變電站智能巡檢系統(tǒng)研究與應(yīng)用

孫偉紅

（阜陽供電公司，安徽 阜陽 236017）

近年來，隨著供電量需求的增加，變電站數(shù)量越來越多，運(yùn)行人員人數(shù)不足與工作量增加的矛盾日益突出，阜陽供電公司目前變電站巡檢工作主要按照PMS系統(tǒng)要求，使用作業(yè)文本對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡視，定時(shí)抄錄變電設(shè)備各種數(shù)值，工作效率低下，還容易產(chǎn)生數(shù)值錯(cuò)誤，同時(shí)還存在部分設(shè)備高度太高，具體數(shù)值根本就看不到的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員巡視質(zhì)量和掌控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行可靠性的能力。

因此，在當(dāng)前的形勢(shì)下，阜陽供電公司開展了變電站智能巡檢系統(tǒng)研究，利用電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、各種自動(dòng)化手段和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行全面收集，將各類信息集成在一個(gè)平臺(tái)上展現(xiàn)，開發(fā)變電站智能巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)替代人工到現(xiàn)場(chǎng)通過視、聽、嗅來判斷設(shè)備狀態(tài)的效果。從而有效的解決了變電人員不足，巡視質(zhì)量下降，邊遠(yuǎn)變電站巡視不便的問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無人值守變電站的24h監(jiān)控，提高了變電站安全運(yùn)行和智能化管理水平，進(jìn)一步深化了變電設(shè)備管理和狀態(tài)檢修工作。

1 系統(tǒng)功能描述

1.1 功能描述

智能巡檢系統(tǒng)是將視頻監(jiān)控、SF6微水及密度在線監(jiān)測(cè)、避雷器在線監(jiān)測(cè)、紅外成像測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)、溫度傳感器在線監(jiān)測(cè)、油色譜在線監(jiān)測(cè)、直流在線監(jiān)測(cè)及保護(hù)信息管理系統(tǒng)集成到一個(gè)平臺(tái)，通過將視頻圖像與在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及保護(hù)信息建立映射關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)查看設(shè)備外觀的同時(shí)，該設(shè)備的狀態(tài)信息自動(dòng)跟蹤顯示。不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為公司領(lǐng)導(dǎo)、生產(chǎn)管理、檢修、運(yùn)行等各類人員分析判斷變電站綜合狀態(tài)提供依據(jù)和平臺(tái)。

1.2 功能特點(diǎn)

1）通過智能巡檢系統(tǒng)，將人工定期巡視變?yōu)?4h智能監(jiān)控；將運(yùn)行人員的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)巡視變?yōu)橹悄芑O(jiān)視；將分散的巡視檢查變?yōu)榧斜O(jiān)控。

2）整個(gè)巡視過程，不受天氣、值班員心里素質(zhì)等影響，不存在走馬觀花、巡視流于形式、漏檢、缺陷漏發(fā)現(xiàn)等現(xiàn)象。

3）巡視過程中，巡視設(shè)備外觀時(shí)，該設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)信息自動(dòng)跟蹤顯示，并自動(dòng)生成各類報(bào)表，狀態(tài)趨勢(shì)分析，使信息有效可靠，對(duì)變電站的故障缺陷實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警。

4）變電站有報(bào)警時(shí)，自動(dòng)彈出報(bào)警畫面，同時(shí)傳送報(bào)文，加快事故處理速度；同時(shí)報(bào)警錄像可以提供培訓(xùn)教材。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

變電站智能巡檢系統(tǒng)主要有3部分組成：前端設(shè)備、管理服務(wù)器和客戶端。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

2.1 前端設(shè)備

包含在線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、變電站安全防范、保護(hù)信息管理和輔助設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控開啟系統(tǒng)五部分。

1）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

充分利用現(xiàn)有各種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。包含變電設(shè)備紅外成像在線測(cè)溫、容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)、變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)、避雷器在線監(jiān)測(cè)、變壓器鐵心電流在線監(jiān)測(cè)、開關(guān)柜在線測(cè)溫、SF6氣體微水及密度綜合在線監(jiān)測(cè)、室內(nèi)空氣溫濕度在線監(jiān)測(cè)、直流系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)、交流電源系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

按照變電站巡視和設(shè)備專業(yè)管理要求，實(shí)現(xiàn)全覆蓋式的監(jiān)控。采用360°旋轉(zhuǎn)的36倍光學(xué)變焦高速球機(jī)能夠清楚的看到變電站室內(nèi)外各類主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如變壓器、開關(guān)、閘刀、流變、壓變及避雷器等設(shè)備的位置信號(hào)、儀器儀表的指針讀數(shù)、油位以及外觀等。

在有電纜出線的開關(guān)柜內(nèi)安裝了電纜頭在線測(cè)溫、微型攝像機(jī)、聲音監(jiān)聽裝置和LED燈帶，可以對(duì)電纜頭溫度、外觀、放電聲音進(jìn)行24h全天候的監(jiān)視。

3）變電站安全防范系統(tǒng)

將現(xiàn)有的變電站電子脈沖圍欄及防火系統(tǒng)信息接至智能巡檢統(tǒng)一平臺(tái)，與攝像頭聯(lián)動(dòng)，當(dāng)有盜警火警信號(hào)時(shí)就近的攝像頭自動(dòng)起動(dòng)錄像功能并自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。報(bào)警解除后遠(yuǎn)方可以手動(dòng)復(fù)歸報(bào)警信號(hào)。

4）保護(hù)信息管理系統(tǒng)

將保護(hù)動(dòng)作信號(hào)接入變電站智能巡檢系統(tǒng)，當(dāng)有保護(hù)動(dòng)作時(shí)自動(dòng)調(diào)用就近攝像頭錄像。

5）輔助設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控開起系統(tǒng)

安裝室內(nèi)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)定報(bào)警值，當(dāng)溫濕度超標(biāo)報(bào)警時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)根據(jù)設(shè)定自動(dòng)起動(dòng)空調(diào)、除濕機(jī)或抽風(fēng)機(jī)，遠(yuǎn)程手動(dòng)分路起停變電站燈光照明，滿足夜間巡視要求。

2.2 管理服務(wù)器

利用現(xiàn)有變電站信息網(wǎng)，基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和視頻流傳輸。

包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和 WEB服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來存儲(chǔ)在線監(jiān)測(cè)上傳的設(shè)備信息、設(shè)備臺(tái)帳、員工信息、變電站臺(tái)帳；WEB服務(wù)器用來對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)處理、顯示，對(duì)變電站輔助設(shè)備（燈光、空調(diào)、排風(fēng)扇）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

2.3 客戶端

由變電站集控中心和電力網(wǎng)終端組成。訪問WEB服務(wù)器和磁盤錄像機(jī)。其功能包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、圖像管理、報(bào)警管理、系統(tǒng)配置、網(wǎng)頁瀏覽等。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

智能巡檢系統(tǒng)按照集成的原則，采用B/S架構(gòu)，在.NET 3.5環(huán)境下開發(fā)的，采用了時(shí)下流行的DHTM L、AJAX等前臺(tái)技術(shù)，配合Oracle優(yōu)秀的后臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理能力共同實(shí)現(xiàn)靈動(dòng)、高效、穩(wěn)定、可靠的系統(tǒng)性能。

3.1 服務(wù)端程序設(shè)計(jì)

服務(wù)端程序有圖像控制、存儲(chǔ)，燈光等輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程開起功能、同步錄像功能、報(bào)警功能、同步程序設(shè)計(jì)（在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、保護(hù)信息與視頻圖像聯(lián)動(dòng)）、記錄及趨勢(shì)自動(dòng)存儲(chǔ)功能、預(yù)置位及巡視策略的制作。該軟件實(shí)時(shí)運(yùn)行，通過實(shí)時(shí)圖像處理、傳輸、同步程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備視頻圖像、在線監(jiān)測(cè)、保護(hù)信息的實(shí)時(shí)的同步的監(jiān)控，及時(shí)判斷設(shè)備的狀態(tài)，通過預(yù)置位設(shè)置、巡視策略編制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的智能巡視。

3.2 客戶端程序設(shè)計(jì)

客戶端程序采用 VS2008C#編寫，功能是提供操作人員可視化瀏覽界面。通過界面操作人員可以發(fā)出控制命令，同時(shí)可以查看生成的巡視記錄、報(bào)警信息、監(jiān)測(cè)信息以及設(shè)備狀態(tài)的變化趨勢(shì)，同時(shí)可以對(duì)設(shè)備的臺(tái)帳、變電站臺(tái)帳及攝像頭臺(tái)帳進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3.3 軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

1）視頻圖像與在線檢測(cè)、保護(hù)的聯(lián)動(dòng)

首先建立一次設(shè)備臺(tái)賬，通過設(shè)備臺(tái)賬將攝像頭的預(yù)置位與保護(hù)信息和在線監(jiān)測(cè)信息建立映射關(guān)系。當(dāng)訪問預(yù)置位時(shí)，該設(shè)備所聯(lián)動(dòng)的設(shè)備信息會(huì)自動(dòng)跟蹤顯示。值班員再將預(yù)置位根據(jù)日常巡視路線串聯(lián)成智能巡檢策略。

視頻圖像和設(shè)備信息（包含在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、保護(hù)信息）的聯(lián)動(dòng)大致經(jīng)歷4個(gè)環(huán)節(jié)：①建立攝像機(jī)ID及各個(gè)預(yù)置位與代表設(shè)備信息的內(nèi)容列表之間建立映射關(guān)系；②解析保護(hù)信息報(bào)文；③當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備信息更新后，根據(jù)已建立的映射關(guān)系，找到與該信息對(duì)應(yīng)的硬盤錄像機(jī)以及通道號(hào)和預(yù)置位；④根據(jù)通道和預(yù)置位控制攝像頭轉(zhuǎn)向預(yù)置位。

2）警視聯(lián)動(dòng)錄像

當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，視頻攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到對(duì)應(yīng)的畫面并起動(dòng)錄像，同時(shí)記錄報(bào)警時(shí)間。對(duì)告警信號(hào)設(shè)置優(yōu)先級(jí)、預(yù)置位設(shè)置優(yōu)先級(jí)，如果高優(yōu)先級(jí)的告警先起動(dòng)告警聯(lián)動(dòng)、對(duì)前端攝像機(jī)操作，那么在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)的低優(yōu)先級(jí)不能中斷告警聯(lián)動(dòng)操作。反之，高優(yōu)先級(jí)告警聯(lián)動(dòng)可以中斷低優(yōu)先級(jí)告警聯(lián)動(dòng)。

3）巡視進(jìn)度控制

根據(jù)策略中預(yù)置位的數(shù)量，在巡視過程中根據(jù)當(dāng)前預(yù)置位計(jì)算在進(jìn)度條的位置，從而顯示巡檢的速度。一方面可以掌握巡視進(jìn)度，另一方面，如果在巡視過程中發(fā)現(xiàn)缺陷而來不及停止巡視，可以利用進(jìn)度條后退，方便巡視過程中的操作。

4 應(yīng)用效果

圖2 智能巡檢效果圖

變電站值班員應(yīng)用該軟件在集控站對(duì)受控站進(jìn)行全面巡視，在遠(yuǎn)方控制攝像頭、監(jiān)視設(shè)備外觀的同時(shí)，該設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、保護(hù)信息及設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下的圖片自動(dòng)跟蹤顯示，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備外觀到運(yùn)行狀態(tài)的全景化巡視；將兩天一次的巡視變?yōu)槿旌虮O(jiān)控，能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，并可對(duì)這些缺陷進(jìn)行跟蹤監(jiān)視，實(shí)時(shí)掌握運(yùn)行設(shè)備的健康狀態(tài)，確保變電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，有效提高了供電可靠性。

該軟件不僅滿足值班員正常巡視、特殊巡視、全面巡視、夜間巡視的要求。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)的判斷，使各級(jí)生產(chǎn)管理人員能夠直觀及時(shí)地掌握變電站各類設(shè)備的運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的異常、缺陷和其他安全隱患，確保電網(wǎng)設(shè)備安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)變電站管理工作的規(guī)范化、集約化、科學(xué)化。

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