變電站人工巡視智能替代解決方案設(shè)計

邱獻康

摘要：2019年以來，國家電網(wǎng)公司著力解決運檢突出問題，推動變電專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在前期智能變電站完善提升基礎(chǔ)上，按照采集數(shù)字化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、分析智能化的技術(shù)要求，應(yīng)用智能高壓設(shè)備、主輔一體化監(jiān)控、遠(yuǎn)程智能巡視等先進技術(shù)開展試點智慧變電站建設(shè)。遠(yuǎn)程智能巡視技術(shù)解決了運維人員主輔設(shè)備監(jiān)控能力缺失、低效重復(fù)性工作繁雜等諸多問題，達(dá)到了預(yù)期“本質(zhì)安全、先進實用、面向一線、運檢高效”的建設(shè)效果，為集控站與數(shù)字化班組建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)，有效推動了變電設(shè)備智能升級。

關(guān)鍵詞：智慧變電站;遠(yuǎn)程智能巡視;設(shè)計方案

一、設(shè)計現(xiàn)狀

近年來，變電站數(shù)量相對運維人員數(shù)量顯著增長，隨著精益化管理要求的不斷提高，設(shè)備巡視要求更加細(xì)致，人站比不足矛盾凸顯，變電人工巡視智能替代需求迫切，具體體現(xiàn)為以下幾點：

運維工作繁重：日常運維工作繁重且有一定人員風(fēng)險 ;

漏檢難以避免：人工運維的質(zhì)量和效率受人員主觀因素影響較大，漏檢、誤錄等疏忽難以避免;

對比分析非實時：人工抄錄電氣運行數(shù)據(jù)質(zhì)量和對比分析時效不高，系統(tǒng)間相互獨立：系統(tǒng)相互獨立，平臺繁多，不具備主輔設(shè)備與視頻智能聯(lián)動;

遠(yuǎn)程監(jiān)控不足：運維人員無法在遠(yuǎn)方實時獲取站內(nèi)電氣設(shè)備運行狀態(tài)信息;

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展升級，通過高清視頻系統(tǒng)開展設(shè)備遠(yuǎn)方巡視的條件日趨成熟，這也將成為變電運維巡視工作的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)變電站視頻系統(tǒng)主要針對安防、消防、設(shè)備整體外觀等畫面的概覽與視頻回看，攝像頭部署位置主要位于通道、出入口等部位，尚未開展針對在線智能巡視進行相應(yīng)的點位優(yōu)化和設(shè)計，本技術(shù)方案，根據(jù)變電站AIS、HGIS和GIS一次設(shè)備結(jié)構(gòu)特點和布局典型設(shè)計，以及室內(nèi)二次設(shè)備巡視特點，設(shè)計變電站攝像頭智能巡視設(shè)計方案。

二、設(shè)計預(yù)期

2.1 對站內(nèi)表計、開關(guān)分合位、狀態(tài)指示、設(shè)備缺陷（如套管漏油、裂紋等）柜門分合、異物搭掛、鳥巢、人員著裝及行為等進行視頻監(jiān)測及識別（開關(guān)分合數(shù)據(jù)可為后期一鍵順控建設(shè)提供依據(jù)），識別準(zhǔn)確率90%以上;

2.2 動環(huán)系統(tǒng)具備就地控制功能，在監(jiān)測量超過/低于閾值時，或者在滿足一定條件時，就地開啟風(fēng)機、空調(diào)、水泵等;

2.3 對變電站內(nèi)的易發(fā)熱點進行實時監(jiān)控，超限主動告警;

2.4 對變電站內(nèi)的關(guān)鍵點（如瓦斯繼電器、斷路器投切位）進行多重監(jiān)測，在告警判據(jù)中進行智能分析，給出可靠判斷結(jié)果，判別結(jié)果準(zhǔn)確率 90%以上;

2.5 對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，分析項包括監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)分析、一次設(shè)備健康狀況分析等，分析結(jié)果可靠性高。

2.6 可及時發(fā)現(xiàn)站內(nèi)火災(zāi)并報警，定位火源;

2.7 對變電站內(nèi)的環(huán)境量進行實時監(jiān)測，在監(jiān)測量超標(biāo)情況下及時告警。

三、設(shè)計原則

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以技術(shù)先進、系統(tǒng)實用、結(jié)構(gòu)合理、產(chǎn)品主流、低成本、低維護量作為基本建設(shè)原則來規(guī)劃系統(tǒng)的整體構(gòu)架，具備良好的可維護性、可擴展性。

四、設(shè)計方案

4.1 總體構(gòu)架

變電站遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)部署在變電站站端，主要由巡視主機、智能分析主機、輪式機器人、掛軌機器人、攝像機、無人機及聲紋監(jiān)測裝置等組成。巡視主機下發(fā)控制、巡視任務(wù)等指令，由機器人、攝像機和無人機開展室內(nèi)外設(shè)備聯(lián)合巡視作業(yè)，并將巡視數(shù)據(jù)、采集文件等上送到巡視主機;巡視主機與智能分析主機對采集的數(shù)據(jù)進行智能分析，形成巡視結(jié)果和巡視報告。巡視系統(tǒng)應(yīng)具備獲取與巡視相關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)與動力環(huán)境數(shù)據(jù)、與主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)智能聯(lián)動等功能。

4.2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)利用高清視頻，紅外視頻實現(xiàn)變電站的實時監(jiān)控，再加上在線監(jiān)測、消防、安防、動環(huán)數(shù)據(jù)等接入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)變電站的智能巡視和數(shù)據(jù)分析功能，具體功能項如下：

4.2.1 數(shù)據(jù)采集功能

4.2.1.1 巡視數(shù)據(jù)采集

采用攝像機等方式聯(lián)合采集巡視數(shù)據(jù)，巡視數(shù)據(jù)包括可見光視頻及圖像、紅外圖譜、音頻等。

4.2.1.2 狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

支持采集視頻攝像機、硬盤錄像機的工況信息，包括設(shè)備在線狀態(tài)等;支持采集圖像質(zhì)量信息，包括信號丟失、圖像模糊、對比度低、圖像過亮、圖像過暗、圖像偏色、噪聲干擾、條紋干擾、黑白圖像、視頻遮擋、畫面凍結(jié)、視頻劇變、視頻抖動、場景變更等;支持采集的運行信息，包括速度、里程、電池電量、位置信息等;支持采集任務(wù)執(zhí)行信息，包括任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)、任務(wù)進度、啟動時間等。

4.2.1.3 傳感器數(shù)據(jù)采集

電纜溝中動力電纜的溫度、溫升監(jiān)測;電纜溝中水位監(jiān)測;主變的聲紋監(jiān)測;開關(guān)柜室內(nèi)溫濕度監(jiān)測;環(huán)境溫濕度監(jiān)測;充氣室內(nèi)有害氣體監(jiān)測;站內(nèi)風(fēng)力風(fēng)向以及氣壓監(jiān)測。

4.2.2 數(shù)據(jù)分析功能

支持油浸式變壓器的本體及套管、分接開關(guān)、冷卻系統(tǒng)、非電量保護裝置、儲油柜等設(shè)備部位的分析。支持?jǐn)嗦菲鞯谋倔w、操動機構(gòu)等設(shè)備部位的分析。支持組合電器的本體、套管、匯控柜等設(shè)備部位的分析。支持隔離開關(guān)的導(dǎo)電部分、絕緣子、傳動部分、基座、機械閉鎖及限位部分、操動機構(gòu)等設(shè)備部位的分析。支持開關(guān)柜的本體外觀、面板、位置指示、壓力釋放裝置、SF6 密度繼電器（壓力表）、儲能指示、標(biāo)示牌等設(shè)備部位的分析。支持站用交流電源的電流表、電壓表、進線斷路器、分段斷路器、饋線斷路器、切換把手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、UPS裝置、備自投裝置、標(biāo)示牌等設(shè)備部位的分析。支持站用直流電源的蓄電池、充電裝置、饋線屏、事故照明屏等設(shè)備部位的分析。支持室外匯控柜的標(biāo)示牌、屏柜外觀、裝置外觀、液晶面板、指示燈、表計、切換把手、壓板、空氣開關(guān)等設(shè)備部位的分析。 當(dāng)儀表指針超過設(shè)定報警值時，觸發(fā)報警，智能視頻分析系統(tǒng)能讀取儀表讀數(shù)并自動記錄。

4.2.3 任務(wù)管理

支持遠(yuǎn)程同步任務(wù)功能，巡視任務(wù)內(nèi)容包括巡視點位信息以及月、周、日、小時等不同時間維度的巡視周期，巡視類型包括例行巡視、熄燈巡視、特殊巡視、專項巡視、自定義巡視等5類，其中，惡劣天氣特巡包括大風(fēng)、雷暴、霧霾（含毛毛雨、大霧等）、雨后、下雪、氣溫驟變（含低溫天氣）、高溫、冰雹、覆冰、沙塵暴等10 類;專項巡視包括設(shè)備紅外測溫、油位油溫表抄錄、避雷器表計抄錄、SF6 壓力表抄錄、液壓表抄錄、位置狀態(tài)識別抄錄等6類。

4.2.4 巡視監(jiān)控

支持以樹形列表方式顯示本單位設(shè)備資源信息，不同用戶根據(jù)權(quán)限顯示不同資源信息，以不同圖標(biāo)顯示不同設(shè)備類型;支持按照在線、離線等過濾視頻監(jiān)控設(shè)備;支持通過樹形導(dǎo)航調(diào)閱高清視頻和畫面。

4.2.5 巡視結(jié)果確認(rèn)

提供設(shè)備告警分析、告警查詢確認(rèn)、主接線展示、間隔展示功能，功能如下：

包括設(shè)備名稱、部件名稱、實物ID、缺陷類別、告警等級、缺陷或異常圖像（已標(biāo)注出具體缺陷或異常位置）和實時監(jiān)控畫面鏈接等7類信息;支持人工核查功能，支持告警信息的實時監(jiān)控畫面鏈接快捷跳轉(zhuǎn)，可人工查看告警設(shè)備實時監(jiān)控畫面，人工核查告警信息是否屬實，支持反饋意見錄入。

4.2.6 巡視結(jié)果分析

系統(tǒng)具備巡視數(shù)據(jù)對比分析、生成歷史曲線等功能，并可根據(jù)需要生成分析報告。

4.2.7 配置管理

支持通過巡視主機配置告警閾值、巡視計劃、標(biāo)準(zhǔn)巡視點位庫等信息。

五、設(shè)備部署原則

5.1 攝像頭部署原則

使用云臺機型全面覆蓋表計和開關(guān)分合位，對于盲區(qū)補充微型攝像頭或者固定槍機;對于因光線變化或者角度問題而容易引起識別不準(zhǔn)或者不可識別的部位，使用多臺設(shè)備，多角度兼顧的原則;測溫機型實現(xiàn)主設(shè)備易發(fā)熱點全覆蓋;對于設(shè)備外觀，人員行為、著裝，柜門分合等使用高清球機實現(xiàn)監(jiān)測。

5.2 傳感器部署原則

電纜溝中有動力電纜接頭區(qū)域部署測溫傳感器進行監(jiān)測;電纜溝中易積水區(qū)域使用水位傳感器進行監(jiān)測，水位傳感器在一條主溝內(nèi)部署不少于 2 個; 對于開關(guān)柜室或者 GIS 室內(nèi)的有害氣體進行監(jiān)測，傳感器部署在多個點位，實現(xiàn)室內(nèi)有害氣體濃度全面監(jiān)測; 對于整站風(fēng)力風(fēng)向氣壓的監(jiān)測，選取屋頂或者墻頂部署傳感器。

結(jié)束語：

變電站遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)利用高清視頻，紅外視頻實現(xiàn)變電站的實時監(jiān)控，再加上在線監(jiān)測、消防、安防、動環(huán)數(shù)據(jù)等接入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)變電站的智能巡視和數(shù)據(jù)分析功能。

變電站遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)有高度的可靠性和工作的連續(xù)性，具有很強的實時智能分析能力，能輔助運檢人員對各種變電站的重要設(shè)備進行運檢檢測，能大大減輕運檢工作人員的日常工作量。

參考文獻

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