基于视频监控的变电站可视化远程智能巡检方法

李默煊

（国网陕西电力有限公司超高压公司，陕西 西安 710026）

0 引 言

变电站在广义角度上分析，可以将其看作一种改变电压的场所[1]。通常情况下，在电能输送距离较长时，需要对电压进行升高转变，转变为高压电后才能进行远距离的输送[2]。当电压输送到目标地后，根据用户的实际用电需求，将电压降低，并为其供电[3]。此种升降电压的工作均需要变电站完成，由此可见，变电站对于电能输送具有重要意义[4]。在变电站运行过程中，受到多项因素影响，存在一定的安全风险与故障隐患，此时需要采用科学的变电站巡检方法，对其进行实时巡检，基于巡检结果，作出运维与检修处理，进而提高变电站运行的质量与安全[5]。现阶段，大多数变电站工程中采用传统的人工巡检方法，巡检效率过低，巡检范围具有较大的局限性，且耗费大量的人力资源，无法实现远程智能巡检的目标[6]。

视频监控作为安全防范系统的关键组成部分，通过网络数字摄像机与模拟摄像机，实时采集变电站运行特征与故障信号，通过显示器回传巡检结果，巡检结果精度较高，且巡检范围广泛，通过远程操控的方式，实现智能化巡检目标[7]。基于此，本文引入视频监控与可视化原理，针对变电站提出了1种全新的可视化远程智能巡检方法，为变电站的高速运行与高质量电能输送提供保障。

1 变电站可视化远程智能巡检方法

1.1 选取可视化远程智能监控设备

本文设计的变电站可视化远程智能巡检方法中，首先需要根据变电站的实际运行状况以及潜在的故障隐患，选取智能化与自动化性能较强的可视化远程监控设备，全方位监控变电站设备与场地的变化。

在监控设备选取时，以提高巡检效率与巡检精度为核心目标，首先针对变电站中开关与接地线设备的巡检来说，本文选取一体化云台摄像机作为监控设备。将其安装在变电站室外的合理位置，结合网络球机，共同对变电站室外的生产设备以及场地的动态变化进行实时监控[8]。基于变电站中设备指示仪表的状态以及电气设备的运行状态巡检来说，本文选取轻型高清云台摄像机能够根据设备与指示仪表的实际运行情况上下左右转动，监控范围较广泛，且能够同时监控多个设备，通过变焦查看设备运行的具体细节。

1.2 远程采集变电站巡检图像

在可视化远程智能监控设备选取完毕后，远程采集变电站巡检图像，为后续的检测提供基础保障。首先，通过多传感器的配合使用，实时采集变电站设备运行的图像，将图像进行多维度集中展示，全面进行变电站状态监控。在此基础上，明确变电站巡检图像远程采集的对象，如图1所示。

图1 变电站巡检图像远程采集对象结构

如图1所示，巡检图像远程采集的对象主要包括变电站的一次设备、辅助设施、主变压器、开关柜与气体绝缘金属封闭开关（Gas Insulated Switchgear，GIS）设备。明确采集对象后，利用多传感器，实时采集变电站设备与场地的巡检图像，并上传至视频监控界面。

1.3 基于视频监控的变电站巡检图像检测

在变电站巡检图像远程采集完毕后，获取到变电站设备与场地的巡检图像。接下来，引入视频监控与可视化原理，对变电站巡检图像进行检测，获取变电站巡检图像缺陷，进而得知变电站运行过程中存在的问题与故障隐患。首先，利用可视化技术对视频监控的变电站巡检图像进行去模糊处理，巡检图像去模糊表达式为

式中：RA表示视频监控的变电站巡检模糊图像；RC表示视频监控的变电站巡检清晰图像；K(m)表示巡检图像模糊核；*表示图像去模糊卷积运算；N表示视频监控的变电站巡检图像中存在的干扰噪声。

通过图像去模糊表达式，对图像的模糊核进行处理，减少图像中的噪声干扰。在此基础上，利用深度特征提取的方法，提取视频监控变电站巡检图像中的特征信息，并进行特征融合处理。对特征融合处理后的巡检图像进行差分与阈值分割处理，获取巡检图像中的异常区域，对异常区域作出判断。在此基础上，将巡检图像的异常区域判断结果上传至变电站智能巡检模块中，通过以太网上传至巡检中心的显示器上，自动记录变电站的巡检时间、巡检状态等信息，巡检中心的工作人员通过查看该模块，获取变电站的巡检信息数据与视频监控图像，实现可视化远程智能巡检的目标。

2 实验分析

综合上述内容，为本文针对变电站运行过程中存在的故障隐患设计了基于视频监控的可视化远程智能巡检方法的整体流程。在此基础上，为了进一步验证本文设计的智能巡检方法的可行性，进行了如下文所示的实验。

2.1 实验准备

选取某地区X变电站作为实验的试点变电站，该变电站属于室内GIS智能变电站，作为该地区智能电网高速发展的重要枢纽。X变电站站控层、间隔层与过程层等3层结构以及过程层网络、站控层网络2种网络结构。其中，3层结构均采用以太网通信的方式进行变电站内部设备之间的信息交互作用，相对来说，设备网络化、智能化与自动化优势显著，符合当前变电站自动化运维管理的需求。X变电站于2013年建成，以油浸式变压器作为主变，型号为MLP11-52300/110。其中，110 kV变电站采用线变组的结线方式，整体运行效率与质量较高。X变电站组成结构，如图2所示。

图2 X变电站组成结构

除了油浸式变压器以外，变电站还含有1台GIS设备、3台GIS断路器、8台GIS隔离开关与接地开关、8组电容器以及2台站用变。现阶段，X变电站中已经安装了全覆盖的摄像机，辅助在线监测装置，对变电站内所有设备运行状况与动态变化进行全方位监控与巡检。然而，由于X变电站供电范围与供电规模较大，传统的变电站巡检方法已经无法满足X变电站的运行需求，不能实时获取各个设备运行的精确巡检结果。基于此，将上述本文设计的基于视频监控的可视化智能巡检方法应用到该变电站中，一方面保证X变电站运行的质量与安全，另一方面通过分析其应用效果验证本文设计巡检方法的有效性。

2.2 结果分析

为了更加直观地验证本文提出的智能巡检方法的可行性，采用对比分析的实验方法。将上述本文提出的基于视频监控的变电站可视化远程智能巡检方法，与文献[1]提出的基于深度算法的变电站巡检方法、文献[6]提出的基于信息模型的变电站巡检方法进行对比。随机进行6组实验，对每组实验进行标号，分别为BDZ-XJ01、BDZ-XJ02、BDZ-XJ03、BDZXJ04、BDZ-XJ05、BDZ-XJ06。设定变电站单点巡检时间为2 min，采用MATLAB分析软件，测定单点巡检时间内，3种方法巡检的覆盖率并对比，结果如表1所示。

表1 单点巡检时间内3种方法巡检覆盖率对比 单位：%

根据表1的对比结果可知，在3种变电站巡检方法中，本文提出的基于视频监控的可视化远程智能巡检方法，在相同单点巡检时间内，巡检覆盖率较另外2种方法相比更高，均在97.82%以上。由此可见，本文设计方法远程巡检范围较广泛，打破了传统巡检方法的局限性，可行性较高。

3 结 论

综上所述，为了改善传统变电站巡检方法在实际应用过程中存在的不足，本文在传统巡检方法的基础上引入视频监控与可视化原理，提出了1种全新的智能巡检方法。通过本文的研究，有效提高了变电站巡检的效率与质量，准确掌握变电站电气设备运行状态的相关信息与特征，通过系列化的巡检技术，保证了变电站电气设备管理与检修的及时性，对提高变电站设备运行的效率与安全、促进变电站的高质量发展具有一定的意义。