邱獻(xiàn)康

摘要：2019年以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)公司著力解決運(yùn)檢突出問(wèn)題，推動(dòng)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(jìn)技術(shù)開展試點(diǎn)智慧變電站建設(shè)。遠(yuǎn)程智能巡視技術(shù)解決了運(yùn)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(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期“本質(zhì)安全、先進(jìn)實(shí)用、面向一線、運(yùn)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效推動(dòng)了變電設(shè)備智能升級(jí)。

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

一、設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

近年來(lái)，變電站數(shù)量相對(duì)運(yùn)維人員數(shù)量顯著增長(zhǎng)，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(diǎn)：

運(yùn)維工作繁重：日常運(yùn)維工作繁重且有一定人員風(fēng)險(xiǎn) ;

漏檢難以避免：人工運(yùn)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(duì)比分析非實(shí)時(shí)：人工抄錄電氣運(yùn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量和對(duì)比分析時(shí)效不高，系統(tǒng)間相互獨(dú)立：系統(tǒng)相互獨(dú)立，平臺(tái)繁多，不具備主輔設(shè)備與視頻智能聯(lián)動(dòng);

遠(yuǎn)程監(jiān)控不足：運(yùn)維人員無(wú)法在遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)獲取站內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)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(jí)，通過(guò)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(yùn)維巡視工作的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)變電站視頻系統(tǒng)主要針對(duì)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(duì)在線智能巡視進(jìn)行相應(yīng)的點(diǎn)位優(yōu)化和設(shè)計(jì)，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(diǎn)和布局典型設(shè)計(jì)，以及室內(nèi)二次設(shè)備巡視特點(diǎn)，設(shè)計(jì)變電站攝像頭智能巡視設(shè)計(jì)方案。

二、設(shè)計(jì)預(yù)期

2.1 對(duì)站內(nèi)表計(jì)、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(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)及識(shí)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(shí)別準(zhǔn)確率90%以上;

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

2.3 對(duì)變電站內(nèi)的易發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，超限主動(dòng)告警;

2.4 對(duì)變電站內(nèi)的關(guān)鍵點(diǎn)（如瓦斯繼電器、斷路器投切位）進(jìn)行多重監(jiān)測(cè)，在告警判據(jù)中進(jìn)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(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，分析項(xiàng)包括監(jiān)測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)站內(nèi)火災(zāi)并報(bào)警，定位火源;

2.7 對(duì)變電站內(nèi)的環(huán)境量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)量超標(biāo)情況下及時(shí)告警。

三、設(shè)計(jì)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(jìn)、系統(tǒng)實(shí)用、結(jié)構(gòu)合理、產(chǎn)品主流、低成本、低維護(hù)量作為基本建設(shè)原則來(lái)規(guī)劃系統(tǒng)的整體構(gòu)架，具備良好的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性。

四、設(shè)計(jì)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(jī)、智能分析主機(jī)、輪式機(jī)器人、掛軌機(jī)器人、攝像機(jī)、無(wú)人機(jī)及聲紋監(jiān)測(cè)裝置等組成。巡視主機(jī)下發(fā)控制、巡視任務(wù)等指令，由機(jī)器人、攝像機(jī)和無(wú)人機(jī)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(jī);巡視主機(jī)與智能分析主機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，形成巡視結(jié)果和巡視報(bào)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(cè)數(shù)據(jù)與動(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，再加上在線監(jiān)測(cè)、消防、安防、動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù)等接入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)變電站的智能巡視和數(shù)據(jù)分析功能，具體功能項(xiàng)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(jī)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(jī)、硬盤錄像機(jī)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(hào)丟失、圖像模糊、對(duì)比度低、圖像過(guò)亮、圖像過(guò)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(dòng)、場(chǎng)景變更等;支持采集的運(yùn)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(jìn)度、啟動(dòng)時(shí)間等。

4.2.1.3 傳感器數(shù)據(jù)采集

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

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(hù)裝置、儲(chǔ)油柜等設(shè)備部位的分析。支持?jǐn)嗦菲鞯谋倔w、操動(dòng)機(jī)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(dòng)部分、基座、機(jī)械閉鎖及限位部分、操動(dòng)機(jī)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(chǔ)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(jìn)線斷路器、分段斷路器、饋線斷路器、切換把手、自動(dòng)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(jì)、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(guò)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警，智能視頻分析系統(tǒng)能讀取儀表讀數(shù)并自動(dòng)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(diǎn)位信息以及月、周、日、小時(shí)等不同時(shí)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(xiàng)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(xiàng)巡視包括設(shè)備紅外測(cè)溫、油位油溫表抄錄、避雷器表計(jì)抄錄、SF6 壓力表抄錄、液壓表抄錄、位置狀態(tài)識(shí)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(guò)濾視頻監(jiān)控設(shè)備;支持通過(guò)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(shí)物ID、缺陷類別、告警等級(jí)、缺陷或異常圖像（已標(biāo)注出具體缺陷或異常位置）和實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)控畫面鏈接快捷跳轉(zhuǎn)，可人工查看告警設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，人工核查告警信息是否屬實(shí)，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(duì)比分析、生成歷史曲線等功能，并可根據(jù)需要生成分析報(bào)告。

4.2.7 配置管理

支持通過(guò)巡視主機(jī)配置告警閾值、巡視計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)巡視點(diǎn)位庫(kù)等信息。

五、設(shè)備部署原則

5.1 攝像頭部署原則

使用云臺(tái)機(jī)型全面覆蓋表計(jì)和開關(guān)分合位，對(duì)于盲區(qū)補(bǔ)充微型攝像頭或者固定槍機(jī);對(duì)于因光線變化或者角度問(wèn)題而容易引起識(shí)別不準(zhǔn)或者不可識(shí)別的部位，使用多臺(tái)設(shè)備，多角度兼顧的原則;測(cè)溫機(jī)型實(shí)現(xiàn)主設(shè)備易發(fā)熱點(diǎn)全覆蓋;對(duì)于設(shè)備外觀，人員行為、著裝，柜門分合等使用高清球機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

5.2 傳感器部署原則

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

結(jié)束語(yǔ)：

變電站遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)利用高清視頻，紅外視頻實(shí)現(xiàn)變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，再加上在線監(jiān)測(cè)、消防、安防、動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù)等接入數(shù)據(jù)，實(shí)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(qiáng)的實(shí)時(shí)智能分析能力，能輔助運(yùn)檢人員對(duì)各種變電站的重要設(shè)備進(jìn)行運(yùn)檢檢測(cè)，能大大減輕運(yùn)檢工作人員的日常工作量。

參考文獻(xiàn)

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