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電力線路巡檢管理系統的設計與實現 開題報告(20140907)

日期:2016-08-03 10:57:56 來源:www.078045.live 作者:優質論文網
電 子 科 技 大 學                                                                       工程碩士學位論文開題報告
學位論文題目: 電力線路巡檢管理系統的設計與實現                    
工程領域名稱:      軟件工程            
學        號:      201291070248                 
姓        名:      康  旭  東                
校內導師姓名:      古  軍               
企業方導師姓名:    鐘  聲               
所 在 學 院:       自動化工程學院                
 
 
 
 
電子科技大學研究生院制表
填表日期:2014年  8 月  30 日
 
 
填 表 說 明
 
1、 研究生須認真填寫本表相關內容。
2、 開題報告內容見《電子科技大學工程碩士學位論文開題報告撰寫格式規范》
3、 所列欄目填寫不下的,可以另加附頁。
4、 本表采取雙面印制,且保持原格式不變,紙張限用 A4(頁邊距為上、下:2.5cm, 左為2.6cm,右為2.1cm;字體為宋體小四,行間距為18磅),整齊裝訂。
5、 開題報告完成,經相關人員簽字后,須交學院研究生教務秘書保存。
 
(1)選題來源、選題依據、國內外研究動態;
在電力行業,輸電線路是電力系統的重要組成部分,由于其長期暴露在自然環境中,不僅要承受正常機械載荷和電力負荷的內部壓力,還要經受污穢、雷擊、強風、洪水、滑坡、沉陷、地震和鳥害等外界因素的侵害。上述因素會促使線路上各元件老化、疲勞,如不及時發現和消除隱患則可能發展成各種故障甚至事故,對電力系統的安全和穩定構成威脅。
電網線路巡檢工作是有效保證輸電線路及其設備安全的一項基礎工作。通過巡視檢查來掌握線路運行狀況及周圍環境的變化,發現設備缺陷和危及線路安全的隱患,提出具體檢修意見,以便及時消除缺陷、預防事故發生,或將故障限制在最小范圍,從而保證輸配電線路安全和電力系統穩定,達到 電力系統“安全、經濟、多供、少損”的運行目標。
電力線路覆蓋范圍廣,經常穿行于崇山峻嶺和廣闊的森林之中,有些線路需要跨越無人區、交通死區和通訊盲區,線路、塔架的運行維護和突發故障查找異常困難,傳統的人工巡線方式已不能適應超高壓、特高壓電網的運行維護要求,急需通過現代化的科技手段來逐步代替人力對電網的巡檢工作。
隨著我國技術水平的進步,可用巡線的潛在科技手段也在不斷增多。經過調查,擬選用衛星遙感技術用于大面積電網狀態普查,選取無人機遙感用于重點區域電網狀態詳查,然后對存在問題的區域進行人工巡檢。
國外針對電力巡檢系統的研究比較早,基于 GIS 的電力移動巡檢技術發展時間較長,技術已經比較成熟,所取得的成果也廣泛地應用到電力公司及輸配一線,獲得了豐碩的經濟效益和社會效益。許多軟件開發商在實施電力項目的過程中又充當了軟件提供商的角色,積累了豐富的項目經驗,并且不斷升級產品,擁有了相當的客戶資源,國內市場一方面硬件技術不成熟,造成 PDA 使用范圍受限制;另一方面,國內系統的研發起步較晚,相應的 Mobile GIS研發處于剛剛起步的階段,因此國內移動巡檢技術的信息化和國外還有比較大的差距。目前,國內多數電力系統中,普遍采用的是傳統方式,主要采用手工紙介質記錄的工作方式,存在著人為因素多、難于管理和監督巡檢到位率等缺點。巡檢人員現場填寫缺陷記錄后,還需要回到辦公室錄入輸變電生產管理系統,費時費力且填寫內容不規范、缺陷上報不及時,不利于線路缺陷匯總分析和消缺管理。
影響了線路巡檢工作的效果。因此,有必要引入新技術,解決巡檢不到位、資料不正確、缺陷不規范、信息交互滯后等問題,提高線路巡檢管理水平。在傳統的巡檢模式中,送電線路的巡檢人員手持紙質的標準化作業指導書到現場進行巡檢工作,這種巡檢模式存在一定的隨意性和盲目性,作業內容是否能定時、定量完成無法保證,管理者對作業過程得不到有效的管理和監督。
1)人員素質是影響巡檢質量的重要因素。巡檢人員各自知識、經驗的積累參差不齊,每個人對應檢設備、應檢項目的理解各不相同,因此檢查質量和現場檢查記錄也就可能大相徑庭;
2)對現場巡檢人員缺乏科學的監督和考查手段。巡檢人員是否到了每個桿塔以及是否對設備進行了認真查看,管理人員無法考查,很難確保巡檢質量;
3)巡檢資料以紙質方式保存,存在統計和查詢困難。每次巡檢后都會產生大量的巡檢記錄, 要對這些記錄的數據進行收集、匯總、分析和統計,工作量相當大;
4)運行管理人員僅靠檢查巡檢記錄,不能對工作人員的工作數量和質量作出準確的評價;
5)輸配電桿塔資料手工管理,差錯缺漏時常發生。手工處理信息的繁瑣使得管理相當不便。
綜上所述,送電線路的巡檢管理工作如果仍然停留在以前的模式下不加以改進,會帶來一系列的問題,這些問題概括起來有以下幾點:
1)現場作業無法規范化;
2)現場作業得不到有效監督;
3)紙質文檔數據處理不便。
4)日常生產管理工作方式原始,無法適應信息化管理趨勢。
設備巡視管理工作作為安全生產管理中最重要的基礎工作,一直是輸變電行業中非常重要的環節,如何有效規范管理中出現的諸多問題是亟待解決的問題。
 
(2)選題在理論研究或實際應用方面的意義和價值;
本系統集成了衛星遙感、無人機監測、氣象接受、計算機、無線通訊、衛星定位、地理信息系統、移動互聯網、位置服務、移動智能終端等最新技術,以此實現一種快捷、高效的管理方法,用它來指揮和調度電網線路巡檢、巡修人員,并建成一種能對人員和線路、設備、塔架等相關事物都能進行管理的系統,實現了輸電線路的運行、檢修管理的標準化、規范化、科學化。 
輸電線路是電力系統中的重要組成部分。近年來我國電網建設發展迅速,特別是超高壓遠距離輸電網絡的形成,使得輸電線路規模及設備量等都明顯增大,從而增加了線路施工建設和運行管理的難度。仍然采取傳統的人工管理方式已經遠遠不能滿足電網建設和線路安全、可行運行的要求。因此,如何運用先進的技術手段改善和提高電網建設、運行管理水平就顯得尤為重要。
輸電線路智能標準化巡檢管理系統基于標準化作業指導書和巡檢管理系統,圍繞作業準備、結果管理、數據同步、模版管理、范本管理、系統管理、權限管理、工作記錄、現場巡檢管理、標準作業管理等功能展開。系統分為PC管理端和移動終端兩部分,輸電線路管理人員在PC管理端制定巡檢計劃、編寫作業指導書、進行數據初始化、系統管理,使用PDA下載計劃任務、臺帳數據、作業指導書等到現場,巡視人員現場使用PDA進行線路巡檢管理、信息查詢、作業指導書確認等工作,從而實現了供電企業輸電線路巡檢的現場標準化作業和信息化管理。
本系統改變了傳統的線路巡檢方式,巡檢員不再單純靠經驗和督促進行巡檢工作,因此可以把更多的精力和時間放在缺陷的發現和管理中。
 
(3)學位論文中自身研究工作部分,論證完成研究工作擬采取的主要理論、技術路線和實施方案;
輸配電線路是電力企業的血管,在電力企業中占據著重要地位,因此其管理的效率和好壞,既直接影響著電網的安全、穩定運行,也影響著對用戶的正常供電。所以,增強對輸配電線路的運行管理工作至關重要。線路巡檢管理是有效保證輸電線路及其設備安全穩定運行的一項基礎工作。該工作通過巡視檢查來掌握線路運行狀況及周圍環境的變化,發現設備缺陷和危及線路安全的隱患,提出具體的檢修內容,以便及時消除缺陷,預防事故發生,或將故障限制在最小范圍,保證輸電線路的安全和電力系統穩定,達到電力系統安全經濟的運行目標。
輸電線路是電力系統中的重要組成部分。近年來我國電網建設發展迅速,特別是超高壓遠距離輸電網絡的形成,使得輸電線路規模及設備量等都明顯增大,從而增加了線路施工建設和運行管理的難度。仍然采取傳統的人工管理方式已經遠遠不能滿足電網建設和線路安全、可行運行的要求。因此,如何運用先進的技術手段改善和提高電網建設、運行管理水平就顯得尤為重要。
結合電力公司的現狀來提出需求,從而進行詳細的分析和任務確立。完成對電力線路巡檢管理系統需求的把握,細分和完善電力線路巡檢管理系統功能需求,建立用例分析和關系,在需求分析的基礎上完成項目任務的確定,細分各個需求需要的功能和需要完成的任務,總體上系統所設計的電力線路巡檢管理系統包括5個模塊。
完成對電力線路巡檢管理系統體系架構和設計。在完成需求分析和任務的基礎上,先完成整套體系的搭建,將整個項目分模塊分任務進行設計和分析,完成程序流程的規劃和完成各個對象的關系,主要包括網絡拓撲、狀態估計、負荷預測。
完成對電力線路巡檢管理系統安全機制的設計。    
完成項目,進行電力線路巡檢管理系統各項功能的測試。
平臺內部在邏輯上由應用層、服務層、數據稱、支撐層、標準規范和保障體系。平臺的組成結構如下圖:
 
圖1總體框架圖
電力線路巡檢管理系統中的不同層次的主要功能設計為:
(1)支撐層
是指平臺運行所需的硬件、網絡和軟件系統條件,硬件主要由服務器、數據存貯設備、數據備份設備和輸出設備及其它網絡設備和外設;軟件包括操作系統、數據庫系統、中間件(ESB)和GIS軟件平臺等;
(2)數據層
主要是指平臺管理的數據按照一定分類構成的數據集或數據庫集合,包括巡檢業務數據庫、基礎地理信息數據庫和輸電線路專題數據庫。
1.基礎地理信息數據庫
包括遙感影像數據、DEM數據、道路、行政區劃等。
2.輸電線路專題數據庫
包括:桿塔、輸電線等電力輸電線設施、三維輸電設施、專題圖數據庫、多媒體數據庫等。
3.巡檢業務數據庫
包括:巡檢業務庫、巡修業務庫。
(3)服務層
通過GIS服務為應用層提供空間信息服務,將電力設施空間化管理;通過GPS位置服務實現導航與位置監控;通過3G無線網絡實現PDA終端設備與中心服務器端的信息傳輸。
(4)應用層
通過衛星遙感監測、無人機監測與人工智能巡檢相結合最大化實現監測科學化、智能化與集約化。通過對形勢的準確分析,對巡檢的實時監控,輔助指揮工作,有效的保障電力輸電線路的正常運行。
本課題所設計的電力線路巡檢管理系統的主要功能包括3個方面,分別是巡檢巡修中心平臺、監控指揮中心平臺和運維管理平臺。在本課題的設計與實現的過程中主要是對監控指揮中心平臺的設計與實現。
監控指揮中心平臺的主要功能需求包括以下幾個方面:
(1)衛星云圖接受與處理功能模塊
接收通信衛星轉發的廣播衛星云圖,包括modis(上午星Terra,下午星Aqua)、NOAA-16/17/18,FY-1D等極軌衛星的處理后數據,FY2-D/E等同步軌道衛星的處理后數據,解調處理成云圖產品。
通過接收設備及前端接收系統接收衛星云圖數據;通過數據預處理后,即經過數據解包、定位、定標后,使其具有儀器探測的物理意義。
通過遙感影像專題提取與分析模塊將氣象專題數據提取出來,并分析數據情況從而實現天氣預報能力。
(2)大屏幕監控系統
為方便領導及監控指揮人員直觀、快捷地了解輸電線路的狀態情況、巡檢任務的完成情況等,通過大屏幕三維展示系統將輸電中心的最為關心的要素直觀展示。
(3)輔助決策分析系統
在電力輸電線管理過程中,往往會遇到各種問題,為了更好的預警與處理故障的發生,平臺提供了輔助決策分析系統,通過對中重點區域分析、影像范圍分析以及應急預演等方式給予領導及指揮人員一定的分析支持。
(4)指揮調度管理系統
監控指揮中心結合天氣情況、衛星遙感監測分析情況、無人機監測分析情況綜合考慮指派人工巡檢,任務下達通過系統直接下達到PDA手持終端,實現任務過程信息化管理。
(5)巡檢考勤管理系統
由于巡檢、巡修人員的手持設備會定時向指揮中心上報位置信息,所以在后臺就記錄了外業人員的工作時間信息,因此可以通過巡檢軌跡來統計考勤信息,打破外業人員無法考勤的現狀。
首先結合電力公司的電力線路巡檢管理的現狀來提出需求,結合國內外的電力線路巡檢管理現狀來提出相應的要求,從而進行詳細的分析和任務確立,細分和完善電力線路巡檢管理系統功能需求,建立用例分析和關系,在需求分析的基礎上完成項目任務的確定,細分各個需求需要的功能和需要完成的任務。對電力線路巡檢管理系統體系架構和設計;對系統的每個模塊進行詳細的代碼編寫工作,最后完成項目,進行電力線路巡檢管理系統各項功能的測試。
 
(4)研究工作要實現的最終目標和研究成果形式。
1、了解電力線路巡檢管理系統的發展歷程、國內外的研究動態、主要的架構類別及所用到的關鍵技術。
2、論證本文的實際應用價值,從電力公司需求的角度出發,論證其可行性。
3、確定論文所要采用的主要技術方法,按照需求劃分好各個模塊并進行具體的設計和測試。
4、寫作并修訂好論文。
 
 

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