換流站設(shè)備巡視模式創(chuàng)新應(yīng)用

鄭映斌 康文 張宏 楊江濤

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司）

0 引言

換流站設(shè)備種類復(fù)雜、占地面積大、重要性極高，其主通流回路設(shè)備接頭發(fā)熱、充油設(shè)備異常產(chǎn)氣、測(cè)量值偏差和控保系統(tǒng)隱蔽缺陷等發(fā)生直流停運(yùn)事件還是時(shí)有發(fā)生。單靠運(yùn)維人員傳統(tǒng)人眼全站巡視模式，巡視效率低，巡視手段少，無法滿足跨區(qū)直流輸電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

對(duì)此，以鵝城站為例進(jìn)行一些探索，分析設(shè)備缺陷特征，應(yīng)用智能、遠(yuǎn)程視頻和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，尋找更佳設(shè)備巡視模式，提高巡視效率，提升巡檢效果。

1 換流站設(shè)備特征

近幾年國(guó)網(wǎng)公司直流換流站總體運(yùn)行平穩(wěn)，現(xiàn)對(duì)2015～2017年期間，國(guó)網(wǎng)直流換流站因站內(nèi)設(shè)備故障或異常導(dǎo)致的直流閉鎖情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況如下。

2015年國(guó)網(wǎng)公司在運(yùn)29座直流換流站因站內(nèi)設(shè)備原因共發(fā)生閉鎖12次，其中閥設(shè)備故障1次，直流控制保護(hù)設(shè)備故障2次、直流場(chǎng)一次設(shè)備故障6次、交流及輔助設(shè)備故障2次、其他原因1次，如圖1所示。

圖1 2015年國(guó)網(wǎng)換流站閉鎖情況

2016年國(guó)網(wǎng)公司在運(yùn)31座直流換流站因站內(nèi)設(shè)備原因共發(fā)生閉鎖12次，其中控制保護(hù)系統(tǒng)單元件故障3次、控制保護(hù)軟硬件設(shè)計(jì)缺陷3次，運(yùn)檢水平不足3次，主設(shè)備故障2次，換流閥部件故障1次，如圖2所示。

圖2 2016年國(guó)網(wǎng)換流站閉鎖情況

2017年國(guó)網(wǎng)公司在運(yùn)35座直流換流站因站內(nèi)設(shè)備原因共發(fā)生閉鎖9次，其中套管設(shè)備故障4次，運(yùn)檢水平不足2次，閥控系統(tǒng)元件故障2次，控制保護(hù)系統(tǒng)故障1次，如圖3所示。

圖3 2017年國(guó)網(wǎng)換流站閉鎖情況

通過近三年國(guó)網(wǎng)換流站閉鎖情況統(tǒng)計(jì)和分析，故障主要集中為直流一次設(shè)備、換流變套管、直流控制保護(hù)系統(tǒng)，迫切需調(diào)整傳統(tǒng)巡視模式，借助互聯(lián)網(wǎng)、視頻系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等才能更好地服務(wù)好直流系統(tǒng)，提高直流系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

2 搭建設(shè)備智能巡視平臺(tái)

針對(duì)超（特）高壓換流站設(shè)備點(diǎn)多面廣、布局分散和設(shè)備特征等，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能巡檢系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)和輔助監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)，搭建換流站設(shè)備巡視管理平臺(tái)[1-2]。

該平臺(tái)采用NFC識(shí)別、硬件安全隔離技術(shù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)及視頻采集，開發(fā)功能強(qiáng)大的設(shè)備巡視系統(tǒng)[3]，擁有報(bào)警多樣化、多層化和自動(dòng)抄錄等技術(shù)。平臺(tái)下設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)、智能巡檢管理系統(tǒng)、巡檢機(jī)器人管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)和在線紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，能實(shí)現(xiàn)換流站/變電站準(zhǔn)確實(shí)時(shí)采集信息的發(fā)送、接收[4]。同時(shí)設(shè)置安全操作、信息處理、在線計(jì)算及制表、系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)功能、主設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)換流站設(shè)備巡視智能化管理，其設(shè)備巡視管理平臺(tái)如圖4所示。

圖4 換流站設(shè)備巡視管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

3 巡視模式創(chuàng)新

為進(jìn)一步加強(qiáng)換流站設(shè)備運(yùn)行的巡視工作質(zhì)量，規(guī)范運(yùn)行巡視管理，提高巡視工作的針對(duì)性和有效性，進(jìn)一步提高設(shè)備健康水平，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，創(chuàng)新?lián)Q流站差異化及專業(yè)化相結(jié)合巡視模式，具體如下。

“人+機(jī)+器+物”協(xié)同合作，差異化和專業(yè)化巡視相結(jié)合，交叉補(bǔ)位，掃除巡視盲點(diǎn)，精益提升設(shè)備巡視質(zhì)量。

人即是“運(yùn)維人員”，機(jī)即是“巡檢機(jī)器人”，器即是“巡檢器”，物即是“高清攝像頭”。采用運(yùn)維差異化巡檢和專家專業(yè)化巡檢方式，按周期分為日巡檢、月巡檢、季巡檢和特殊巡檢，按方式分為運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)巡視、專家專業(yè)化巡視、機(jī)器人巡視和高清視頻巡視。

規(guī)劃好整站巡視路線，設(shè)備巡檢區(qū)域分每日必巡區(qū)域和非必巡區(qū)域。每日必巡區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)設(shè)備，主要為影響直流系統(tǒng)閉鎖的核心設(shè)備，如雙極換流變、平抗、極控制保護(hù)系統(tǒng)、雙極閥廳、雙極直流場(chǎng)，要求運(yùn)維人員每日必須進(jìn)行巡檢；非必巡區(qū)域分為A、B、C三個(gè)區(qū)，按照日巡檢周期表進(jìn)行巡檢，確保A區(qū)每周至少巡檢一次，B、C區(qū)每周至少巡檢兩次。設(shè)備巡視周期表如下表所示。

由表中可看出，整站設(shè)備巡視采用差異化交叉補(bǔ)位進(jìn)行巡視，充分利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，補(bǔ)充巡視盲點(diǎn)，同時(shí)為促進(jìn)運(yùn)維人員深入掌握設(shè)備狀況，提升專業(yè)技術(shù)水平和設(shè)備管理水平，適應(yīng)“運(yùn)維一體”管理需要，落實(shí)“設(shè)備主人制”，增加專家特訓(xùn)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，全面、全方位、全過程提升發(fā)現(xiàn)問題的能力和設(shè)備巡視管控能力。

表 設(shè)備巡視周期表

通過對(duì)比機(jī)器人和人工巡視路線可發(fā)現(xiàn)，兩者每天的巡視范圍各不相同，形成互補(bǔ)。在充分保證整體巡視范圍和效果的前提下，減少了人工巡視次數(shù)和巡視工作量。在換流站少人值守的情況下，更有利于將有限的人員精力集中到設(shè)備巡視中，提升設(shè)備巡視有效性和針對(duì)性。圖5和圖6分別為實(shí)際應(yīng)用中機(jī)器人巡視和接地極無線視頻監(jiān)控。

圖5 機(jī)器人巡視圖

4 實(shí)施效果

4.1 掃除巡視盲區(qū)，提升巡視效率

通過合理規(guī)劃?rùn)C(jī)器人巡視路線，定時(shí)對(duì)室外一次設(shè)備進(jìn)行巡視，智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)及專家審核能及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏油、外觀損壞、瓷瓶破裂等設(shè)備異常狀況，彌補(bǔ)了高空攝像頭無法巡視到的設(shè)備死角，緩解了少人值守的設(shè)備巡視頻率和巡視壓力。通過遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控巡視能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)充油設(shè)備漏油、外觀損壞、瓷瓶破裂等設(shè)備異常狀況，彌補(bǔ)運(yùn)維人員巡視和智能機(jī)器人巡視的高位盲區(qū)。圖7為閥廳紅外在線監(jiān)測(cè)畫面。

圖6 接地極無線視頻監(jiān)控圖

圖7 閥廳紅外在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示畫面

以日常設(shè)備巡視為例，實(shí)施新的巡視模式以前，每天現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡視、全站設(shè)備巡視及數(shù)據(jù)抄錄需要42工時(shí)，采用新巡視模式后，只需18工時(shí)，工時(shí)工作量較以前下降了57%。

4.2 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)巡視，提升發(fā)現(xiàn)能力

相對(duì)傳統(tǒng)的人工巡視，智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)σ淮卧O(shè)備本體以及設(shè)備連接頭等的溫度、SF6氣體壓力等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，并采用同類分析、三相設(shè)備對(duì)比及歷史趨勢(shì)分析等手段，對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的判別和自動(dòng)報(bào)警，并以全自主、本地或遠(yuǎn)方遙控模式代替或輔助人工進(jìn)行換流站巡檢。

遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)盤系統(tǒng)等輔助監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用使得換流站運(yùn)維工作運(yùn)轉(zhuǎn)更加的高效，更能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌、關(guān)聯(lián)，減少運(yùn)維重復(fù)性工作、以及數(shù)據(jù)不對(duì)稱、不完整、抄錄不及時(shí)等問題，保證換流站設(shè)備管理的合理性和數(shù)據(jù)鏈的暢通，使得換流站設(shè)備缺陷、隱患處理更及時(shí)，提高系統(tǒng)可靠性，帶來顯著效益[5]。

4.3 差異+專業(yè)化巡視，實(shí)現(xiàn)巡視全覆蓋

“人+機(jī)+器+物”協(xié)同合作，差異化、視頻化和專業(yè)化巡視應(yīng)用。最終達(dá)到促使換流變/變電站設(shè)備巡視的規(guī)范化、自動(dòng)化和智能化，設(shè)備巡視的全方位、全覆蓋、全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，做到設(shè)備巡視的精益化和互動(dòng)化，提升設(shè)備巡視質(zhì)量。

5 持續(xù)改進(jìn)措施

5.1 拓展智能機(jī)器人功能

跟蹤智能機(jī)器人新巡視模式的應(yīng)用情況和功能拓展，如添加紫外測(cè)溫、設(shè)備局部放電檢測(cè)等新“武器”，增強(qiáng)設(shè)備診斷分析和儀表儀器在線數(shù)據(jù)抄錄功能；探討研發(fā)室內(nèi)智能機(jī)器人移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、換流站少人值守工作順利實(shí)施提供幫助。

5.2 拓展圖像監(jiān)控系統(tǒng)功能

進(jìn)一步拓展圖像監(jiān)控系統(tǒng)的功能，優(yōu)化攝像頭配置，增加定期自動(dòng)紅外測(cè)溫功能，達(dá)到對(duì)設(shè)備狀態(tài)（開關(guān)、刀閘狀態(tài)）和輔助設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)視、發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)報(bào)警、提醒監(jiān)控人員。圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)、刀閘等設(shè)備的操作聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備操作后實(shí)際位置的遠(yuǎn)程查看；電子圍欄監(jiān)視系統(tǒng)與當(dāng)?shù)嘏沙鏊M(jìn)行告警聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)換流站/變電站安保的快速響應(yīng)[6]。

5.3 拓展在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

繼續(xù)引進(jìn)和完善后臺(tái)監(jiān)控裝置，如添加500kV開關(guān)、避雷器動(dòng)作次數(shù)在線監(jiān)測(cè)功能，同時(shí)采用技術(shù)手段將分散式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞到集控中心，以便于對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、分析和監(jiān)視[4]。

5.4 開發(fā)智能監(jiān)盤機(jī)器人

研發(fā)智能監(jiān)盤機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對(duì)換流站運(yùn)行人員工作站事件記錄、系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)時(shí)攝像掃描、智能分析、告警提示和短信聯(lián)動(dòng)發(fā)送功能，減輕運(yùn)維人員的監(jiān)盤負(fù)擔(dān)，提升應(yīng)急處置效率和正確性。

6 結(jié)束語

本文在總結(jié)直流換流站設(shè)備缺陷及特征的基礎(chǔ)上，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)、巡檢機(jī)器人、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等有機(jī)物聯(lián)，搭建換流站設(shè)備巡視管理平臺(tái)。同時(shí)將安全文化、安全監(jiān)督融入深化到日常設(shè)備巡視中，最終達(dá)到“人+機(jī)+器+物”協(xié)同合作，差異化和專業(yè)化巡視相結(jié)合，提升換流站運(yùn)維人員設(shè)備巡視、操作和監(jiān)控管理水平，為推進(jìn)換流站向智能化、數(shù)字化發(fā)展提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用參考價(jià)值。