变配电运维可视化监控系统研究

陈英塘

[摘    要 ]当前，我国经济不断发展，人们的生产生活对电力资源的需求越来越大，在服务上也提出了更高的要求，向着多元化方向发展。为了满足供电需求，电力行业不断进行着智能化和自动化革新改造，变配电系统规模不断扩大的同时，也要确保运行的安全稳定。因此，变配电系统引入一系列运维措施，确保供电服务的正常推行。其中，变配电运维可视化监控系统有效提升电力设备的运维管理水平，确保资源有效利用。

[关键词]变配电设备;运行维护;可视化监控系统

[中圖分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]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

当前，我国的电力系统不断扩大规模，为了确保供电质量，电力系统运维管理的智能化和自动化水平依托新技术发展不断提高。随着可视化监控系统在变配电运维工作中的应用，传统的被动监控模式已经无法满足当前电力系统运维工作的需求。以智能化监控系统为基础，提出符合当前变配电设备运维需求的可视化监控系统。采用智能化处理方式，快速搜集、传递和处理信息，供运维人员查阅数据。应用可视化监控系统的变配电设备能够更安全稳定地工作，提高运维人员对变配电系统的管理效率。

1 变配电运维可视化监控系统原理

变配电系统是变电装置和输配电线共同组成的，包含变电、配电和输电环节的整体供电运行系统。我国当前的智能电网将信息系统运用到变配电网络中，构建新型变配电系统，让变配电工作具备更好的可操控性，并且可以通过可视化监控系统进行监测，解决传统变配电系统安全性分析困难、互动性较差、资源利用率较低等固有问题。

变配电运维可视化系统具备自适应、自调节能力，可以在自动运行条件下，对智能视频和数据进行全天监测，及时分析变配电设备的运行情况，对可能出现的故障进行预防管理。可视化监控系统由摄像头、采集装置、分析装置、监管装置、NVR等设备构成。可以向运维人员展示所有变配电系统监测点，随时调取相应数据。如果出现故障报警，可以通过数据分析，将报警信息传递给主机，主机指挥摄像头自动摄像，同时发出蜂鸣音提示运维人员进行维修操作。如果变配电运维设备出现故障，根据故障类别可以将信号传递给数据分析设备。数据分析装置接收到信号后可以进行数据分析，将分析结果传递给监管装置，直接将监控情况显示在人机交互设备上。系统可以对故障问题作出警告，也可以根据设定，将故障问题通过通讯设备通知给运维人员，运维人员可以在通讯设备上直接控制设备监测点。可视化监控系统所有设备均要做好接地措施，并且具备抗干扰能力，可以抵御电磁干扰，环境因素干扰等问题。

2 变配电运维可视化监控系统结构

2.1 前端监控设备

可视化监控系统的前端监控设备是整个系统的根本。该部分由摄像头、报警检测设备、各类传感器或仪表装置，监视器、解码器构成。通过光纤传输或者4G/5G等无线传输方式，与监控系统建立起有效通信链路，对变配电设备的运行状态和现场情况进行监控，并与视频和数据处理中心进行信息传递，将采集到的视频和数据引入到主机。可视化监控系统的监控面积较大，监测点较多，并且各个区域的监控需求不同，在选择摄像头和采集器装置时要根据实际使用的场所的监控需求进行选择。

2.2 数据处理设备

数据处理部分和前端的监控设备以及数据存储设备连接并发生信息传递，对前端监控设备获取的图像和数据等进行分析，可以做到实时处理。数据分析后的结果通过网络传递到云端存储器保存，并且将处理后的数值、曲线等分析结果直观地展示给运维人员。可视化监控系统的监控范围广，监控点较多，设备复杂，前端采集的视频和运行数据量非常大，可以采用以下方法进行管理：（1）运用模式识别对前端监控设备传回的信息进行建模，专门针对选定的信号来源进行监测和分析;（2）运用大数据技术，将不同来源的数据进行整体分析，将各个来源的数据进行交叉协同，找到不同的运行情况或者运维情况之间的关联，做好故障预警，并且改进数据分析的模型和方法，做好数据存储，以备完成运维活动后进行取证，实现监控活动的智能化[1]。数据处理部分可以结合配变电运维站点的分布情况，系统通过BIM三维立体图汇总变电所数量与地理位置，展示各项参数。并对每个变电所的各类基本信息、建筑情况、运行状态等均可以通过可视化系统监测。另外，可以实时采集监控仪表的各类数据，如电压、电流、功率、谐波、温度等，并且通过直观的图表模式呈现。系统可以统计所有监控仪表在不同时间段内的用电量，并且进行占比分析。一旦系统检测到越限问题出现时，可以用警报声、短信或微信等方式告知运维人员。

2.3 云端设备

云端设备采用集群应用、网络技术、分布式存储管理等手段，将系统中的多种网络存储设备进行虚拟化，实现整体化运作。从外部看就像是一台设备在工作，属于依托于网络的新型存储技术。变配电系统内的各个设备的运行情况数据，现场各类活动的实时监测，产生的数据量是非常大的，并且要求保存一定时限，如果存储在硬盘中，则需要配备的硬盘过于庞大，浪费资源。因此可视化监控设备将所有数据存储在云端，解决信息量过大和冗余的问题，并且只要可以联网，运维人员就可以在任何位置和时间从云端调用各类数据[2]。

2.4 可视化监控设备与传统监控模式的区别

变配电设备的运维工作使用的传统监控方式主要是依靠人工查看视频及现场仪表设备的方式来进行，运维人员需要排好工作时间，连续不断地从视频或现场仪表数据来了解设备运行情况，对人的依赖较大，是否能够发现设备运行问题很多时候依靠运维人员的经验。变配电设备的各类信息是非常庞杂的，可以提供给运维人员的可供分析的直接数据非常少，运维人员也很难从碎片化的数据中发现问题，这些问题给变配电运维工作带来了很多困难。运维人员想要监控某个特定对象需要自行从大量监控视频中寻找，容易因为疲劳而发生信息错漏，也很难对突发的重大事件做好实时处理[3]。

而可视化监控系统不依靠人工监测，不依赖人的经验和身体状况，不会出现上述问题。可视化监控系统依托网络技术、大数据技术、云存储技术、通讯技术、自动控制技术和数据分析技术等，将多种技术综合应用，实现了对变配电运维的远程监控。一旦发生了重大事件，系统会马上发出警报并且通过多种方式报告给运维人员，运维人员可以赶往现场做好处理。这种监控方式对人力资源的利用更加高效，能够确保设备运行的安全稳定，提高电力设备的运行效率，提高发电厂整体管理水平[4]。

3 可视化监控系统功能的实现

可视化监控系统可以实现对变配电运维工作的有效支持，能够确保区域的视频监控、警报警戒、值岗、数据采集、故障检查等各项功能。对于监控系统在各个监测点设置的摄像头，系统可以根据运维人员的设定对数据进行不同精度的采集，并将数据传递到处理中心，选取合理的算法对数据进行分析。经过对现场数据的分析，系统可以对监控区域内的设备可疑问题进行识别。在“值岗”功能中，如果值岗人员在特定值岗时间内迟到早退，或者长时间不动，则可视化监控系统会根据设定的条件将现场图片保存到值岗人员的电子工作记录中[5]。

可视化监控设备对于传回到数据处理中心的各类变配电运维数据，包括视频、音频、设备运行数据等可以进行三维立体图直观显示，也能够发现数据存在的问题，并且提出预警，做出分析报告，直观呈现给运维人员查看。运维人员可以通过数据迅速分析现场出现的问题，如异常原因、异常次数、紧急情况等。根据数据分析反映的问题，运维人员可以对监控方案、变配电运维的部分设备进行调整，提高资源利用率，以最少的资源完成对变配电运维情况的监控和管理。

多数变配电设备目前已经采用巡检人员定期巡视的形式，必须24h值守，设备房中集成了大量电气设备。通过可视化监控设备可以对设备区域进行观察监测，以及具体设备的运行状态、配电柜信息、接线图、环境参数等一同呈现出来进行管理，确保设备区域的安全和设备运行的稳定。

设备运行环境的温湿度、烟感、消防系统、警报系统、安保系统等，也可以通过三维可视化场景呈现在人机交互设备上，大大提高了配电系统的可控性，让运维人员对环境条件一目了然[6]。

对于细致的设备管理，例如配电柜的运行状态监测，也可以通过微型摄像头及各类传感器，实现可视化监控，帮助运维人员了解配电柜的运行情况，包括断路器触头状况、电压、电流、绝缘情况等参数，以及变配电站内变压器的各项信息，该信息直接影响配电系统下一步连接设备的运行。

变配电运维可视化监控系统的使用，大大提高了供电系统运行的安全稳定性。很多变配电设备需要连续不间断地运行，很多设备的运行环境特殊，依靠传统监控方式难以满足监控需求。可视化监控系统可以对监控地区的情况进行实时监控，并且具备学习能力和自适应能力，如果某些异常出现得较多，则监控系统能够提前进行预警，提醒运维人员先期防范。在实际使用过程中，可视化监控系统也可以根据运行实际条件，进行各类操作，能够灵活应对各个监控区域的实际情况。因为采用的是计算机，节省人力的同时能够确保工作效率和工作效果。

4 结语

变配电运维可视化监控系统能够实现用电区域的视频监控、警报警戒、值岗、数据采集、故障检查等功能，满足变配电系统的日常运行及检测需求。可视化监控系统的智能数据分析功能可以确保对配电网运行数据的管理和分析，为配电网运行维护提供支持。结合变配电系统设备的工作特点，对变配电运维可视化进行了研究分析，提高变配电运维工作的资源利用率，运用更加智能化的方式处理日常工作，确保配网供电的安全稳定。变配电运维可视化监控系统让变配电运维工作的智能化和自动化水平得以提高，在当前属于较为先进的技术，运用这一技术加强变配电运维工作，从设备管理、人员管理、运维管理等多个方面提升变配电管理水平，实现我国变配电工作的技术飞跃。

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