油田电网电力线路可视化技术应用研究

刘玉林

胜利油田电力分公司 山东东营 257000

1 研究背景

对电力线路进行巡检是确保输配电工作有序开展的关键。长期以来,电力线路巡检以人工为主,定期进行。当前,随着通信技术、视频采集技术、电源技术等的发展,采用可视化技术对电力线路进行远程巡检成为可能,并且有效减小线路人员的工作量。采用可视化技术,通过后台系统将视频数据与电力线路台账相结合,形成电力线路动态可视化台账,同时调用自动化系统数据,对电力线路发生的故障进行记录,有效提高电力线路管理水平。笔者以胜利油田为例,对油田电网电力线路可视化技术的应用进行研究,实现电力线路人工巡检与远程视频巡检的有机结合,构建设备台账与视频数据、隐患故障的关联性,加强电力线路运行风险预估能力,提高隐患排查处置的速度。电力线路通道受外部运行环境的影响较大,近年来统计数据表明,电力线路故障以外力破坏为主。面对高供电可靠性的需求,电力线路实现可视化巡检具有重要意义。

2 电力线路可视化终端

电力线路可视化终端实现现场视频采集、定时拍照上传、异常情况识别拍照上传等功能,设备安装在高压线路杆塔中上部,基于可视化距离、电源供电情况、报警模式等来对摄像头进行选择,确保现场应用的可靠性。电力线路可视化终端安装时,需要考虑线路档距、电压等级,以及摄像头的覆盖距离。

2.1 终端电源

在电力线路可视化终端中,摄像头的电源尤为重要。油田电网电力线路电压等级较高,并且位于野外,取电难度较大。为保证摄像头电源的供电可靠性,对太阳能板、蓄电池进行测试评估,设计能够确保终端装置及辅助设备正常工作的电源。电力线路可视化终端蓄电池参数见表1。

表1 电力线路可视化终端蓄电池参数

太阳能板根据耗电总量、有效日照时间、平均日放电时间、系统利用因数等参数进行综合测算,参数见表2。

表2 电力线路可视化终端太阳能板参数

2.2 终端安装

电力线路可视化终端安装中的重点是太阳能板的安装、摄像头的角度和位置。安装时,根据地区光照差异做好太阳能板的方向调节。胜利油田位于山东省东营市,根据当地光照情况,电力线路走向为向东、向西、向南三个方向时,电力线路可视化终端安装在杆塔南侧,太阳能板所处位置为南偏西10°;电力线路走向为向北时,电力线路可视化终端安装在杆塔西侧,太阳能板所处位置为南偏西30°。现场安装达不到上述要求时,务必增加配套支架,并且避免使太阳能板面向北、东北和西北,严禁角钢、水泥杆、钢管塔等形成遮挡,确保太阳能板能够充分采集阳光。安装过程中,要控制摄像头的安装位置。结合线路巡视重点和安装经验要求,摄像头安装在导线弧垂最低点同一平面与杆塔交接位置为最佳角度。在满足以上要求的前提下,摄像头高度不得低于10 m,尽量安装在高处,防止被盗。带电设备应符合电力规程中的安全距离要求[1],水泥杆等工区特殊情况除外。

2.3 终端摄像头

在电力线路可视化终端中,以拍照片为主的摄像头像素一般为800万～2 100万,夜视拍照摄像头和视频监控摄像头像素为200万。不同的摄像头可以配置不同的镜头,包括高清镜头、夜视镜头、下视镜头、广角镜头、变焦镜头等。对于跨越高速铁路、高速公路和重要输电通道的架空输电线路区段,原则上采用实时视频监控摄像头。

2.4 终端其它辅助装置

结合电力线路现场实际情况,电力线路可视化终端可以配备其它辅助装置,如声光报警装置、测温装置、智能巡检装置副机、微气象监测装置等。这些装置与摄像头视频采集相结合,能够提高系统的监控能力。

声光报警装置如图1所示。声光报警装置连接至智能巡检装置主机扩展口,能够远程拨打智能巡检装置主机底部的电话号码,支持语音喊话、声光报警功能。在电力线路遭外力破坏的现场,通过视频识别后,可以对现场作业人员进行警告,并通过拨打电话告知相关负责人。

图1 声光报警装置

测温装置如图2所示。将测温装置安装至电力线路指定位置,在系统平台上配置网络地址。测温装置启动后,定时向系统平台上传测温数据。

智能巡检装置副机通过433 MHz无线通信与智能巡检装置主机相连,可以扩大监测范围,并且能够降低监控设备通信装置的建设费用。智能巡检装置副机支持拍照功能,可以将所拍摄的照片通过无线保真通信传送至智能巡检装置主机,并上传至系统平台。

图2 测温装置

微气象监测装置如图3所示。将微气象监测装置安装至电力线路指定位置,在系统平台上配置网络地址。微气象监测装置启动后,定时向系统平台上传温度、湿度、风速等气象数据。基于野外线路情况,制定合理的巡检、维护策略,基于由极端天气引起的电力线路覆冰、舞动等情况,及时进行预估。

探索多功能共享资源的平台建设模式,应用远程视频通信通道实现各类电力线路数据采集装置的远程上传,并实现通信主站的复用,为在线采集并上传电力线路数据提供便利。

图3 微气象监测装置

3 电力线路可视化后台系统

电力线路可视化终端采集的视频数据和各类电力线路运行参数,采用无线接入点专网的模式进行传输[2],在后台系统中汇集应用。应用办公网主页账号,可以对视频数据与各类运行参数进行访问。

通过电力线路可视化后台系统,可以直接访问电力线路可视化终端摄像头。根据摄像头的所属单位、线路名称、线路电压、杆号等进行分类排序,结合视频终端的全球定位系统定位功能,实现电力线路可视化后台系统对摄像头地理位置的定位、电力线路远程巡检的管理和人员巡检情况的自动统计。

摄像头分类排序及现场视频采集画面如图4所示,摄像头地理位置定位及现场视频轮播画面如图5所示。

图4 摄像头分类排序及现场视频采集画面

对电力线路可视化终端安装情况进行录入,建立相应电力线路的杆塔台账。后台系统根据杆塔台账的关键词,为操作人员提供杆塔的分类统计,并显示杆塔的各类信息[3],如图6所示。结合杆塔台账和电力线路可视化终端所采集的信息,分析形成电力线路运行风险与隐患台账,可以据此及时消除电力线路的风险和隐患,制定降低电力线路运行风险的相关措施。

图5 摄像头地理位置定位及现场视频轮播画面

图6 杆塔台账画面

4 电力线路可视化智能应用

4.1 风险智能识别

通过对现场视频和图片的学习,实现风险的智能识别,具体包括:

(1) 对电力线路走廊距离较近的各种建设作业进行自动识别,如挖掘、推土、吊装等,针对有可能对电力线路的安全运行造成威胁的情况,进行自动推送;

(2) 对各种可能接近带电体造成电击、短路、接地等事故的建筑物、异物,进行识别报警;

(3) 对各种鸟类的筑巢情况进行识别;

(4) 对由恶劣天气造成的覆冰、舞动等情况进行识别。

随着典型视频与图片的采集量不断增加,数据源也不断增加[4],进而使识别的准确率不断提高,为发现电力线路运行隐患和电力线路风险评估提供了有力的技术支撑。将视频数据与所采集的温度数据、气象数据等相结合,还为电力线路运行状况智能化识别技术的发展提供了新的研究方向。

4.2 巡检情况自动统计

电力线路可视化终端全球定位系统定位数据与电力线路地理信息系统相结合[5],可以进一步精准地实现电力线路走向的绘制。基于电力线路巡检人员手持式终端的定位和导航系统,自动生成巡检轨迹,实现人工巡检情况的自动统计。将视频远程巡检与人工现场巡检相结合,可以进一步提高电力线路巡检的及时性,扩大巡检的覆盖面,并降低巡检人员的工作强度[6]。

4.3 隐患统计分析及现场抢修

通过人工录入、调度自动化系统推送、视频自动识别等方式,形成电力线路运行风险与隐患台账。

根据所属单位对工作任务进行统计、发放,与作业人员手持式终端实现现场视频对接[7],达成工作任务的现场快速落实,以及用料的及时准确准备,为电力线路检修运维工作计划的制定提供支持,同时为事故应急抢修提供准确信息。

5 结束语

笔者以胜利油田为例,对油田电网电力线路可视化技术的应用进行研究,设计了电力线路可视化终端,构建了电力线路可视化后台系统。随着物联网技术的发展和广泛应用,视频采集、识别技术的不断完善[8-9],通信技术的发展,在油田电网电力线路应用可视化技术已具备了较为成熟的条件,并且可以保障油田电网电力线路的安全、稳定、高效运行。