［摘 要］針對(duì)目前變電站運(yùn)行過程中存在的巡檢不及時(shí)、漏巡檢、故障判斷不準(zhǔn)、現(xiàn)場環(huán)境對(duì)人身安全存在隱患等問題，將監(jiān)測技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)感知、遠(yuǎn)程監(jiān)測、智能巡檢各種類型的變電設(shè)備，其架構(gòu)分為應(yīng)用端、通信端和服務(wù)端3 個(gè)層次。將該系統(tǒng)應(yīng)用于變電站的遠(yuǎn)程巡檢工作中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的遠(yuǎn)程圖像采集和聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變電站的智能巡檢，對(duì)出現(xiàn)問題的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，以進(jìn)行高效的處理。

［關(guān)鍵詞］變電站；遠(yuǎn)程；智能巡檢；系統(tǒng)研究

［中圖分類號(hào)］TM63 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）07–0018–03

1 變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)需求分析

基于智能化的設(shè)備和通訊能力，變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)具備精確獲取變電站的設(shè)備運(yùn)行狀況、時(shí)間、地理位置等信息功能，同時(shí)還應(yīng)具備預(yù)測設(shè)備運(yùn)行情況，并在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，做出正確預(yù)警的功能。因此，對(duì)變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)提出實(shí)時(shí)、可靠和智能化的要求。

系統(tǒng)需基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)/ 圖象，向服務(wù)端發(fā)送檢測信息，建立檢測方案，進(jìn)行檢測預(yù)警；需具有對(duì)設(shè)備進(jìn)行連接的能力，確定故障位置，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)及緊急程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的對(duì)策，從而達(dá)到遠(yuǎn)程智能巡視的目的。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

利用.net 框架和VS2018 的軟件， 對(duì)遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用B/S 3 層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中包括服務(wù)端、應(yīng)用端和通訊端3 個(gè)部分。服務(wù)端使用B/S 體系結(jié)構(gòu)、SSH 架構(gòu)、SQLServer2015。而通訊端則是以ASP.NET 為基礎(chǔ)，結(jié)合第三方庫以非同步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用端的主要用途是控制安裝在變電站現(xiàn)場的各種溫濕度傳感器、紅外熱成像設(shè)備、可見光成像設(shè)備等。作為系統(tǒng)的核心部分和功能執(zhí)行者，應(yīng)用端既可單獨(dú)運(yùn)行，也可以集群操作，即可在后臺(tái)對(duì)各種終端設(shè)備進(jìn)行一對(duì)一、多對(duì)一的控制。

2 變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 管理服務(wù)子系統(tǒng)

管理服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)初始化設(shè)置系統(tǒng)及裝置信息，制訂和啟動(dòng)巡視工作，執(zhí)行巡視記錄查詢、報(bào)警信息查詢等功能。

該系統(tǒng)按照工作人員的權(quán)限，設(shè)定用戶的登陸密碼，建立VPN，賦予不同人員訪問權(quán)限，并將裝置的基礎(chǔ)資料輸入，與智能裝置相對(duì)應(yīng)。通過對(duì)故障點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障部分或全部的監(jiān)控與追蹤，并將其具體的操作狀況記錄下來，向服務(wù)器反饋有關(guān)設(shè)備、輔助設(shè)備及測試設(shè)備的警報(bào)情況。管理服務(wù)子系統(tǒng)信息模型如圖1 所示。

圖1中，MS_User Login類實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的注冊認(rèn)證；MS_User Information 類用于保存系統(tǒng)中使用者的基本資料，其中包括姓名、身份、權(quán)限等；MS_DeviceInformation 類記錄設(shè)備基本信息和具體運(yùn)行參數(shù)信息，如各種軟、硬件信息、功能集合等；MS_main類是功能聚合類，現(xiàn)實(shí)可用功能，可單獨(dú)下載巡檢任務(wù)、啟動(dòng)巡檢任務(wù)，并將其上載到MES 中；MS_Polling 類用于巡檢模式的選取，有MS_auto_polling智能自動(dòng)巡檢模式、MS_manual_polling 人工巡檢模式；MS_Report 類包含巡檢內(nèi)容、巡檢狀態(tài)報(bào)告等功能；MS_Breakdown 類包含各種類型裝置警報(bào)和系統(tǒng)警報(bào)；使用MS_Time 類來獲得實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

2.2 通訊模塊

該系統(tǒng)利用WIA 網(wǎng)絡(luò)為各數(shù)據(jù)主體進(jìn)行通訊，并將各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，從而達(dá)到在兩個(gè)對(duì)等應(yīng)用實(shí)體之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。在客戶端使用客戶端服務(wù)器通訊方式，支持動(dòng)態(tài)非中間單播傳輸方式，使用Publisher Subscriber 方式預(yù)配置并定期發(fā)送數(shù)據(jù)，在突發(fā)情況下使用Report-Sink 通訊方式支持非周期性消息傳送。

WIA 的應(yīng)用程序?qū)涌芍С諦/S 通訊。由Client端向 B/S 端口傳送操作資源、操作動(dòng)作和內(nèi)容。B/S對(duì)所收到的消息進(jìn)行裝封處理，通過應(yīng)用子層中的數(shù)據(jù)傳送原語將封裝信息以及VCR_ID 提交至應(yīng)用子層，遵循Client-Server 的傳輸，并與服務(wù)器端的響應(yīng)信息相匹配。

開關(guān)柜溫度監(jiān)測終端與管理子系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程利用B/S 接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜溫度報(bào)告的修改。

開關(guān)柜溫度檢測終端通過切換數(shù)據(jù)和子模塊的信息建模實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)柜的監(jiān)測。通過B/S 界面對(duì)原始和目標(biāo)地址之間的虛擬通信關(guān)系進(jìn)行檢索，對(duì)探測數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。將已包裝好的B/S 架構(gòu)信息傳送至服務(wù)器側(cè)的WIA 應(yīng)用程序，并通過REPLY 服務(wù)對(duì)更改的消息進(jìn)行應(yīng)答。

2.3 遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)

2.3.1 狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)的工作流程是對(duì)變電站運(yùn)行的各種設(shè)施進(jìn)行智能化巡視。在收到監(jiān)控命令的情況下，測試裝置及儀表啟動(dòng)。利用紅外成像的聯(lián)機(jī)分析技術(shù)，得到一次裝置熱力圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障位置的準(zhǔn)確定位，以及對(duì)系統(tǒng)中異常值的實(shí)時(shí)傳輸和報(bào)警。利用實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)氣體成分、壓力、濃度、溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)超出設(shè)定的臨界值時(shí)，發(fā)出警告，并將其上載。對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電、阻抗的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并分析裝置工作狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行預(yù)警。開關(guān)柜的穩(wěn)定性測試主要用來探測開關(guān)觸點(diǎn)和電纜頭的位置，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。容性設(shè)備絕緣測試主要監(jiān)控電容式設(shè)備、蓄電池及直流屏幕的工作狀態(tài)，并對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警。

狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要是對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。其中的數(shù)據(jù)包含監(jiān)視數(shù)據(jù)庫類描述數(shù)據(jù)庫的特性；將紅外成像探測的信息，如溫度參數(shù)、紅外特征值等存儲(chǔ)在Infrared DetectionData 類中；SF6 Data 類儲(chǔ)存SF6 氣體含量、氣壓、微量水量；Capacititive Equipments Data 類別，儲(chǔ)存電容式初級(jí)裝置的資料，如變電站電流/ 電壓互感器、變壓器套管、電容、避雷器等，并記錄電容電流、避雷器電阻、系統(tǒng)電壓等資料。

2.3.2 智能輔助子系統(tǒng)

智能輔助子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)各種裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。當(dāng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，周圍的攝像機(jī)會(huì)將其與故障位置相連接，記錄其狀態(tài)，并將其上載到數(shù)據(jù)庫中。在收到監(jiān)測中心的控制命令后，該子系統(tǒng)按照指示的要求將攝像機(jī)轉(zhuǎn)向并進(jìn)行人工記錄。在開啟影像時(shí)，可針對(duì)不同的光照、氣溫等因素，開啟燈光補(bǔ)償或調(diào)解空調(diào)的工作方式，提高影像輸入的質(zhì)量。在該子系統(tǒng)中配置溫濕度和氣體濃度濃度探測器，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)溫度場、濕度場、污染物分布及濃度的監(jiān)控，并將相關(guān)信息傳輸至服務(wù)器。

該系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、安全防范等功能。其中包含遙控類型，如遙控?zé)艄狻⒖照{(diào)開關(guān)等。

2.3.3 報(bào)警廣播接口

當(dāng)變電站的某一裝置出現(xiàn)問題時(shí)，需通過廣播方式向全網(wǎng)進(jìn)行通告，以提醒當(dāng)值的工作人員。針對(duì)這種情況，遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警廣播界面，使報(bào)警信息能夠快速可靠地傳播。WIA 的應(yīng)用子層采用Report-Sink 的方式，通過將感知到的警報(bào)信息和相應(yīng)的業(yè)務(wù)子層的信息一起發(fā)送至用戶子層，同時(shí)，還提出基于Report-Sink 的數(shù)據(jù)流的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)無周期性的突發(fā)數(shù)據(jù)傳遞。在環(huán)境監(jiān)測進(jìn)程調(diào)用讀/救（R/S）信息界面實(shí)現(xiàn)警報(bào)監(jiān)視，并在WIA 中通過使用R/S 消息業(yè)務(wù)，將不必要的DLL 資源進(jìn)行刪除，并通過向系統(tǒng)中的各裝置進(jìn)行通告，以提示協(xié)同監(jiān)控。

3 變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)服務(wù)器操作系統(tǒng)為微軟Windows7或更高的操作系統(tǒng)，且網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為II8.0、IE8.0 或更高的瀏覽器。該系統(tǒng)的用戶端包含與互聯(lián)網(wǎng)相連接的計(jì)算機(jī)與手機(jī)，并采用微軟Windows 及以上的操作系統(tǒng)。

3.2 功能測試

為了方便驗(yàn)證，系統(tǒng)對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行IP 地址設(shè)定，通過服務(wù)器端嵌入式Web 服務(wù)器掛起，使用用戶端瀏覽器輸入服務(wù)器地址登入服務(wù)器。在系統(tǒng)登陸畫面上可輸入帳號(hào)和密碼，點(diǎn)擊登陸就可登陸到服務(wù)器。

在進(jìn)入系統(tǒng)的主界面后，系統(tǒng)分為巡檢、缺陷、設(shè)備和系統(tǒng)管理4 大功能。每一個(gè)功能模塊，又進(jìn)一步細(xì)分為各個(gè)子模塊。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站圖象信息的實(shí)時(shí)采集，能夠?qū)ρb置、儀表的工作狀況進(jìn)行分析。利用高分辨率攝像機(jī)與布置測點(diǎn)采集現(xiàn)場儀器的影像及數(shù)據(jù)。通過對(duì)被測物體表面的溫度進(jìn)行測量，以及對(duì)被測物體表面的溫度分布進(jìn)行分析，從而判斷出被測物體的溫度。將系統(tǒng)中的圖片及相關(guān)參數(shù)等數(shù)據(jù)一起傳送至監(jiān)控系統(tǒng)中，使用者可在巡檢系統(tǒng)中直觀地看到監(jiān)控結(jié)果。例如，對(duì)某一電抗器的紅外測溫過程中，可通過系統(tǒng)電抗器遠(yuǎn)程端獲取感應(yīng)器的最高溫度、最低溫度和中間溫度，并用不同色彩加以區(qū)別。一旦有某一相電抗器溫度值超出設(shè)定的數(shù)值，則會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的語音警報(bào)。

根據(jù)設(shè)備登記、電壓等級(jí)等信息，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并將故障信息以圖形方式顯示出來。使用者可瀏覽各變電站的工作狀況，其中包括故障設(shè)備、故障位置、故障狀況、現(xiàn)場巡視時(shí)所拍照的故障照片和故障處置進(jìn)度。運(yùn)維人員按照故障狀況進(jìn)行相應(yīng)處置，并及時(shí)將故障處置過程中出現(xiàn)的問題反饋給后臺(tái)進(jìn)行管理。

4 結(jié)束語

文章針對(duì)智能變電站的建設(shè)需求，提出了一種基于數(shù)據(jù)采集、通訊和應(yīng)用管理的遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)。通過對(duì)其進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，劃分管理服務(wù)子系統(tǒng)、通訊模塊和遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)3 部分。采用變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并進(jìn)行廣播式預(yù)警，可在預(yù)定時(shí)段對(duì)變電站各設(shè)備進(jìn)行巡視，并通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)行遠(yuǎn)距離的圖形數(shù)據(jù)采集與聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

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