變電站智能巡視系統(tǒng)驗(yàn)收淺析

張艷杰，宋志明，孫艷萍，趙笑笑，徐英杰

?

變電站智能巡視系統(tǒng)驗(yàn)收淺析

張艷杰，宋志明，孫艷萍，趙笑笑，徐英杰

（山東電力高等?？茖W(xué)校，山東 濟(jì)南 250002）

隨著變電站智能巡視系統(tǒng)日益普及，降低了運(yùn)維人員的工作量，也增加了巡視機(jī)器人等設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作的內(nèi)容。基于此，對(duì)變電站智能巡視系統(tǒng)的通信模式進(jìn)行研究，了解變集控通信模式視頻數(shù)據(jù)交換方式、安全接入方案，對(duì)變電站移動(dòng)紅外巡視測(cè)溫功能進(jìn)行概括，分析了變電站智能巡檢機(jī)器人的主要驗(yàn)收流程與工作內(nèi)容。集控通信模式提高了變電站智能巡視系統(tǒng)視頻信息共享的效率與安全性，通過(guò)全面驗(yàn)收與運(yùn)維，智能巡檢機(jī)器人可在無(wú)人值守變電站設(shè)備巡視工作中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

智能巡檢機(jī)器人；通信模式；紅外巡視；驗(yàn)收流程

變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)以變電站智能巡檢機(jī)器人為核心，整合機(jī)器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測(cè)技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度和變電站運(yùn)維成本，提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化水平。隨著變電站智能巡檢機(jī)器人被列入《國(guó)家電網(wǎng)公司第一批重點(diǎn)推廣新技術(shù)目錄》，變電站智能巡檢機(jī)器人在電力企業(yè)得到廣泛推廣應(yīng)用。

1 變電站智能巡檢機(jī)器人集控通信模式

當(dāng)前針對(duì)變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用多為單站型使用模式，容易造成信息孤島，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，因此機(jī)器人集控運(yùn)維模式逐漸普及。機(jī)器人集控系統(tǒng)主要面向檢修公司和檢修分部的工作人員，側(cè)重于對(duì)變電站一次設(shè)備和機(jī)器人狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、變電站指定設(shè)備的特巡、巡檢數(shù)據(jù)的匯集和深度挖掘、與PMS等其他系統(tǒng)的對(duì)接、兼容對(duì)接多廠家的機(jī)器人等。集控系統(tǒng)采取客戶端/服務(wù)端的模式。集控中心服務(wù)器端負(fù)責(zé)與多個(gè)變電站的機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)控制指令的收發(fā)、巡檢數(shù)據(jù)的匯集和轉(zhuǎn)發(fā)、機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)等；同時(shí)在集控中心側(cè)部署視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備負(fù)責(zé)與多個(gè)變電站的視頻對(duì)接，實(shí)現(xiàn)多路視頻的匯集與轉(zhuǎn)發(fā)。集控客戶端負(fù)責(zé)與集控中心和視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)控制變電站智能巡檢機(jī)器人、查看巡檢數(shù)據(jù)、預(yù)覽巡檢機(jī)器人的視頻、監(jiān)測(cè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)等。集控系統(tǒng)通過(guò)約定接口協(xié)議對(duì)接兼容不同廠家的機(jī)器人設(shè)備。將變電站的視頻先轉(zhuǎn)發(fā)到集控中心的視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，再集中轉(zhuǎn)發(fā)到各個(gè)集控客戶端，將變電站與集控端之間的視頻縮減到單路，避免了給變電站帶寬帶來(lái)的壓力。變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)與集控端之間交互的數(shù)據(jù)按照流量比例來(lái)看，主要為視頻數(shù)據(jù)，尤其是可見(jiàn)光視頻。目前，智能巡檢機(jī)器人配置的可見(jiàn)光視頻為高清，在機(jī)器人巡檢過(guò)程中，一般占用帶寬為8～20 M，復(fù)雜環(huán)境下，傳輸峰值可以達(dá)到20 M；紅外視頻為標(biāo)清，一般占用帶寬為4～8 M，峰值可以達(dá)到8 M，再綜合考慮其他數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)可用性，建議變電站到集控的帶寬可見(jiàn)光和紅外均標(biāo)清為18 M，可見(jiàn)光高清、紅外標(biāo)清為30 M。機(jī)器人系統(tǒng)在接入電力內(nèi)網(wǎng)時(shí)，目前采用的比較常見(jiàn)的接入方案有防火墻方式、專網(wǎng)方式、直接接入方式等。集控系統(tǒng)在與變電站的機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)接時(shí)，采取在集控中心部署防火墻的方式。各變電站與集控中心之間通過(guò)專線通信，再到集控中心經(jīng)過(guò)防火墻，保障接入電力內(nèi)網(wǎng)的安全性。同時(shí)考慮到帶寬占用率，采取將視頻和巡檢數(shù)據(jù)分離接入的方式，視頻走專網(wǎng)不加限制，而巡檢數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)防火墻或其他認(rèn)證、隔離設(shè)備后接入到電力內(nèi)網(wǎng)。

2 變電站移動(dòng)紅外巡視

變電站智能巡檢機(jī)器人紅外普測(cè)，是通過(guò)預(yù)先設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)全站設(shè)備進(jìn)行整體性、多角度、掃描式溫度采集。對(duì)變壓器、互感器等設(shè)備本體以及各刀閘觸頭、引線、母線連接頭等進(jìn)行溫度檢測(cè)，采用溫升分析、同類或三相設(shè)備溫差對(duì)比、歷史趨勢(shì)等手段，對(duì)設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備熱缺陷的判別和自動(dòng)報(bào)運(yùn)維人員在本地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定每類設(shè)備可能發(fā)生缺陷的關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)，由機(jī)器人針對(duì)這些測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)溫。機(jī)器人可以自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行多方位、多角度檢測(cè)診斷，測(cè)溫精確度更高；同時(shí)針對(duì)同一設(shè)備，每次都可確保在位置、角度、配置參數(shù)方面的高度一致性，結(jié)果可對(duì)比性強(qiáng)，本地監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)保存測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，形成歷史分析曲線和多樣化的分析報(bào)表，便于運(yùn)維人員進(jìn)行診斷分析，保證了溫度檢測(cè)的精確性和有效性。

3 變電站智能巡視系統(tǒng)驗(yàn)收

3.1 全面巡檢任務(wù)

按照“人員分組、項(xiàng)目分類、分節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收”的原則開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，檢測(cè)機(jī)器人及后臺(tái)各項(xiàng)性能指標(biāo)。由于全面巡檢任務(wù)能夠覆蓋對(duì)應(yīng)區(qū)域的全部檢測(cè)點(diǎn)位，因此選擇執(zhí)行全面巡檢任務(wù)獲取全部紅外、可見(jiàn)光圖譜，以開(kāi)展人機(jī)巡檢數(shù)據(jù)比對(duì)分析。結(jié)合一次系統(tǒng)接線圖，在系統(tǒng)導(dǎo)航界面進(jìn)行地圖選點(diǎn)配置并創(chuàng)建任務(wù)，檢查機(jī)器人是否啟動(dòng)執(zhí)行，監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2 s。全自主巡檢和手動(dòng)遙控2種巡檢模式可無(wú)縫切換，切換響應(yīng)速度小于0.1 s，切換過(guò)程中機(jī)器人的巡檢狀態(tài)和巡檢姿態(tài)不發(fā)生明顯變化。

3.2 機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)

監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)提供二維電子地圖功能，實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人在電子地圖上的位置，可實(shí)時(shí)記錄、下傳智能巡檢機(jī)器人的工作狀態(tài)、巡檢路線、巡檢位置等信息。驗(yàn)收時(shí)檢查本地監(jiān)控系統(tǒng)界面上是否顯示機(jī)器人的工作狀態(tài)、巡檢路線等信息，檢查電子地圖上機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置和巡視軌跡是否與實(shí)際一致，監(jiān)控系統(tǒng)是否具備記錄、下傳功能。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供顯示、存儲(chǔ)巡檢機(jī)器人相關(guān)工作狀態(tài)信息的功能，具體包括：機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊信息、電源模塊信息、自檢信息等。監(jiān)控系統(tǒng)能將巡檢任務(wù)中采集到的可見(jiàn)光圖像、紅外圖像、聲音表計(jì)讀數(shù)、設(shè)備位置狀態(tài)、注油設(shè)備油位等信息存儲(chǔ)在巡檢數(shù)據(jù)庫(kù)中，能夠按照巡檢時(shí)間、巡檢任務(wù)、設(shè)備類型、設(shè)備名稱、最高溫度等過(guò)濾條件查詢巡檢數(shù)據(jù)，對(duì)一臺(tái)設(shè)備查詢可同時(shí)獲取該臺(tái)設(shè)備360°全覆蓋巡檢信息（與人工巡檢范圍相同）。

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供自動(dòng)生成設(shè)備缺陷報(bào)表、巡檢任務(wù)報(bào)表等功能，并提供歷史曲線展示功能，所有報(bào)表具有查詢、打印等功能，報(bào)表可按照設(shè)備名稱展示所有相關(guān)巡檢信息。

3.3 紅外測(cè)溫功能

機(jī)器人在程序化任務(wù)、后臺(tái)遙控工作模式下，分別檢查紅外熱成像是否具備自動(dòng)對(duì)焦功能、紅外影像是否實(shí)時(shí)顯示溫度最高點(diǎn)位置及溫度值。檢查、核對(duì)紅外攝像裝置技術(shù)參數(shù)資料，檢查分辨率不低于320×240，接口方式一般采用以太網(wǎng)或RS-485，熱靈敏度不低于50 MK，測(cè)溫精度不低于2 K，測(cè)溫范圍–20～300 ℃。

3.4 電源功能

進(jìn)行機(jī)器人持續(xù)巡視時(shí)間測(cè)試，電池供電一次充電續(xù)航能力不小于5 h，續(xù)航時(shí)間內(nèi)機(jī)器人應(yīng)穩(wěn)定工作。檢查巡檢任務(wù)執(zhí)行完畢后，機(jī)器人是否自動(dòng)返回充電室進(jìn)行自主充電。

3.5 通信功能

當(dāng)機(jī)器人巡視至站內(nèi)距離通訊設(shè)備最遠(yuǎn)處時(shí)，進(jìn)行遙測(cè)功能測(cè)試，檢查機(jī)器人能否正確執(zhí)行指令，檢查對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光及紅外視頻能否正常傳輸并顯示。

機(jī)器人巡檢過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)拔掉監(jiān)控后臺(tái)網(wǎng)線，模擬通信中斷情景，檢查機(jī)器人是否返回充電室。檢查后臺(tái)主界面告警信息欄，觀察是否發(fā)出通信告警信號(hào)。執(zhí)行不少于3次工作任務(wù)，測(cè)試通訊中斷自動(dòng)返回功能。

3.6 巡檢結(jié)果驗(yàn)收

3.6.1 測(cè)溫精度驗(yàn)收

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)能夠?qū)φ緝?nèi)設(shè)備進(jìn)行溫度檢測(cè)，能按照DL/T 664—2008規(guī)范的要求對(duì)電流致熱型和電壓致熱型缺陷或故障進(jìn)行自動(dòng)分析判斷，并提出預(yù)警。測(cè)溫精度應(yīng)控制在±2 ℃或±2%.

驗(yàn)收方法：從全面巡視報(bào)告中選取6張不同設(shè)備紅外測(cè)溫圖譜，使用紅外測(cè)溫儀在對(duì)應(yīng)點(diǎn)位以相同角度采集對(duì)應(yīng)設(shè)備圖譜，對(duì)兩組圖譜進(jìn)行比對(duì)，分析溫度最高點(diǎn)、最低點(diǎn)等精度差異。

3.6.2 表計(jì)識(shí)別精度驗(yàn)收

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)變電站設(shè)備的敞開(kāi)式儀表、油位計(jì)指示應(yīng)進(jìn)行全覆蓋拍照和表計(jì)數(shù)值讀取，照片應(yīng)清晰，可準(zhǔn)確識(shí)別儀表數(shù)字，讀取的數(shù)據(jù)應(yīng)能自動(dòng)記錄并實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警；儀表讀取數(shù)據(jù)的誤差在±5%內(nèi)。

驗(yàn)收方法：導(dǎo)出巡視報(bào)告中全部表計(jì)讀數(shù)并打印，按照變電站巡視路線，逐個(gè)檢查室外敞開(kāi)式儀表和油位計(jì)是否有識(shí)別記錄；對(duì)照當(dāng)天巡視記錄，檢查機(jī)器人采集圖片是否清晰，并對(duì)儀表、油位計(jì)逐項(xiàng)核對(duì)，可見(jiàn)光圖片示數(shù)與系統(tǒng)記錄讀數(shù)誤差是否在±5%內(nèi)；選取數(shù)字表、指針表、油位計(jì)各2組，將對(duì)應(yīng)報(bào)警值調(diào)低至當(dāng)前值以下，采用表計(jì)抄錄專項(xiàng)功能驗(yàn)證智能報(bào)警。

4 結(jié)論

變電站智能巡視系統(tǒng)的集控通信模式提高了變電站視頻信息共享的效率與安全性，實(shí)現(xiàn)了變電站無(wú)人值守目標(biāo)。變電站紅外巡視可以實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備遠(yuǎn)程紅外測(cè)溫與設(shè)備診斷功能，通過(guò)全面驗(yàn)收與運(yùn)維，變電站巡檢機(jī)器人可在設(shè)備巡視工作中發(fā)揮主導(dǎo)作用。

［1］劉祖彬.探析智能變電站運(yùn)維模式［J］.科技與創(chuàng)新，2016（7）：44.

［2］馬銀戌，劉慶東，鮑慧.變電站智能巡視后臺(tái)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（10）126-129.

［3］吳國(guó)權(quán).智能變電站運(yùn)維及操作的研究與應(yīng)用［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.

2095－6835（2018）21－0065－02

TM07

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.065

張艷杰（1982—），男，高級(jí)工程師，主要從事智能變電站運(yùn)維技術(shù)研究。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕