拍照，实现作业行为规范和监管。

1.2 系统构架

系统由服务器、工作站、客户端、前端作业PDA、作业设备标识和省公司系统内现有网络组成，系统覆盖省公司系统内的超高压分公司、电科院和各地市供电公司。系统采用B/S+C/S混合结构：B/S完成从生产管理系统读取作业设备和人员权限管理等基础信息，作业完成后将现场作业记录供生产管理系统使用；查询作业指导书的导则；查询、编辑作业指导书范本、模版和现场作业指导书；查询统计已完成的作业、查看正在进行作业的状况以及各种待办事项；进行现场标准化作业指导书的编制、审核、批准发布；C/S工作站部分用于现场作业卡的管理，作业时作业人员根据已批准的的作业指导书在编制现场作业卡并下载到PDA到现场执行；作业卡完成后再将作业数据信息上传到工作站，再上传到服务器和生产管理系统中。

在网络中，由于外因断开或不畅的情况，每个子系统都能在工作站完成现场作业，作业数据能在日后网络接通后合并到服务器中。服务器通过光纤和公司系统内的超高压分公司、电科院、各供电公司的局域网相联，通过地市公司局域网再与所属的各作业部门工作站、客户端联接，作业人员通过工作站、客户端完成各项作业。标准化作业主系统直接在生产管理系统平台上开发、部署标准化作业各子系统，并共用生产管理系统的数据库平台、中间件平台以及硬件及网络平台，实现与生产管理业务的紧密集成[3-4]。标准化作业管理系统将在Oracle数据库中建立单独的用户模式来区分该系统数据对象及存储相关数据。但标准化作业所需要依赖的生产管理系统中的设备信息、组织结构、人员信息、任务计划等数据在标准化作业数据中不再通过数据交换的形式重复存储，而是直接享用。部署单独的数据交换服务器，用于与标准化作业系统与生产管理系统的数据交换以及与各班组、变电站现场作业客户端的数据交换。图1为系统实现总体方案。

图1 系统实现总体方案Fig.1 Overall plan of realizing system

系统权限严格按单位和功能划分，超高压公司、各供电公司只能浏览、编辑、审核、批准本公司对应部门的作业指导书和作业卡，统计本单位设备缺陷及信息等，或进行本部门的组织管理、人员配置；省公司可浏览统计全部数据和信息。

2 系统设计

2.1 主系统平台的选择

主系统选择与生产管理系统相同的技术平台，即以Oracle EBS电子商务套件为应用支撑，采用J2EE技术体系，同时通过Web Service技术提供对外的交互服务。根据“国网SG186”的“统一平台、集中建设”精神，新的业务系统的建设应该尽量沿用统一的技术平台，以方便将来的集成及管理。

2.2 数据交换

2.2.1 标准化作业管理系统与生产管理系统的数据交换

电网现场标准化作业管理系统作为电网生产管理系统的重要组成部分，与生产MIS之间必然存在着大量的数据交互。生产 MIS为电网现场标准化作业管理系统提供作业设备、人员及其权限等基础信息，电网现场标准化现场作业系统为生产MIS提供巡检、检修、试验的作业结果以及缺陷记录，为生产管理系统提供现场作业数据。做到“同一数据，唯一来源”、“一次录入，多处使用”。

2.2.2 与现场作业客户端系统数据交换

各子系统与主系统通过数据交换服务器的中间数据库进行数据交换。主系统中发生了设备、人员等基础信息的改变，或发布了最新的作业指导书，主系统将这些基础信息和最新作业指导书也保存在中间数据库中，供相对应的子系统使用。子系统程序启动时，首先从中间数据库中读取最新的有关基础数据信息和作业指导书等，并同步到本地客户端数据库中。当本地客户端数据库中有新的作业结果时，子系统再将这些作业结果上传到中间数据库中，通过数据交换服务器传送到主系统和生产管理系统中。

为了保证在网络中断的情况下不影响现场作业，客户端要求在网络正常时能及时从主系统下载作业指导书、作业人员、作业设备等有关信息数据。在网络不畅时，也可通过U盘等设备将最新作业指导书拷贝到客户端使用。在网络恢复后，对客户端所变更、收集、新增的数据记录回传至服务器。

2.2.3 客户端与PDA数据交换

客户端计算机通过数据线与PDA交换数据，子系统检查PDA与计算机连接正常后，将用户选中的作业卡下载到PDA中；作业完成后从PDA中读取作业记录，将数据存储到本地服务器中[5]。

2.3 PDA 软件设计

2.3.1 变电巡检PDA 软件设计

变电巡检现场数据采集终端采用激光数据采集器Symbol3000，数据采集器通过扫描设备条形码确定巡检作业的设备和位置，激活对应的设备作业项目、内容和作业标准、缺陷提示等信息，通过激光数据采集器记录电力巡检设备的运行状况。

目前变电巡检定位方式有RFID射频读卡、PDA红外扫描设备条形码、PDA激光扫描设备条形码3种方案。RFID射频卡定位方案成本较高、红外扫描方式易受强阳光的影响，故本项目采用性价比优越、可靠性高的激光扫描方式。PDA软件功能设计如下：

1）正常作业时只能按照作业指导书的顺序和步骤进行，否则PDA禁止操作，并发出提示。

2）具有缺陷提示功能。若已得知某设备具有 XX缺陷，能将该信息下载到 PDA上。巡检扫描该设备条形码码后PDA会弹出提示框[2]：“该设备有 XX缺陷，请注意巡视！”

3）具有巡检缺陷库，对于常用的设备缺陷术语可在缺陷库中直接选用，缺陷库中没有的内容可手写录入。

4）具有“手写”功能，在条形码脱落或不可识别时，可通过输入设备编号定位设备进行作业，且PDA内部自动记录该设备是“手写”的。

2.3.2 线路巡检检修PDA 软件设计

线路巡检检修现场数据采集终端采用GPS定位精度为10 m的数据采集器。作业前PDA通过客户端从生产MIS或GIS系统下载电子地图，各作业点的经纬度[6-8]。作业时 PDA能自动显示巡检作业线路的导航地图，到达作业区域时能自动发出请求作业提示[9]。

PDA具有输电线杆塔经纬度采集功能，比如有一条新架设的线路，生产MIS或GIS系统中尚没有各作业区域的经纬度数据，线路巡检系统仍然可在该线路的首次巡检作业时使用。这时，前端PDA起2个作用：1）通过自带的GPS自动采集作业点的经纬度，并上传到生产MIS中保存，供以后使用；2）记录作业信息。

2.3.3 变电检修试验PDA 软件设计

变电检修试验的作业内容包括：变电检修、高压试验、继电保护定检试验、直流试验、电测、远动、电能表校验等专业。为了对这些专业的关键步骤进行考核监督，系统设计在关键点作业时必需拍照。变电检修试验现场数据采集终端选用具有拍照功能的PDA，在编制变电检修试验作业卡时，将作业的重要步骤设置为拍照关键点。作业时PDA自动提示作业人员对该处作业情况用PDA进行拍照。作业照片将上传到服务器供日后查询。

3 系统的建设特点

1）资源共享 系统将变电巡检、线路巡检检修、变电检修试验、超高压线路巡检检修集成在生产管理系统中，使用生产管理系统的服务器、数据库、网络构架、客户端等资源，使用生产管理系统的作业设备、人员管理等基础信息，同时各子系统为生产管理系统的提供作业数据、缺陷信息等现场作业信息，与生产管理系统合成为一套系统。做到“同一数据，唯一来源”、“一次录入，多处使用”，实现了电网现场作业的全面信息化管理。

2）实现作业全过程流程化管理 从待办事项、作业指导书的编写、审核、批准、作业卡下载、作业、结果上传、评估、查询统计全过程流程控制，人性化管理。

3）人性化设计 将作业流程图通过AutoCad制作并进行动漫设计，为系统增加了作业过程图形回放功能，可将作业过程按时间顺序逐条播放，同时作业结果也可图形统计查询，作业指导书也可采用图形方式编辑。

4）对作业人员和过程的考核规范 现场作业的变电站巡检采用激光扫描条形码技术对作业人员和过程进行定位，变电检修试验通过作业关键点拍照对作业过程进行认证，线路巡检检修采用GPS定位对作业人员和过程进行考核。

为确保高质量完成现场作业，增加了作业时间限值和作业顺序控制功能。在作业指导书中，由分管负责人设置每步作业不得少于的时间限值和作业顺序，没到时间限值无法进行下一步作业，实现了电网现场作业的标准化、制度化，实现了电网现场作业的全面信息化管理。

5）对变电站设备进行主从划分设计 变电站设备主从划分设计避免了因所有设备都粘贴设备条形码所带来的附加工作量，又解决了设备条形码粘贴过少而造成作业不规范的问题，从而确保了作业的有效性，简化了作业的工作量。

4 结束语

该系统完成开发后，经在江西全省各地市供电公司和超高压分公司的试运行和推广应用，现系统已在82个220 kV及以上变电站投入运行。本系统集成各现场作业模块和生产管理系统于一体，共用服务器、客户端等网络资源和设备信息、权限管理等现有资源。节约了多套系统共存所需的多套服务器及其日常维护费用。实现了无纸化办公，极大地提高了工作效率。避免了设备缺陷处理的遗漏与延期。使江西电网现场作业工作在以下几个方面取得了重大突破：

1）极大地降低劳动强度，使作业人员心情愉快地工作；

2）采用技术手段确保对作业过程和作业人员的100%有效监督，现在系统通过作业过程图形回放、GPS定位、激光扫描设备条形码、作业流程控制、关键点自动拍摄和设置每步作业时间的不得少于的时间限值，实现对人员到位和作业过程的有效监督，避免了各种违规、违章操作，确保现场作业人员考核到位，提高了电网现场作业的完成质量；

3）实现了电网现场作业的全面信息化管理，完善了功能，提高了效率。

现在系统在全省运用后，现可将多种查询条件任意组合，随时得到各种所需的报表、全省电网设备的缺陷及处理情况。无论是作业人员还是管理人员在使用本系统后都觉得工作轻松了很多。

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