二维码技术在油田电网中的应用

张维进,纪 萍,聂万庆,刘庆宝,刘文波

胜利油田电力分公司 山东东营 257000

1 应用背景

电力生产中,电力能源由电力线路设备进行输送,由变电设备进行电压转换,最终传输至终端用户使用,电力线路设备、变电设备等电力设备是管理对象。电力工器具是在电力设备操作过程中保障人员安全的重要器具,有些还起到隔离带电设备与人员的作用。随着互联网技术的发展,电力设备和电力工器具管理工作的水平可以借助互联网技术得到提升。胜利油田电网应用二维码技术,将二维码作为电力设备、电力工器具的身份标志载体,实现电力设备、电力工器具在运行和管理过程中的准确识别,并通过无线网络实现各种缺陷、检修、试验数据的动态存储。

2 二维码的生成

2.1 二维码技术原理

二维码技术基于二进制数值0和1,通过按一定规律在平面上分布的黑白相间图形记录数据、符号信息,由图象输入设备或光电扫描设备自动读取。目前,智能移动电话和平板计算机等手持式设备已广泛应用了二维码技术。

电力设备在电网中的身份具有唯一性,将二维码技术及射频识别技术应用于电力设备的管理中,可以将采购、安装、投运、操作、缺陷处理、检修等工作贯穿起来,实现现场人员对电力设备运行情况、缺陷记录、试验报告等相关管理资料的实时调取。

应用二维码技术时,将电力设备和电力工器具的所属单位、名称、编号、类型作为数据信息,基于电力设备和电力工器具的设备识别码,利用专业系统自动生成唯一的二维码,并存储于系统实物台账中,作为电力设备和电力工器具的唯一身份标志[1]。系统实物台账及所生成的二维码如图1所示,变电站设备现场二维码如图2所示。

图1 系统实物台账与二维码

图2 变电站设备现场二维码

2.2 二维码编制单位

对于所应用的二维码,应明确编制单位,即二维码所代表的电力设备或电力工器具,如图2中二维码所代表的电力设备为110 kV郝现变电站2号主变35 kV等级2452-3隔离开关。变电站设备由断路器、刀开关等实现电气连接,包括电容器、电抗器、变压器、避雷器、电压互感器、电流互感器等一次设备,保护装置、测控装置、交流屏、直流屏、电池屏等二次设备,通信管理单元、网络交换机、光端机等通信设备。在线路上,以杆塔作为二维码的基本设备单元。

2.3 二维码存储数据定义

在移动服务端开发设备信息页面,页面中包含两部分内容:设备基础信息、检修记录列表信息。根据设备识别号进行异步加载展示,将移动服务端的设备展示页面统一资源定位器访问路径作为信息内容生成至二维码中。通过移动电话或者平板计算机扫描二维码,即可查看设备的检修记录信息、运行隐患记录[3]、其它信息等。可以按照不同电力设备、不同电力工器具的特点,定义数据的存储类型,为现场检修和运行人员提供准确信息。

2.4 二维码制作安装

导出系统实物台账和对应的二维码,由标签制作厂家打印标签,标签应符合室外应用标准,并标注电力设备、电力工器具的名称和编号。对于标签安装位置,进行统一要求。保护装置及屏体以右下角为首选安装位置,当设备右下角无安装空间时,采用左下、左上、右上的顺时针优先级顺序确定安装位置,并在同屏柜中保持同边安装原则,尽量保持整齐、美观。一次设备和线路杆塔的标签安装于右侧杆距离地面1.2 m的位置。

3 电力设备管理

建立统一的电力设备实物台账,对已投运电力设备和新增电力设备的设备识别码进行统一管理,因为设备识别码与电力设备所对应的二维码直接相关。

若台账模块部署于订单管理系统或工程生产管理系统中,则应通过技术手段保证台账模块与继电保护统计分析等其它相关系统的数据同步更新,并具备接收继电保护统计分析系统信息、电网设备检修情况的功能,实现通过扫描电力设备现场二维码对电力设备运行情况和设备检修情况进行查询[4]。

对于已投运电力设备,应在台账模块中一次性生成设备识别码。对于新增电力设备,应通过现场采集进行录入。所有电力设备的设备识别码一旦确定,就不允许变更。设备退役及报废后,不允许再使用相同的设备识别码。与此相对应,台账模块中不删除退役及报废的电力设备数据,并永久保留。

台账模块可以利用出厂信息库简化新增电力设备的信息录入操作,自动填写出厂信息库中已有的属性值。利用出厂信息库自动填写的属性值不允许进行人工修改。

4 电力工器具管理

应用电力工器具是电力生产中保障工作人员安全的重要技术手段。电力工器具使用范围广泛,涉及电力生产的每一个环节,是电力安全的最后一道防线。电力工器具种类繁多,使用频率高,按照国家标准GB 26859—2011《电力安全工作规程 电力线路部分》、GB 26860—2011《电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分》和中石化企业系列标准Q/SH 0523《油田企业电力安全工作规程》等的要求,电力工器具必须进行预防性试验。试验合格后,必须在醒目位置粘贴合格证,以保障电力工器具的完好有效[5-8]。随着电网的快速发展,无人值守变电站越来越多,需要管理的电力工器具也越来越多。在胜利油田中,变电站实现集控站管理模式,对于电力工器具的管理,也需要有新的方式,这样才能满足集控站管理模式的要求。

电力工器具传统管理方法存在一些问题。第一,编码标签缺乏统一标准。电力工器具的编码目前没有统一标准,有的标签手写工具名称,有的标签拼音缩写加数字编号,各个单位甚至各个班组都有自己的一套编码方法,给电力工器具的管理带来了极大困难。第二,合格证标签易损,且不能防伪。电力工器具上合格证标签脱落和损坏是实际工作中长期存在的问题,一旦合格证标签脱落,电力工器具就被认为失效。各种合格证标签没有唯一性,在现场也无法进行查伪,给电力工器具的管理带来了各种麻烦。第三,定期试验要求执行不到位。由于标签脱落和不可防伪等原因,仍然存在电力工器具的超试验周期现象。第四,现场管理不规范。由于传统模式下电力工器具使用和保管分布范围广,管理难度大,生产一线经常会出现电力工器具配置缺件、超试验周期、报废手续缺乏制度等问题。

应用二维码技术,将原来的编码标签改为二维码与编号相结合的方式,使每一个电力工器具具有唯一的身份标志。基于二维码,可以完成电力工器具领取、分类、送检等工作,减少人员的工作量和差错环节,方便进行网上管理,省去中间环节,提高工作效率,并能够杜绝超期服役现象。

实际应用中,使用激光打印技术在各种材质的电力工器具上打印具有唯一身份标志的二维码,使二维码具有防伪功能,同时不影响电力工器具的绝缘性能。对于一些不易移动的电力工器具,应用激光打印技术在不锈钢片上打印二维码。移动电话、平板计算机扫描二维码后,显示试验日期、有效日期,以及厂家、型号、各种技术参数和各类日常管理记录,不合格的进行警示。新的电力工器具入库,自动生成唯一的二维码。对电力工器具进行分类管理,逐步实现多个变电站的电力工器具集中存放,并使电力工器具领用、检验、用后归位、报废等工作电子化,避免工作人员领取电力工器具时登记错误或用后随意放置。

5 电力设备防误操作

防误操作模块根据自动生成的操作票筛选出断路器和刀开关的操作项,倒闸操作时,每操作一项都会触发防误操作模块和数据采集与监控系统进行位置校核验证,验证正确后再进行下一项操作的防误逻辑判断,确定无误后通过云端实时传送至相应电力设备的现场防误指示器上,操作人员根据现场防误指示器的提示进行正确的操作。

防误操作模块同时提供当前电力设备的二维码,移动电话或其它终端设备可以通过扫描二维码来实时确认当前电力设备是否允许操作,操作完成后自动记录时间等信息,并传送至信息一体化操作票管理模块。防误操作模块能够自动将当前准备操作的断路器或刀开关的防误指示变为允许,并自动对操作完成的断路器和刀开关信息进行数据采集与监控系统位置校验。

防误操作模块工作原理如图3所示。数据采集与监控系统设置在一区,防误操作前置服务和一体化服务器设置在三区,云端前置服务器和应用软件前置服务器设置在安全隔离区,安全隔离区通过网络安全隔离装置分别与一区、三区及云端进行加密数据交互。

6 结束语

二维码技术能够对电力设备、电力工器具等进行身份识别,在电力系统日常运行、检修、管理中具有较高的应用价值,可以贯穿于电力设备、电力工器具的全生命周期[9]。笔者以胜利油田电网为例,对二维码技术在油田电网中的应用进行了研究与介绍,具有实用和推广价值。

图3 防误操作模块工作原理