吳俊杰

（國網福建省電力有限公司廈門供電公司，福建 廈門 361006）

傳統(tǒng)的變電站巡檢方式為運維人員驅車到目標地之后，在變電站設備下方巡視通道上用望遠鏡或紅外測溫儀實施檢測，巡檢費時費力，智能化、數字化水平較低，巡檢耗時長，效率低；且設備區(qū)上方常存在巡視“死角、盲區(qū)”，人工巡視也存在故障異常響應速度慢等問題。針對人工巡檢的痛點難點，通過在變電站配置高清視頻、機器人、無人機3 類智能設備進行數據采集，構建變電站智能巡檢系統(tǒng)，提升設備巡檢智能化和數字化水平[1]。

1 系統(tǒng)組成

變電站智能聯合巡檢系統(tǒng)由高清視頻、機器人、無人機等前端感知設備和變電站站端智能巡視主機組成，各變電站立體聯合巡檢系統(tǒng)統(tǒng)一接入智能巡檢管理服務器，在智能巡檢管理服務器中部署遠程巡檢系統(tǒng)并與PMS 系統(tǒng)和智能分析主機實現數據交互，運維人員可遠程下發(fā)巡檢任務，靈活調用各變電站前端感知設備實現立體聯合巡檢[2]。智能聯合巡檢系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 智能聯合巡檢系統(tǒng)組成

在變電站聯合巡檢中高清視頻重點對觀測目標間隔的中、低處區(qū)域設備外觀進行巡檢，自動進行開關刀閘位置、表計油位示數識別，自動判別飄浮物、鳥巢等異物。每個點位的拍照圖譜和識別結果可以實時推送上窗，并對異常識別結果進行告警。

變電站內機器人主要負責對設備區(qū)各點位進行紅外測溫，同時補充高清視頻的盲區(qū)并對拍攝效果不佳的表計、油位、設備外觀等進行補充拍攝。巡檢過程中機器人同樣采用可見光和紅外雙鏡頭進行巡檢，并對所采集的巡視圖片和紅外圖譜溫度進行自動識別。機器人紅外成像功能也較為成熟，巡檢過程中紅外成像的溫寬可以實現自動調節(jié)，畫面可自動呈現最高溫、最低溫和平均溫度，圖片傳至后臺可自動對拍攝部位進行框圖并自動讀取紅外溫度。

無人機的角色主要是補充高清視頻和機器人的可見光巡視和紅外測溫盲區(qū)，完成變電站內目標間隔的中高處設備部件自主巡檢，重點包括高處引線接頭、絕緣子、門型構架、半高層設備、主變頂部等站內設備和建筑物[3]。

原3 類前端感知設備分屬3 個獨立平臺管理控制，通過系統(tǒng)資源整合，目前3 類遠程智能巡視設備均已接入智能巡視管理服務器中部署的遠程巡視系統(tǒng)。通過遠程巡視系統(tǒng)調用變電站內不同的前端感知設備進行聯合巡檢，也實現了與PMS 系統(tǒng)的雙向貫通。巡視過程中可以實時查看3 類智能巡視設備各自的巡視進度，每個點位的巡視結果可實時推送上窗，當巡視點位異常時可對異常實時查看，人工進行確認。

2 智能聯合巡檢策略

為提升智能聯合巡檢實用化程度，依據國家電網（運檢/3）828—2017《國家電網公司變電運維管理規(guī)定（試行）》規(guī)程規(guī)定，結合設備運維實際，將設備巡視需求分為3 個類別，具體如下。

設備巡視需求類別Ⅰ類（以下簡稱Ⅰ類）：即設備異常風險性大、設備巡視需求高的設備。設備Ⅰ類點位列入每次例行巡視，機器巡檢失敗，應由人工確認（優(yōu)先通過遠程方式確認）。

設備巡視需求類別Ⅱ類（以下簡稱Ⅱ類）：即設備突發(fā)異?？赡苄缘汀惓ｏL險性低，可采用差異化巡檢周期，但須在特定時段開展專項巡視的設備。設備Ⅱ類點位在技術條件滿足的情況下開展專項巡視，不列入例行巡視要求，機器巡檢盲區(qū)或巡檢失敗點位，可由下次人工巡視時確認。

設備巡視需求類別Ⅲ類（以下簡稱Ⅲ類）：即設備異常發(fā)展可能性低或具備其他遠方評價手段，可采用差異化巡視周期的設備。設備Ⅲ類點位智能巡視不做要求，由人工巡視時確認。

對于Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類巡視點位，變電站內Ⅰ類巡視點位應滿足100%巡視覆蓋；Ⅱ類巡視點位也應滿足100%巡視覆蓋，可結合現場實際情況對部分Ⅱ類巡視點位進行調整；Ⅲ類巡視點位在符合現場實際情況下應滿足最大化巡視覆蓋。

為滿足巡視點位覆蓋區(qū)要求，智能聯合巡檢點位設置綜合考慮設備類型、巡視類型、現場設備和道路布置方式等因素，滿足室內外一次設備、二次設備及輔助設施巡視全覆蓋要求，包括設備外觀、表計、狀態(tài)指示、變壓器（電抗器）聲音、二次屏柜、設備及接頭測溫、變電站周界、出入口、主控室、蓄電池室、保護室、消防室、電纜層等。

依托智能聯合巡檢系統(tǒng)配備的3 類巡視點位，運維人員可根據不同巡視類別、不同巡視對象合理選擇巡視點位，配置智能聯合巡檢方案，巡檢方案包括例行巡視、專項巡視（充油設備巡視、SF6設備抄表專項巡視等）、特殊巡視（惡劣天氣前后特巡、重要間隔保電特巡等）。

變電站各類智能聯合巡檢方案總體遵循“機巡為主、人巡為輔”的原則，考慮機器巡視各類終端（機器人、無人機、高清視頻）特性，如天氣適應性、續(xù)航能力、配屬攝像頭功能特性、自身工作穩(wěn)定性、對運行設備安全影響等。聯合巡檢系統(tǒng)總體要求為：

惡劣天氣減少機器人參與巡視頻率，杜絕無人機參與巡視，夜間巡視應盡量減少無人機巡視；

紅外測溫以機器人巡視為主，無人機為輔；

常規(guī)可見光巡視以高清視頻為主，無人機、機器人為輔；

主變區(qū)域、站內高處架構、一次設備頂端、站內高視角全景巡視等以無人機為主（具體以各電壓等級變電站實際情況而定）；

高清視頻、機器人巡視按點位匹配，無人機巡視按完整或部分區(qū)域做連貫匹配；

有條件的變電站，應適當考慮重點部分巡視同時匹配一主一備2 種機巡點位作為互補，互補原則為視頻系統(tǒng)>機器人>無人機；

各站須根據實際情況，梳理機巡盲區(qū)，并具體明確人工巡視具體補充點位；

為了最大限度地實現機巡，減少人工巡視工作量，人機協同巡視應遵循人工巡視應在機巡任務完成后啟動開展的原則，人工巡視內容及點位應包括機巡盲區(qū)、機巡異常點位、機巡缺陷及告警復核等。

3 應用成效

3.1 變電站巡視由人工巡視向機器巡檢方式改變

運檢隊伍面臨總量缺員和結構性缺員并存的嚴峻形勢，人員老齡化嚴重，設備規(guī)模持續(xù)增長與巡檢人員相對不足之間的矛盾日益突出；傳統(tǒng)人工巡檢作業(yè)受地形條件、環(huán)境因素、人員素質等多方面因素制約，存在巡檢效率低、巡視范圍不全面等問題。通過變電站智能聯合巡檢替代目前人工例行巡視、特殊巡視，改變以人工巡檢為主的電網運檢模式，這樣運維人員可將更多精力投入到現場安全管控、精益運維、分析診斷等全業(yè)務核心班組建設工作中，也緩解了設備規(guī)模持續(xù)增長與巡檢人員相對不足之間的矛盾。

3.2 提升變電站巡視效率

傳統(tǒng)的變電站巡視流程為運維人員驅車到達變電站后在變電站設備下方巡視通道上利用人眼、望遠鏡或紅外測溫儀實施檢測，巡視結束后回到主站進行巡視記錄登記、缺陷填報，實現巡視流程閉環(huán)。整個巡視流程復雜、耗時長，利用變電站智能聯合巡檢，不僅可節(jié)約人員來回路程，還能同時調用多個高清攝像頭、機器人和無人機對不同設備同時開展巡視，巡視效率得到顯著提升。從2022 年9 月開始，廈門供電公司利用變電站立體聯合巡檢進行變電站例行巡視，統(tǒng)計表明，220 kV 變電站的巡視時間由原來人工巡視123 min 下降到43 min，節(jié)省時間80 min；110 kV 變電站的巡視時間由原來人工巡視72 min 下降到27 min，節(jié)省時間45 min。

3.3 避免人工巡檢盲區(qū)

人工巡檢時人員主要在巡視通道上對設備進行檢測，受限于檢測距離、角度等因素，人工巡檢時對于部分設備部件常存在“死角、盲區(qū)”，特別是變電站上方主變附屬平臺、半高層設備、龍門架懸式絕緣子等高處設備。變電站立體聯合巡檢可調用無人機針對人工、機器人等地面巡視手段無法檢測清楚的點位檢測，立體聯合巡檢還能針對地面巡視薄弱點開展避雷針、絕緣子、半高層等站內高處設備頂部周期性巡視和紅外測溫等。

3.4 打破系統(tǒng)壁壘，實現巡視全流程數據貫通

高清攝像頭、機器人、無人機3 類智能巡視設備原先都有各自的一套巡檢系統(tǒng)，PMS 系統(tǒng)與高清攝像頭、機器人、無人機這3 類智能巡視系統(tǒng)存在技術壁壘，系統(tǒng)之間各自為戰(zhàn)，巡檢效率低。變電站智能聯合巡檢系統(tǒng)引入智能巡視管理服務器作為數據中轉站，實現與PMS 系統(tǒng)的雙向數據貫通，3類智能巡視通過局域網交換機接入遠程智能巡視主機。智能聯合巡檢體系實現PMS 系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、無人機系統(tǒng)多系統(tǒng)橫向數據貫通，具備變電站智能巡視任務全流程閉環(huán)管控能力，如圖2 所示。

圖2 巡視全流程數據貫通

3.5 構建圖像樣本庫，提升圖像識別率

原變電站圖像智能識別率較低，通過搭建圖像分析服務器收集各變電站巡視可見光和紅外測溫圖譜，構建圖像樣本庫，不斷迭代智能識別算法，提高設備缺陷等識別精度和研判水平，提升智能識別準確率。對于變電站內油位、SF6表計等識別率低的點位可配置多機型同時巡檢進行非同源冗余識別。目前，變電站內巡檢設備整體的圖像識別率由原來的50%提升至80%以上，鳥窩、飄浮物、外觀損壞、滲漏油等設備外觀缺陷識別準確率90%以上，如圖3 所示。

3.6 提升變電站設備巡視覆蓋率

原變電站智能巡視系統(tǒng)通常只采用高清攝像頭進行巡檢，受高清攝像頭安裝數量、位置的影響，變電站內Ⅰ類點位及部分重要的Ⅱ類無法智能巡檢全覆蓋。為提升變電站內智能巡檢覆蓋面，智能聯合巡檢配置高清攝像頭、機器人和無人機3 類智能巡視設備，通過可見光和紅外2 類傳感器，對變電站Ⅰ類及部分Ⅱ類重要巡視點位能實現非同源冗余巡視進行多角度覆蓋，提升巡視點位識別精準度。目前廈門供電公司立體聯合巡視系統(tǒng)均能實現Ⅰ類100%覆蓋，Ⅱ類點位80%覆蓋。運維人員可根據站內高清攝像頭、機器人、無人機的不同拍攝特點，明確各系統(tǒng)的巡檢優(yōu)勢和巡檢盲區(qū)，建立變電站設備巡視點位表。在有重疊的巡視區(qū)域，則按照高清攝像頭、機器人、無人機的優(yōu)先順序配置點位，形成高效、智能的巡檢方案。

4 結束語

變電站智能聯合巡檢是未來變電站的發(fā)展方向，利用變電站智能聯合巡檢系統(tǒng)開展巡視，能大大縮短巡檢時間，提高巡檢效率，減少人工成本，提高現場工作安全性、供電可靠性，切實保證現場工作安全可靠，提升供電服務質量和公司形象，具有良好的社會效益。