變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)研究

陳英塘

[摘 ? ?要 ]當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活對(duì)電力資源的需求越來(lái)越大，在服務(wù)上也提出了更高的要求，向著多元化方向發(fā)展。為了滿(mǎn)足供電需求，電力行業(yè)不斷進(jìn)行著智能化和自動(dòng)化革新改造，變配電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，也要確保運(yùn)行的安全穩(wěn)定。因此，變配電系統(tǒng)引入一系列運(yùn)維措施，確保供電服務(wù)的正常推行。其中，變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)有效提升電力設(shè)備的運(yùn)維管理水平，確保資源有效利用。

[關(guān)鍵詞]變配電設(shè)備;運(yùn)行維護(hù);可視化監(jiān)控系統(tǒng)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）07–000–03

[Abstract]With the continuous development of my country's economy， people's production and life demand for power resources is increasing， and higher requirements are also put forward in services， which are developing in a diversified direction. In order to meet the demand for power supply， the power industry is constantly carrying out intelligent and automated innovations. While the scale of the power distribution system continues to expand， it must also ensure safe and stable operation. Therefore， the transformation and distribution system introduces a series of operation and maintenance measures to ensure the normal implementation of power supply services. Among them， the visual monitoring system for power transformation and distribution operation and maintenance effectively improves the operation and maintenance management level of power equipment and ensures the effective use of resources.

[Keywords]transformation and distribution equipment; operation and maintenance; visual monitoring system

當(dāng)前，我國(guó)的電力系統(tǒng)不斷擴(kuò)大規(guī)模，為了確保供電質(zhì)量，電力系統(tǒng)運(yùn)維管理的智能化和自動(dòng)化水平依托新技術(shù)發(fā)展不斷提高。隨著可視化監(jiān)控系統(tǒng)在變配電運(yùn)維工作中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的被動(dòng)監(jiān)控模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)維工作的需求。以智能化監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出符合當(dāng)前變配電設(shè)備運(yùn)維需求的可視化監(jiān)控系統(tǒng)。采用智能化處理方式，快速搜集、傳遞和處理信息，供運(yùn)維人員查閱數(shù)據(jù)。應(yīng)用可視化監(jiān)控系統(tǒng)的變配電設(shè)備能夠更安全穩(wěn)定地工作，提高運(yùn)維人員對(duì)變配電系統(tǒng)的管理效率。

1 變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)原理

變配電系統(tǒng)是變電裝置和輸配電線(xiàn)共同組成的，包含變電、配電和輸電環(huán)節(jié)的整體供電運(yùn)行系統(tǒng)。我國(guó)當(dāng)前的智能電網(wǎng)將信息系統(tǒng)運(yùn)用到變配電網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建新型變配電系統(tǒng)，讓變配電工作具備更好的可操控性，并且可以通過(guò)可視化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，解決傳統(tǒng)變配電系統(tǒng)安全性分析困難、互動(dòng)性較差、資源利用率較低等固有問(wèn)題。

變配電運(yùn)維可視化系統(tǒng)具備自適應(yīng)、自調(diào)節(jié)能力，可以在自動(dòng)運(yùn)行條件下，對(duì)智能視頻和數(shù)據(jù)進(jìn)行全天監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析變配電設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防管理。可視化監(jiān)控系統(tǒng)由攝像頭、采集裝置、分析裝置、監(jiān)管裝置、NVR等設(shè)備構(gòu)成?？梢韵蜻\(yùn)維人員展示所有變配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)調(diào)取相應(yīng)數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)故障報(bào)警，可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析，將報(bào)警信息傳遞給主機(jī)，主機(jī)指揮攝像頭自動(dòng)攝像，同時(shí)發(fā)出蜂鳴音提示運(yùn)維人員進(jìn)行維修操作。如果變配電運(yùn)維設(shè)備出現(xiàn)故障，根據(jù)故障類(lèi)別可以將信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)分析設(shè)備。數(shù)據(jù)分析裝置接收到信號(hào)后可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果傳遞給監(jiān)管裝置，直接將監(jiān)控情況顯示在人機(jī)交互設(shè)備上。系統(tǒng)可以對(duì)故障問(wèn)題作出警告，也可以根據(jù)設(shè)定，將故障問(wèn)題通過(guò)通訊設(shè)備通知給運(yùn)維人員，運(yùn)維人員可以在通訊設(shè)備上直接控制設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)?？梢暬O(jiān)控系統(tǒng)所有設(shè)備均要做好接地措施，并且具備抗干擾能力，可以抵御電磁干擾，環(huán)境因素干擾等問(wèn)題。

2 變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 前端監(jiān)控設(shè)備

可視化監(jiān)控系統(tǒng)的前端監(jiān)控設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的根本。該部分由攝像頭、報(bào)警檢測(cè)設(shè)備、各類(lèi)傳感器或儀表裝置，監(jiān)視器、解碼器構(gòu)成。通過(guò)光纖傳輸或者4G/5G等無(wú)線(xiàn)傳輸方式，與監(jiān)控系統(tǒng)建立起有效通信鏈路，對(duì)變配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控，并與視頻和數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行信息傳遞，將采集到的視頻和數(shù)據(jù)引入到主機(jī)。可視化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控面積較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)較多，并且各個(gè)區(qū)域的監(jiān)控需求不同，在選擇攝像頭和采集器裝置時(shí)要根據(jù)實(shí)際使用的場(chǎng)所的監(jiān)控需求進(jìn)行選擇。

2.2 數(shù)據(jù)處理設(shè)備

數(shù)據(jù)處理部分和前端的監(jiān)控設(shè)備以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備連接并發(fā)生信息傳遞，對(duì)前端監(jiān)控設(shè)備獲取的圖像和數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，可以做到實(shí)時(shí)處理。數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到云端存儲(chǔ)器保存，并且將處理后的數(shù)值、曲線(xiàn)等分析結(jié)果直觀地展示給運(yùn)維人員。可視化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍廣，監(jiān)控點(diǎn)較多，設(shè)備復(fù)雜，前端采集的視頻和運(yùn)行數(shù)據(jù)量非常大，可以采用以下方法進(jìn)行管理：（1）運(yùn)用模式識(shí)別對(duì)前端監(jiān)控設(shè)備傳回的信息進(jìn)行建模，專(zhuān)門(mén)針對(duì)選定的信號(hào)來(lái)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析;（2）運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，將各個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉協(xié)同，找到不同的運(yùn)行情況或者運(yùn)維情況之間的關(guān)聯(lián)，做好故障預(yù)警，并且改進(jìn)數(shù)據(jù)分析的模型和方法，做好數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以備完成運(yùn)維活動(dòng)后進(jìn)行取證，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控活動(dòng)的智能化[1]。數(shù)據(jù)處理部分可以結(jié)合配變電運(yùn)維站點(diǎn)的分布情況，系統(tǒng)通過(guò)BIM三維立體圖匯總變電所數(shù)量與地理位置，展示各項(xiàng)參數(shù)。并對(duì)每個(gè)變電所的各類(lèi)基本信息、建筑情況、運(yùn)行狀態(tài)等均可以通過(guò)可視化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。另外，可以實(shí)時(shí)采集監(jiān)控儀表的各類(lèi)數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率、諧波、溫度等，并且通過(guò)直觀的圖表模式呈現(xiàn)。系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)所有監(jiān)控儀表在不同時(shí)間段內(nèi)的用電量，并且進(jìn)行占比分析。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到越限問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，可以用警報(bào)聲、短信或微信等方式告知運(yùn)維人員。

2.3 云端設(shè)備

云端設(shè)備采用集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式存儲(chǔ)管理等手段，將系統(tǒng)中的多種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行虛擬化，實(shí)現(xiàn)整體化運(yùn)作。從外部看就像是一臺(tái)設(shè)備在工作，屬于依托于網(wǎng)絡(luò)的新型存儲(chǔ)技術(shù)。變配電系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)活動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是非常大的，并且要求保存一定時(shí)限，如果存儲(chǔ)在硬盤(pán)中，則需要配備的硬盤(pán)過(guò)于龐大，浪費(fèi)資源。因此可視化監(jiān)控設(shè)備將所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，解決信息量過(guò)大和冗余的問(wèn)題，并且只要可以聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)維人員就可以在任何位置和時(shí)間從云端調(diào)用各類(lèi)數(shù)據(jù)[2]。

2.4 可視化監(jiān)控設(shè)備與傳統(tǒng)監(jiān)控模式的區(qū)別

變配電設(shè)備的運(yùn)維工作使用的傳統(tǒng)監(jiān)控方式主要是依靠人工查看視頻及現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備的方式來(lái)進(jìn)行，運(yùn)維人員需要排好工作時(shí)間，連續(xù)不斷地從視頻或現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)來(lái)了解設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)人的依賴(lài)較大，是否能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題很多時(shí)候依靠運(yùn)維人員的經(jīng)驗(yàn)。變配電設(shè)備的各類(lèi)信息是非常龐雜的，可以提供給運(yùn)維人員的可供分析的直接數(shù)據(jù)非常少，運(yùn)維人員也很難從碎片化的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這些問(wèn)題給變配電運(yùn)維工作帶來(lái)了很多困難。運(yùn)維人員想要監(jiān)控某個(gè)特定對(duì)象需要自行從大量監(jiān)控視頻中尋找，容易因?yàn)槠诙l(fā)生信息錯(cuò)漏，也很難對(duì)突發(fā)的重大事件做好實(shí)時(shí)處理[3]。

而可視化監(jiān)控系統(tǒng)不依靠人工監(jiān)測(cè)，不依賴(lài)人的經(jīng)驗(yàn)和身體狀況，不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題?？梢暬O(jiān)控系統(tǒng)依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，將多種技術(shù)綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變配電運(yùn)維的遠(yuǎn)程監(jiān)控。一旦發(fā)生了重大事件，系統(tǒng)會(huì)馬上發(fā)出警報(bào)并且通過(guò)多種方式報(bào)告給運(yùn)維人員，運(yùn)維人員可以趕往現(xiàn)場(chǎng)做好處理。這種監(jiān)控方式對(duì)人力資源的利用更加高效，能夠確保設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定，提高電力設(shè)備的運(yùn)行效率，提高發(fā)電廠整體管理水平[4]。

3 可視化監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

可視化監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電運(yùn)維工作的有效支持，能夠確保區(qū)域的視頻監(jiān)控、警報(bào)警戒、值崗、數(shù)據(jù)采集、故障檢查等各項(xiàng)功能。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的攝像頭，系統(tǒng)可以根據(jù)運(yùn)維人員的設(shè)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同精度的采集，并將數(shù)據(jù)傳遞到處理中心，選取合理的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的設(shè)備可疑問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別。在“值崗”功能中，如果值崗人員在特定值崗時(shí)間內(nèi)遲到早退，或者長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)，則可視化監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的條件將現(xiàn)場(chǎng)圖片保存到值崗人員的電子工作記錄中[5]。

可視化監(jiān)控設(shè)備對(duì)于傳回到數(shù)據(jù)處理中心的各類(lèi)變配電運(yùn)維數(shù)據(jù)，包括視頻、音頻、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等可以進(jìn)行三維立體圖直觀顯示，也能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題，并且提出預(yù)警，做出分析報(bào)告，直觀呈現(xiàn)給運(yùn)維人員查看。運(yùn)維人員可以通過(guò)數(shù)據(jù)迅速分析現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題，如異常原因、異常次數(shù)、緊急情況等。根據(jù)數(shù)據(jù)分析反映的問(wèn)題，運(yùn)維人員可以對(duì)監(jiān)控方案、變配電運(yùn)維的部分設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，提高資源利用率，以最少的資源完成對(duì)變配電運(yùn)維情況的監(jiān)控和管理。

多數(shù)變配電設(shè)備目前已經(jīng)采用巡檢人員定期巡視的形式，必須24h值守，設(shè)備房中集成了大量電氣設(shè)備。通過(guò)可視化監(jiān)控設(shè)備可以對(duì)設(shè)備區(qū)域進(jìn)行觀察監(jiān)測(cè)，以及具體設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、配電柜信息、接線(xiàn)圖、環(huán)境參數(shù)等一同呈現(xiàn)出來(lái)進(jìn)行管理，確保設(shè)備區(qū)域的安全和設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定。

設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫濕度、煙感、消防系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等，也可以通過(guò)三維可視化場(chǎng)景呈現(xiàn)在人機(jī)交互設(shè)備上，大大提高了配電系統(tǒng)的可控性，讓運(yùn)維人員對(duì)環(huán)境條件一目了然[6]。

對(duì)于細(xì)致的設(shè)備管理，例如配電柜的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)微型攝像頭及各類(lèi)傳感器，實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控，幫助運(yùn)維人員了解配電柜的運(yùn)行情況，包括斷路器觸頭狀況、電壓、電流、絕緣情況等參數(shù)，以及變配電站內(nèi)變壓器的各項(xiàng)信息，該信息直接影響配電系統(tǒng)下一步連接設(shè)備的運(yùn)行。

變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)的使用，大大提高了供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。很多變配電設(shè)備需要連續(xù)不間斷地運(yùn)行，很多設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境特殊，依靠傳統(tǒng)監(jiān)控方式難以滿(mǎn)足監(jiān)控需求?？梢暬O(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)控地區(qū)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且具備學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，如果某些異常出現(xiàn)得較多，則監(jiān)控系統(tǒng)能夠提前進(jìn)行預(yù)警，提醒運(yùn)維人員先期防范。在實(shí)際使用過(guò)程中，可視化監(jiān)控系統(tǒng)也可以根據(jù)運(yùn)行實(shí)際條件，進(jìn)行各類(lèi)操作，能夠靈活應(yīng)對(duì)各個(gè)監(jiān)控區(qū)域的實(shí)際情況。因?yàn)椴捎玫氖怯?jì)算機(jī)，節(jié)省人力的同時(shí)能夠確保工作效率和工作效果。

4 結(jié)語(yǔ)

變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電區(qū)域的視頻監(jiān)控、警報(bào)警戒、值崗、數(shù)據(jù)采集、故障檢查等功能，滿(mǎn)足變配電系統(tǒng)的日常運(yùn)行及檢測(cè)需求?？梢暬O(jiān)控系統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)分析功能可以確保對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的管理和分析，為配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)提供支持。結(jié)合變配電系統(tǒng)設(shè)備的工作特點(diǎn)，對(duì)變配電運(yùn)維可視化進(jìn)行了研究分析，提高變配電運(yùn)維工作的資源利用率，運(yùn)用更加智能化的方式處理日常工作，確保配網(wǎng)供電的安全穩(wěn)定。變配電運(yùn)維可視化監(jiān)控系統(tǒng)讓變配電運(yùn)維工作的智能化和自動(dòng)化水平得以提高，在當(dāng)前屬于較為先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用這一技術(shù)加強(qiáng)變配電運(yùn)維工作，從設(shè)備管理、人員管理、運(yùn)維管理等多個(gè)方面提升變配電管理水平，實(shí)現(xiàn)我國(guó)變配電工作的技術(shù)飛躍。

參考文獻(xiàn)

[1] 李立群，朱同心，李建燁，等.建筑智能配網(wǎng)的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2018，9（11）：17-20，23.

[2] 王肅，李向奎，武剛，等.配電線(xiàn)路遠(yuǎn)程可視化綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)電業(yè)（技術(shù)版），2013（5）：18-21.

[3] 石磊，王利猛，李輝，等.可視化的配電變壓器運(yùn)行監(jiān)控與分析系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（6）：44-48.

[4] 劉永亮，牟磊，陳先凱，等.基于三維可視化的變電站運(yùn)檢技術(shù)研究及應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，28（26）：28，30.

[5] 趙浩然，劉檢華，熊輝，等.面向數(shù)字孿生車(chē)間的三維可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控方法[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2019，25（6）：1432-1443.

[6] 程佳妮，郭亨波.三維可視化運(yùn)維平臺(tái)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2019（9）：13-18.

[7] 王勇，韓少曉，尚力，等.智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)新型體系架構(gòu)研究與實(shí)踐[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019，47（8）：151.

[8] 劉紅軍，管荑，朱玉錦，等.智能變電站間隔集群測(cè)控模式下的運(yùn)維體系研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2020，48（7）：159-165.

[9] 楊易.淺談視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在變電站智能化運(yùn)維中的應(yīng)用[J].數(shù)字化用戶(hù)，2018，24（52）：34.

[10] 普朝杉，張存李，何治海，等.配網(wǎng)可視化運(yùn)維管控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019（10）：52-53.