换流站智能巡检系统与辅助系统综合监控平台的整合和应用

罗 彬，郭 劲，吴向军

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)

0 引言

换流站各站点均配置有辅助系统综合监控平台，现阶段，为进一步提高行业智能化水平，推动换流站泛在物联网系统应用，提升运维人员工作效率和质量，降低运维人员的劳动强度和作业风险，随着新技术的发展，国网已建或新建换流站陆续开展了智能巡检系统的建设。

智能巡检系统与现有的辅助系统综合监控平台的视频监控子系统存在交叉，在满足智能巡检功能的前提下，研究制定与站内已有辅助系统综合监控平台的整合方案，对已建换流站的改造升级有着指导意义和经济效益。

1 辅助系统综合监控平台

换流站现有的辅助系统综合监控平台由视频监控子系统、门禁子系统、环境监测子系统、安全警卫子系统、灯光智能控制子系统等组成。系统以网络通信(DL/T 860协议)为核心，完成站端视频、环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息的采集和监控，并将以上信息远传到监控中心或调度中心，平台架构示意图如图1所示。

图1 辅助系统综合监控平台架构示意图

2 智能巡检系统

2.1 智能巡检系统功能

智能巡检系统旨在全面提升自动化水平，提高维人员工作效率，具备以下功能。

1)全面监视功能

通过部署红外双光谱热像仪、多光谱监测仪、高清摄像机、拾音器、巡检机器人等设备，实现换流站内自动化巡检，避免人员巡检过程中套管、分接开关等发生故障造成人身伤害。

2)自动巡视功能

定期对固定重要巡视点进行视频/红外守望巡视；无定期任务时，进行漫游状态巡视，有触发启动时再定点介入；可定义分类和分区巡视任务。

3)图像智能识别功能

利用图像识别技术，对巡视过程中记录的红外图谱、可见光照片、设备声音、表计读数等进行智能分析和自动判断。

4)视频拼接融合功能

视频拼接融合功能是多路视频流汇集融合，将处在不同位置的分镜头视频拼接到一起，实现空间和时间结合，建立视频在现实空间的感知能力，达到一张图的直观监控视角，具备跨视频无死角追踪、全局总览功能。灵活调用现场任意固定和移动摄像终端，并通过图形界面和现场相关视频、音频、数据全面联动，构建可广域监控全局的视频监控系统。

5)故障预警功能

在智能图像识别模块发现异常后，根据缺陷库迅速分析出故障类别，准确定位故障位置，自动锁定目标，以部件“闪烁”的形式实现漏油、漏水、放电、发热等故障的可视化告警，并以语音播报方式进行提醒，便于运维人员快速了解告警信息，准确标识故障位置，加快故障处理速度。

6)系统扩展功能

系统具备预留接口扩展功能，将来可接入相关智能管控系统和泛在电力物联网在完成相关网络安全建设后，支持远方WEB访问，远方专家可直接同步现场音视频及数据，与现场联合开展故障分析诊断，实现智力资源共享，为后续建立智慧换流站和泛在电力物联网奠定基础。

2.2 智能巡检系统架构

智能巡检系统基于服务器搭建的集控平台，通过路由器实现与主机后台通讯，数据同步及视频同步。实现集控平台上对各区域摄像机和机器人实时监控、任务下发、任务数据结果上传等功能。

后台主要负责各区域摄像机、机器人任务运行，巡检数据采集处理，然后上传至集控平台。各区域摄像机、机器人通过光纤连接千兆交换机至各区域后台主机保证通信质量。保障后台、平台对摄像机、机器人的实时监控及数据传输。

具体的智能巡检系统架构示意图如图2所示。

图2 智能巡检系统架构示意图

2.3 智能巡检系统部署

为实行全面监视功能，智能巡检系统需部署足够的监视设备，相较于换流站站内已有的视频监控子系统，着重在以下区域进行了加强。

1)换流变Box-In

换流变为站内安全隐患重点防范设备，特别是实行换流变Box-In内的全面自动巡视，对运行维护有着极重大的意义。

在换流变Box-In内左右防火墙上设置适合数量的高清摄像机，用于观测分接开关机构箱、油温表、油位表、绕温表、呼吸器、阀门，拍摄视角应实现无遮挡和死角，各表计、阀门指示等应清晰可识别；瓦斯继电器、温度表、分接开关档位、冷却器油流指示器等关系换流变安全运行的重要部件位置可按实际情况加装固定摄像机定点监视；可在瓦斯继电器对侧选装高清摄像机，用于观测瓦斯继电器内部有无气体；在两侧防火墙配置高保真拾音器，用于采集换流变声音样本，通过实时声音收听及历史录音回放，供运维人员更全面地监视设备运行状况。

2)事故排油口

在事故排油口附近配置高清摄像机，安装于鹅卵石格栅下方，事故排油口附近，观察鹅卵石层下方是否有堵塞及事故排油情况。

3)汇控柜

在换流变汇控柜内安装微型高清摄像机，用于观察柜体内部空开、继电器、端子及指示灯等二次设备，监视汇控柜内凝露、封堵等情况。

4)雨淋阀室

在换流变雨淋阀室内设置高清摄像机，用于观察雨淋阀室内有无渗漏水、检查消防管网压力及阀门状态。

3 系统整合方案

遵照资源共享、综合节约的原则，为实现辅助系统综合监控平台同智能巡检系统的整合，需在软件和硬件两个层面进行有机的融合[1]。

软件方面，为有效地实现硬件资源共享、方便运维的运行管理，需构建统一兼容的软件架构平台，实行两个系统后台软件的整合。标准的DL/T 860协议，通用的WEB和SDK开发包，为平台的整合提供了技术支持。整合平台系统软件架构如图3所示。

图3 整合平台系统软件架构示意图

硬件方面，应尽量做到资源共享。从如服务器、路由器、交换机等后台层设备到如的高清摄像机等前置层设备，在满足技术性能指标时，可全面共享。

以换流变Box-In内高清摄像机布置为例，为满足全面巡视要求，需在Box-In内布置6台高清摄像机，安装位置示意如图4所示。

图4 换流变Box-In内摄像机布置示意图

其中2号高清球机，安装于左侧防火墙低处，监测分接开关机构箱，监测分接头档位；3号高清球机，安装于左侧防火墙低处，监测油温、油位表计、呼吸器；4号双光红外测温球机，安装于左侧防火墙高处中部，水平方向在Box-In顶部罩下部，用于观测换流变顶部及套管处、左侧变压器全部、油枕油位、靠近阀厅侧压力释放阀；5号双光红外测温球机，安装于右侧防火墙高处中部，水平方向在Box-In顶部罩下部，用于观测换流变顶部及套管处、右侧变压器全部、本体瓦斯、靠近冷却器侧的压力释放阀；6号和7号高清球机，换流变上方钢结构上，Box-In顶部罩下部，靠近风扇侧和油枕侧安装2个高清摄像机，用于观察换流变顶部瓦斯、压力释放等。

按辅助系统综合监控平台的典型方案，在换流变Box-In内配有2台高清网络摄像机，6寸球机，分辨率1080P，布置在Box-In内顶部两对角线处。布置智能巡检系统时，原有2台摄像机技术指标可满足2，3，6，7号摄像机的要求，可通过调整安装位置，替换使用。

4 实际工程应用

以四川已投运的雅砻江±800 kV特高压换流站为例。在已有的辅助系统综合监控平台的基础上，本着安全可靠、智能巡视、综合节约、因地制宜和灵活可控的设计原则，升级视频监控子系统，整合智能巡检系统功能，搭建全站新的远程智能监视系统，整合平台硬件系统构架示意图如图5所示。

图5 整合平台硬件系统构架示意图

结合已有辅助系统综合监控平台，通过优化整合，最终实施方案涉及到的新增设备见表1所列，利旧及升级设备见表2所列。

表1 新增设备清册

表2 利旧及升级设备清册

该系统通过设计优化，最大程度利用已有的辅助系统综合监控平台的硬件资源，两系统厂家在DL/T 860标准协议的基础上开发相互兼容的的软件架构，实行了平台功能的对接融合。实施后的整合方案最终节约投资约50万元，整合统一的系统后台也为运维人员的运行管理提供了便利。

5 结语

智能巡视系统能有效提升运维人员的工作效率和质量，降低运维人员的工作强度和作业风险，具有积极的推广意义。

新建换流站应在建设阶段一次性规划设计建成。对于已建在运换流站，应按精简节约原则统筹建设方案，已有系统能满足功能要求的，不再重复建设，不满足要求的可局部改造。已有系统资源应综合利用，实现新旧系统的有机融合。在运站还需结合每个站的现场条件和已有系统资源定制具体的实现方案，采用多种技术互补、固定加移动相结合的方式，保证实际的功能效果。