變電站智能巡檢系統研究與應用

孫偉紅

（阜陽供電公司，安徽 阜陽 236017）

近年來，隨著供電量需求的增加，變電站數量越來越多，運行人員人數不足與工作量增加的矛盾日益突出，阜陽供電公司目前變電站巡檢工作主要按照PMS系統要求，使用作業文本對現場設備巡視，定時抄錄變電設備各種數值，工作效率低下，還容易產生數值錯誤，同時還存在部分設備高度太高，具體數值根本就看不到的現象，嚴重影響運行人員巡視質量和掌控現場設備運行可靠性的能力。

因此，在當前的形勢下，阜陽供電公司開展了變電站智能巡檢系統研究，利用電氣設備在線監測、視頻監控、各種自動化手段和計算機技術，對變電站設備狀態信息進行全面收集，將各類信息集成在一個平臺上展現，開發變電站智能巡檢系統，實現替代人工到現場通過視、聽、嗅來判斷設備狀態的效果。從而有效的解決了變電人員不足，巡視質量下降，邊遠變電站巡視不便的問題，實現了對無人值守變電站的24h監控，提高了變電站安全運行和智能化管理水平，進一步深化了變電設備管理和狀態檢修工作。

1 系統功能描述

1.1 功能描述

智能巡檢系統是將視頻監控、SF6微水及密度在線監測、避雷器在線監測、紅外成像測溫在線監測、溫度傳感器在線監測、油色譜在線監測、直流在線監測及保護信息管理系統集成到一個平臺，通過將視頻圖像與在線監測數據及保護信息建立映射關聯，實現查看設備外觀的同時，該設備的狀態信息自動跟蹤顯示。不僅可以實時監控變電站設備運行狀態，為公司領導、生產管理、檢修、運行等各類人員分析判斷變電站綜合狀態提供依據和平臺。

1.2 功能特點

1）通過智能巡檢系統，將人工定期巡視變為24h智能監控；將運行人員的現場目測巡視變為智能化監視；將分散的巡視檢查變為集中監控。

2）整個巡視過程，不受天氣、值班員心里素質等影響，不存在走馬觀花、巡視流于形式、漏檢、缺陷漏發現等現象。

3）巡視過程中，巡視設備外觀時，該設備的運行參數、狀態信息自動跟蹤顯示，并自動生成各類報表，狀態趨勢分析，使信息有效可靠，對變電站的故障缺陷實現提前預警。

4）變電站有報警時，自動彈出報警畫面，同時傳送報文，加快事故處理速度；同時報警錄像可以提供培訓教材。

2 系統總體結構

變電站智能巡檢系統主要有3部分組成：前端設備、管理服務器和客戶端。如圖1所示。

圖1 系統總體設計圖

2.1 前端設備

包含在線監測、視頻監控、變電站安全防范、保護信息管理和輔助設備遠程監控開啟系統五部分。

1）在線監測系統

充分利用現有各種在線監測技術，對設備運行狀態進行全面監測。包含變電設備紅外成像在線測溫、容性設備絕緣在線監測、變壓器油色譜在線監測、避雷器在線監測、變壓器鐵心電流在線監測、開關柜在線測溫、SF6氣體微水及密度綜合在線監測、室內空氣溫濕度在線監測、直流系統在線監測、交流電源系統在線監測和環境監測系統。

2）視頻監控系統

按照變電站巡視和設備專業管理要求，實現全覆蓋式的監控。采用360°旋轉的36倍光學變焦高速球機能夠清楚的看到變電站室內外各類主要設備的運行狀態，如變壓器、開關、閘刀、流變、壓變及避雷器等設備的位置信號、儀器儀表的指針讀數、油位以及外觀等。

在有電纜出線的開關柜內安裝了電纜頭在線測溫、微型攝像機、聲音監聽裝置和LED燈帶，可以對電纜頭溫度、外觀、放電聲音進行24h全天候的監視。

3）變電站安全防范系統

將現有的變電站電子脈沖圍欄及防火系統信息接至智能巡檢統一平臺，與攝像頭聯動，當有盜警火警信號時就近的攝像頭自動起動錄像功能并自動旋轉。報警解除后遠方可以手動復歸報警信號。

4）保護信息管理系統

將保護動作信號接入變電站智能巡檢系統，當有保護動作時自動調用就近攝像頭錄像。

5）輔助設備遠程監控開起系統

安裝室內溫濕度監控系統、設定報警值，當溫濕度超標報警時發出報警信號，同時根據設定自動起動空調、除濕機或抽風機，遠程手動分路起停變電站燈光照明，滿足夜間巡視要求。

2.2 管理服務器

利用現有變電站信息網，基于IP網絡實現數據傳輸和視頻流傳輸。

包含數據庫服務器和 WEB服務器，數據庫服務器用來存儲在線監測上傳的設備信息、設備臺帳、員工信息、變電站臺帳；WEB服務器用來對數據庫中的數據處理、顯示，對變電站輔助設備（燈光、空調、排風扇）實現遠程控制。

2.3 客戶端

由變電站集控中心和電力網終端組成。訪問WEB服務器和磁盤錄像機。其功能包括遠程監控、圖像管理、報警管理、系統配置、網頁瀏覽等。

3 系統軟件設計

智能巡檢系統按照集成的原則，采用B/S架構，在.NET 3.5環境下開發的，采用了時下流行的DHTM L、AJAX等前臺技術，配合Oracle優秀的后臺數據存儲處理能力共同實現靈動、高效、穩定、可靠的系統性能。

3.1 服務端程序設計

服務端程序有圖像控制、存儲，燈光等輔助設備的遠程開起功能、同步錄像功能、報警功能、同步程序設計（在線監測數據、保護信息與視頻圖像聯動）、記錄及趨勢自動存儲功能、預置位及巡視策略的制作。該軟件實時運行，通過實時圖像處理、傳輸、同步程序的設計，實現對設備視頻圖像、在線監測、保護信息的實時的同步的監控，及時判斷設備的狀態，通過預置位設置、巡視策略編制，實現對變電站的智能巡視。

3.2 客戶端程序設計

客戶端程序采用 VS2008C#編寫，功能是提供操作人員可視化瀏覽界面。通過界面操作人員可以發出控制命令，同時可以查看生成的巡視記錄、報警信息、監測信息以及設備狀態的變化趨勢，同時可以對設備的臺帳、變電站臺帳及攝像頭臺帳進行統一管理。

3.3 軟件設計關鍵技術

1）視頻圖像與在線檢測、保護的聯動

首先建立一次設備臺賬，通過設備臺賬將攝像頭的預置位與保護信息和在線監測信息建立映射關系。當訪問預置位時，該設備所聯動的設備信息會自動跟蹤顯示。值班員再將預置位根據日常巡視路線串聯成智能巡檢策略。

視頻圖像和設備信息（包含在線監測數據、保護信息）的聯動大致經歷4個環節：①建立攝像機ID及各個預置位與代表設備信息的內容列表之間建立映射關系；②解析保護信息報文；③當發現設備信息更新后，根據已建立的映射關系，找到與該信息對應的硬盤錄像機以及通道號和預置位；④根據通道和預置位控制攝像頭轉向預置位。

2）警視聯動錄像

當有報警信息時，視頻攝像機會自動切換到對應的畫面并起動錄像，同時記錄報警時間。對告警信號設置優先級、預置位設置優先級，如果高優先級的告警先起動告警聯動、對前端攝像機操作，那么在預定的時間間隔內的低優先級不能中斷告警聯動操作。反之，高優先級告警聯動可以中斷低優先級告警聯動。

3）巡視進度控制

根據策略中預置位的數量，在巡視過程中根據當前預置位計算在進度條的位置，從而顯示巡檢的速度。一方面可以掌握巡視進度，另一方面，如果在巡視過程中發現缺陷而來不及停止巡視，可以利用進度條后退，方便巡視過程中的操作。

4 應用效果

圖2 智能巡檢效果圖

變電站值班員應用該軟件在集控站對受控站進行全面巡視，在遠方控制攝像頭、監視設備外觀的同時，該設備的在線監測數據、保護信息及設備正常運行狀態下的圖片自動跟蹤顯示，實現從設備外觀到運行狀態的全景化巡視；將兩天一次的巡視變為全天候監控，能夠在第一時間發現設備缺陷，并可對這些缺陷進行跟蹤監視，實時掌握運行設備的健康狀態，確保變電設備的安全可靠運行，有效提高了供電可靠性。

該軟件不僅滿足值班員正常巡視、特殊巡視、全面巡視、夜間巡視的要求。并對現場收集的數據和信息進行及時、準確、科學的判斷，使各級生產管理人員能夠直觀及時地掌握變電站各類設備的運行工況，及時發現和處理設備運行中出現的異常、缺陷和其他安全隱患，確保電網設備安全、可靠、穩定運行，實現變電站管理工作的規范化、集約化、科學化。

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