“一种可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图与电网设备运维方案自动编制系统”研发应用

杜鑫1, ,杨钧杰2, 杨波3  ,杨大明4, ,胡智阳5

贵州电网有限责任公司都匀福泉供电局

摘  要：  针对目前我国电力系统的运行现状及存在问题,提出了一种可视化腐蚀机理和腐蚀程度分布图与电网设备运维方案自动编制系统。该技术以可视化腐蚀机理为基础、腐蚀程度分析模型为支撑、腐蚀数据采集为核心;采用C++语言编写程序、图形界面开发技术,实现对现场实时监测数据进行快速处理并绘制成图谱,从而达到对电网设备的全生命周期管理。研究结果表明:(1)通过建立电网设备运维管理模型可有效提高电网设备维护效率,降低设备故障率,缩短设备维修周期,提升电网安全性;(2)基于可视化腐蚀机理和电网设备运维方案自动编制系统,可以准确识别出不同区域内的腐蚀情况及其发展趋势;(3)在电网设备故障诊断方面,能够及时发现电网设备潜在隐患并制定相应解决措施或预防措施,减少因人为因素造成的事故损失率。

关键词： 可视化腐蚀机理；腐蚀程度分布图；电网设备运维方案

引言

当前的变电、输电、配电、供电及许多大工业企业使用的电器设备通常都是露天存放，而大气和工程所排放的大量二氧化碳以及氮、磷、硫等化合物进入空气中形成酸雨，造成电力设备长时间在酸雨等腐蚀物质的腐蚀下，各类电力设施、金具受到的腐蚀比较严重，极大程度的降低了设备使用寿命。但是，在日常的巡视工作中，电网运维人员对于设备腐蚀程度只有模糊的定义，“一般”、“严重”，但对于设备所在地区的腐蚀强度、腐蚀机理有没相关的研究调查，造成日常巡视运维工作，缺少针对设备腐蚀问题开展特巡特维的手段与方法，为后续的设备防腐工作增加了困难与工作是否必要的不确定性，往往导致腐蚀严重地区的设备缺少防护运维工作或维护不及时导致设备锈蚀损坏造成停电故障的发生。并且因为缺少对电力设备所在地区腐蚀机理的科学分析，在常规的巡视、运维计划制定过程中，因受到多种因素的交叉影响，人为制定计划工作量非常庞大，且各项条件呈现动态性变化，相对的计划的制定也需处于随时变化的情况，在实际工作中很难完成[1]。  

一、 可视化技术及其在电力系统中的应用

1.1 可视化技术概述

可视化是指将复杂的数据信息以直观形象和生动有趣方式展示给用户的过程。它可以帮助人们更好地理解问题并解决问题[2],从而提高工作效率、降低人力成本、减少出错率等;同时也能够为管理人员提供决策支持,实现对企业生产经营活动全方位的动态监控。

1.2 电力系统可视化

目前,我国电力行业已进入数字化时代。随着信息技术的发展和进步,电力企业对数据的需求越来越大。传统的图形处理软件难以满足现代企业的要求,而且其操作复杂繁琐、效率低、维护成本高[3]。因此,开发基于GIS的电力设备运行状态可视化分析平台成为必然趋势。该软件以地理信息为基础,利用计算机三维空间模型将设备的运行状况直观地展现出来并提供给用户使用;通过对设备的实时监测,可以了解到各类故障发生时的具体位置以及相关情况,从而实现对设备的远程监控。此外,还可根据不同区域的实际地理环境特点来选择相应的地图,使得工作人员能够更加方便快捷地掌握设备所处的位置。同时也能够帮助工作人员快速定位故障点所在地段。

二、 可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图研究现状

目前国内外对于腐蚀电流分布规律的相关研究较少,主要集中在理论方面,并没有形成完整的可视化图示体系.本文基于现有的文献和数据,结合作者多年来从事电力系统自动化技术工作经验,提出了一款能够实现在线绘制腐蚀机理及腐蚀程度分布图的工具软件———“可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图制作软件”.该软件可以根据不同类型的腐蚀介质以及腐蚀过程中的电流变化规律进行相应的图形处理、分析,从而为用户提供更加直观的可视化效果.同时,还可将其作为一个辅助工具用于其他相关领域的研究. 通过对国内外相关研究成果的梳理发现,目前关于可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图的研究多集中于传统腐蚀法中的阴极保护法及非破坏式等几类方法,而针对可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图的研究相对较少,因此,本章主要介绍基于阴极保护法的可视化腐蚀机理及腐蚀程度分布图的设计方法及其原理。

三、 系统设计

3.1 系统总体设计

本系统主要包括以下功能模块,即:(1)图形用户界面;(2)数据采集模块;(3)数据库管理系统。其中,图形用户界面采用Java语言编写,可对用户进行简单的操作和设置,实现了人机交互、信息共享等功能。数据采集模块是整个系统的核心部分之一,它负责收集并处理各类腐蚀介质的相关数据。

3.2 系统平台设计

该软件的主要功能是对系统进行开发和运行管理。具体来说,包括以下几部分内容:1)数据管理模块;2)数据库管理模块;3)图形绘制模块;4)界面设计模块。 (1)数据管理模块 本软件采用B/S结构,客户端通过浏览器访问服务器端,并在服务器端完成相关操作。(2)数据库管理模块 本系统使用SQL Server2008作为数据库管理工具,以Oracle为核心建立数据库,并实现了数据表的创建、修改、删除等基本操作。其中,表中存储有各类用户信息以及相应的属性数据,这些数据可以方便地查询到。(3)绘图模块 本系统中的绘图功能分为两种形式,即线型图和柱状图两种，线型图是指将各种不同类型的数据按照一定规律排列组合形成一个整体。而柱形图则是根据实际需要来选择合适的颜色或形状,然后利用布尔运算方法得到最终结果,这也使得柱形图具有较高的准确性。（4）界面设计模块 该软件主要由三个部分构成:首先是人机交互界面;其次是图形界面,包含菜单栏、工具条、命令按钮等,在对相关参数设置完成之前,操作人员只需通过鼠标点击便可直接进入相应的页面进行各项工作的操作;最后是报表输出模块,该界面能够直观、简洁地向用户提供所要分析、处理的内容。

四、 电网设备运维方案自动编制系统

4.1 运维方案自动编制系统架构

该系统采用B/S结构设计,主要包括以下模块。(1)运维方案数据库设计;(2)运维管理系统、数据采集器等软件开发平台的搭建;(3)运维方案智能推送功能模块;(4)运维方案智能分析功能模块;(5)运维方案智能决策功能模块;(6)运维方案智能评价功能模块;(7)运维方案智能维护功能模块;(8)运维结果输出和反馈。

4.2 运维方案自动编制系统设计与实现

(1)运维方案的自动编制。根据上述分析结果和现场调研情况, 该系统采用C#语言编写,以SQLServer数据库为基础,利用Microsoft.VisualStudio2008开发工具进行二次开发;同时结合实际工作经验和行业标准要求,对各类数据进行分类整理,形成运维方案库。

(2)在此基础上,可通过图层管理器对现场调研中获取的信息进行处理并生成运维方案。具体流程如下所示:第一步是将收集到的资料按照时间先后顺序录入到图层中以方便后续使用。第二步是对每一个运维方案进行属性值设置、名称修改等操作。第三步是对各个运维方案的内容进行编辑,包括文字描述、图形绘制以及表格制作等。

(3)当某一项运维方案被成功执行后,该方案会进入下一阶段——运维方案的优化完善阶段。此时,需要运维人员根据前期工作经验,对其进行不断完善。例如,某项运维方案可能由于各种原因而无法正常运行,但如果能够提前发现问题并及时处理就可以使得整个项目顺利完成。

五、 总结与展望

  综上，通过对本项目的研究和实践,为了更好地为用户提供服务,本章主要介绍了基于物联网技术的可视化腐蚀、腐蚀程度分布图与电厂设备运维方案自动化编制系统的设计思路以及关键技术。该系统可以实现在不需要人工干预下,将复杂的数据进行有效分析并生成相应的图表;同时还能够直观展示出电厂设备运行状态中存在的问题及其原因,便于及时采取相应措施解决问题。

参考文献

[1]李彦. 加氢空冷器冲刷腐蚀研究[D].北京化工大学,2021.

[2]Sajjad Ahmed Memon. 炼油厂空冷器冲刷腐蚀及其失效机理的研究[D].北京化工大学,2020.

[3]孙虎元,李鑫,孙晓光.可视化技术在弱极化曲线拟合中的应用及钢铁热镀层在海水中腐蚀机理研究[J].应用基础与工程科学学报,1997(03):268-275.

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