变电站人工巡视智能替代解决方案设计

2021-07-07邱献康

电子乐园·下旬刊 2021年7期

邱献康

摘要：2019年以来，国家电网公司着力解决运检突出问题，推动变电专业数字化转型，在前期智能变电站完善提升基础上，按照采集数字化、接口标准化、分析智能化的技术要求，应用智能高压设备、主辅一体化监控、远程智能巡视等先进技术开展试点智慧变电站建设。远程智能巡视技术解决了运维人员主辅设备监控能力缺失、低效重复性工作繁杂等诸多问题，达到了预期“本质安全、先进实用、面向一线、运检高效”的建设效果，为集控站与数字化班组建设打下坚实基础，有效推动了变电设备智能升级。

关键词：智慧变电站;远程智能巡视;设计方案

一、设计现状

近年来，变电站数量相对运维人员数量显著增长，随着精益化管理要求的不断提高，设备巡视要求更加细致，人站比不足矛盾凸显，变电人工巡视智能替代需求迫切，具体体现为以下几点：

运维工作繁重：日常运维工作繁重且有一定人员风险 ;

漏检难以避免：人工运维的质量和效率受人员主观因素影响较大，漏检、误录等疏忽难以避免;

对比分析非实时：人工抄录电气运行数据质量和对比分析时效不高，系统间相互独立：系统相互独立，平台繁多，不具备主辅设备与视频智能联动;

远程监控不足：运维人员无法在远方实时获取站内电气设备运行状态信息;

随着网络通信技术和视频监控技术的不断发展升级，通过高清视频系统开展设备远方巡视的条件日趋成熟，这也将成为变电运维巡视工作的发展趋势。传统变电站视频系统主要针对安防、消防、设备整体外观等画面的概览与视频回看，摄像头部署位置主要位于通道、出入口等部位，尚未开展针对在线智能巡视进行相应的点位优化和设计，本技术方案，根据变电站AIS、HGIS和GIS一次设备结构特点和布局典型设计，以及室内二次设备巡视特点，设计变电站摄像头智能巡视设计方案。

二、设计预期

2.1 对站内表计、开关分合位、状态指示、设备缺陷（如套管漏油、裂纹等）柜门分合、异物搭挂、鸟巢、人员着装及行为等进行视频监测及识别（开关分合数据可为后期一键顺控建设提供依据），识别准确率90%以上;

2.2 动环系统具备就地控制功能，在监测量超过/低于阈值时，或者在满足一定条件时，就地开启风机、空调、水泵等;

2.3 对变电站内的易发热点进行实时监控，超限主动告警;

2.4 对变电站内的关键点（如瓦斯继电器、断路器投切位）進行多重监测，在告警判据中进行智能分析，给出可靠判断结果，判别结果准确率 90%以上;

2.5 对监测数据的分析，分析项包括监测历史数据分析、一次设备健康状况分析等，分析结果可靠性高。

2.6 可及时发现站内火灾并报警，定位火源;

2.7 对变电站内的环境量进行实时监测，在监测量超标情况下及时告警。

三、设计原则

系统采用标准化、数字化、分布式的系统结构，以技术先进、系统实用、结构合理、产品主流、低成本、低维护量作为基本建设原则来规划系统的整体构架，具备良好的可维护性、可扩展性。

四、设计方案

4.1 总体构架

变电站远程智能巡视系统部署在变电站站端，主要由巡视主机、智能分析主机、轮式机器人、挂轨机器人、摄像机、无人机及声纹监测装置等组成。巡视主机下发控制、巡视任务等指令，由机器人、摄像机和无人机开展室内外设备联合巡视作业，并将巡视数据、采集文件等上送到巡视主机;巡视主机与智能分析主机对采集的数据进行智能分析，形成巡视结果和巡视报告。巡视系统应具备获取与巡视相关的状态监测数据与动力环境数据、与主辅设备监控系统智能联动等功能。

4.2 系统功能

本系统利用高清视频，红外视频实现变电站的实时监控，再加上在线监测、消防、安防、动环数据等接入数据，实现变电站的智能巡视和数据分析功能，具体功能项如下：

4.2.1 数据采集功能

4.2.1.1 巡视数据采集

采用摄像机等方式联合采集巡视数据，巡视数据包括可见光视频及图像、红外图谱、音频等。

4.2.1.2 状态数据采集

支持采集视频摄像机、硬盘录像机的工况信息，包括设备在线状态等;支持采集图像质量信息，包括信号丢失、图像模糊、对比度低、图像过亮、图像过暗、图像偏色、噪声干扰、条纹干扰、黑白图像、视频遮挡、画面冻结、视频剧变、视频抖动、场景变更等;支持采集的运行信息，包括速度、里程、电池电量、位置信息等;支持采集任务执行信息，包括任务执行状态、任务进度、启动时间等。

4.2.1.3 传感器数据采集

电缆沟中动力电缆的温度、温升监测;电缆沟中水位监测;主变的声纹监测;开关柜室内温湿度监测;环境温湿度监测;充气室内有害气体监测;站内风力风向以及气压监测。

4.2.2 数据分析功能

支持油浸式变压器的本体及套管、分接开关、冷却系统、非电量保护装置、储油柜等设备部位的分析。支持断路器的本体、操动机构等设备部位的分析。支持组合电器的本体、套管、汇控柜等设备部位的分析。支持隔离开关的导电部分、绝缘子、传动部分、基座、机械闭锁及限位部分、操动机构等设备部位的分析。支持开关柜的本体外观、面板、位置指示、压力释放装置、SF6 密度继电器（压力表）、储能指示、标示牌等设备部位的分析。支持站用交流电源的电流表、电压表、进线断路器、分段断路器、馈线断路器、切换把手、自动转换开关、UPS装置、备自投装置、标示牌等设备部位的分析。支持站用直流电源的蓄电池、充电装置、馈线屏、事故照明屏等设备部位的分析。支持室外汇控柜的标示牌、屏柜外观、装置外观、液晶面板、指示灯、表计、切换把手、压板、空气开关等设备部位的分析。当仪表指针超过设定报警值时，触发报警，智能视频分析系统能读取仪表读数并自动记录。

4.2.3 任务管理

支持远程同步任务功能，巡视任务内容包括巡视点位信息以及月、周、日、小时等不同时间维度的巡视周期，巡视类型包括例行巡視、熄灯巡视、特殊巡视、专项巡视、自定义巡视等5类，其中，恶劣天气特巡包括大风、雷暴、雾霾（含毛毛雨、大雾等）、雨后、下雪、气温骤变（含低温天气）、高温、冰雹、覆冰、沙尘暴等10 类;专项巡视包括设备红外测温、油位油温表抄录、避雷器表计抄录、SF6 压力表抄录、液压表抄录、位置状态识别抄录等6类。

4.2.4 巡视监控

支持以树形列表方式显示本单位设备资源信息，不同用户根据权限显示不同资源信息，以不同图标显示不同设备类型;支持按照在线、离线等过滤视频监控设备;支持通过树形导航调阅高清视频和画面。

4.2.5 巡视结果确认

提供设备告警分析、告警查询确认、主接线展示、间隔展示功能，功能如下：

包括设备名称、部件名称、实物ID、缺陷类别、告警等级、缺陷或异常图像（已标注出具体缺陷或异常位置）和实时监控画面链接等7类信息;支持人工核查功能，支持告警信息的实时监控画面链接快捷跳转，可人工查看告警设备实时监控画面，人工核查告警信息是否属实，支持反馈意见录入。

4.2.6 巡视结果分析

系统具备巡视数据对比分析、生成历史曲线等功能，并可根据需要生成分析报告。

4.2.7 配置管理

支持通过巡视主机配置告警阈值、巡视计划、标准巡视点位库等信息。

五、设备部署原则

5.1 摄像头部署原则

使用云台机型全面覆盖表计和开关分合位，对于盲区补充微型摄像头或者固定枪机;对于因光线变化或者角度问题而容易引起识别不准或者不可识别的部位，使用多台设备，多角度兼顾的原则;测温机型实现主设备易发热点全覆盖;对于设备外观，人员行为、着装，柜门分合等使用高清球机实现监测。