變電站智能巡視系統(tǒng)驗收淺析

張艷杰，宋志明，孫艷萍，趙笑笑，徐英杰

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變電站智能巡視系統(tǒng)驗收淺析

張艷杰，宋志明，孫艷萍，趙笑笑，徐英杰

（山東電力高等專科學校，山東 濟南 250002）

隨著變電站智能巡視系統(tǒng)日益普及，降低了運維人員的工作量，也增加了巡視機器人等設(shè)備運行維護工作的內(nèi)容?；诖?，對變電站智能巡視系統(tǒng)的通信模式進行研究，了解變集控通信模式視頻數(shù)據(jù)交換方式、安全接入方案，對變電站移動紅外巡視測溫功能進行概括，分析了變電站智能巡檢機器人的主要驗收流程與工作內(nèi)容。集控通信模式提高了變電站智能巡視系統(tǒng)視頻信息共享的效率與安全性，通過全面驗收與運維，智能巡檢機器人可在無人值守變電站設(shè)備巡視工作中發(fā)揮主導作用。

智能巡檢機器人；通信模式；紅外巡視；驗收流程

變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)以變電站智能巡檢機器人為核心，整合機器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識別技術(shù)、導航定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，有效降低勞動強度和變電站運維成本，提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動化水平。隨著變電站智能巡檢機器人被列入《國家電網(wǎng)公司第一批重點推廣新技術(shù)目錄》，變電站智能巡檢機器人在電力企業(yè)得到廣泛推廣應(yīng)用。

1 變電站智能巡檢機器人集控通信模式

當前針對變電站智能巡檢機器人系統(tǒng)的應(yīng)用多為單站型使用模式，容易造成信息孤島，難以實現(xiàn)無人值守，因此機器人集控運維模式逐漸普及。機器人集控系統(tǒng)主要面向檢修公司和檢修分部的工作人員，側(cè)重于對變電站一次設(shè)備和機器人狀態(tài)的實時監(jiān)測、變電站指定設(shè)備的特巡、巡檢數(shù)據(jù)的匯集和深度挖掘、與PMS等其他系統(tǒng)的對接、兼容對接多廠家的機器人等。集控系統(tǒng)采取客戶端/服務(wù)端的模式。集控中心服務(wù)器端負責與多個變電站的機器人系統(tǒng)對接，實現(xiàn)控制指令的收發(fā)、巡檢數(shù)據(jù)的匯集和轉(zhuǎn)發(fā)、機器人運行狀態(tài)的監(jiān)測等；同時在集控中心側(cè)部署視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備負責與多個變電站的視頻對接，實現(xiàn)多路視頻的匯集與轉(zhuǎn)發(fā)。集控客戶端負責與集控中心和視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進行交互，實現(xiàn)控制變電站智能巡檢機器人、查看巡檢數(shù)據(jù)、預(yù)覽巡檢機器人的視頻、監(jiān)測機器人運行狀態(tài)等。集控系統(tǒng)通過約定接口協(xié)議對接兼容不同廠家的機器人設(shè)備。將變電站的視頻先轉(zhuǎn)發(fā)到集控中心的視頻匯集轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，再集中轉(zhuǎn)發(fā)到各個集控客戶端，將變電站與集控端之間的視頻縮減到單路，避免了給變電站帶寬帶來的壓力。變電站機器人巡檢系統(tǒng)與集控端之間交互的數(shù)據(jù)按照流量比例來看，主要為視頻數(shù)據(jù)，尤其是可見光視頻。目前，智能巡檢機器人配置的可見光視頻為高清，在機器人巡檢過程中，一般占用帶寬為8～20 M，復雜環(huán)境下，傳輸峰值可以達到20 M；紅外視頻為標清，一般占用帶寬為4～8 M，峰值可以達到8 M，再綜合考慮其他數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)可用性，建議變電站到集控的帶寬可見光和紅外均標清為18 M，可見光高清、紅外標清為30 M。機器人系統(tǒng)在接入電力內(nèi)網(wǎng)時，目前采用的比較常見的接入方案有防火墻方式、專網(wǎng)方式、直接接入方式等。集控系統(tǒng)在與變電站的機器人系統(tǒng)對接時，采取在集控中心部署防火墻的方式。各變電站與集控中心之間通過專線通信，再到集控中心經(jīng)過防火墻，保障接入電力內(nèi)網(wǎng)的安全性。同時考慮到帶寬占用率，采取將視頻和巡檢數(shù)據(jù)分離接入的方式，視頻走專網(wǎng)不加限制，而巡檢數(shù)據(jù)經(jīng)過防火墻或其他認證、隔離設(shè)備后接入到電力內(nèi)網(wǎng)。

2 變電站移動紅外巡視

變電站智能巡檢機器人紅外普測，是通過預(yù)先設(shè)置多個監(jiān)測點，對全站設(shè)備進行整體性、多角度、掃描式溫度采集。對變壓器、互感器等設(shè)備本體以及各刀閘觸頭、引線、母線連接頭等進行溫度檢測，采用溫升分析、同類或三相設(shè)備溫差對比、歷史趨勢等手段，對設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進行智能分析和診斷，實現(xiàn)對設(shè)備熱缺陷的判別和自動報運維人員在本地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定每類設(shè)備可能發(fā)生缺陷的關(guān)鍵測溫點，由機器人針對這些測溫點進行定點測溫。機器人可以自動對設(shè)備進行多方位、多角度檢測診斷，測溫精確度更高；同時針對同一設(shè)備，每次都可確保在位置、角度、配置參數(shù)方面的高度一致性，結(jié)果可對比性強，本地監(jiān)控系統(tǒng)可自動保存測溫數(shù)據(jù)，形成歷史分析曲線和多樣化的分析報表，便于運維人員進行診斷分析，保證了溫度檢測的精確性和有效性。

3 變電站智能巡視系統(tǒng)驗收

3.1 全面巡檢任務(wù)

按照“人員分組、項目分類、分節(jié)點驗收”的原則開展現(xiàn)場驗收，檢測機器人及后臺各項性能指標。由于全面巡檢任務(wù)能夠覆蓋對應(yīng)區(qū)域的全部檢測點位，因此選擇執(zhí)行全面巡檢任務(wù)獲取全部紅外、可見光圖譜，以開展人機巡檢數(shù)據(jù)比對分析。結(jié)合一次系統(tǒng)接線圖，在系統(tǒng)導航界面進行地圖選點配置并創(chuàng)建任務(wù)，檢查機器人是否啟動執(zhí)行，監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)時間不應(yīng)超過2 s。全自主巡檢和手動遙控2種巡檢模式可無縫切換，切換響應(yīng)速度小于0.1 s，切換過程中機器人的巡檢狀態(tài)和巡檢姿態(tài)不發(fā)生明顯變化。

3.2 機器人監(jiān)控后臺

監(jiān)控后臺系統(tǒng)應(yīng)提供二維電子地圖功能，實時顯示機器人在電子地圖上的位置，可實時記錄、下傳智能巡檢機器人的工作狀態(tài)、巡檢路線、巡檢位置等信息。驗收時檢查本地監(jiān)控系統(tǒng)界面上是否顯示機器人的工作狀態(tài)、巡檢路線等信息，檢查電子地圖上機器人的實時位置和巡視軌跡是否與實際一致，監(jiān)控系統(tǒng)是否具備記錄、下傳功能。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供顯示、存儲巡檢機器人相關(guān)工作狀態(tài)信息的功能，具體包括：機器人驅(qū)動模塊信息、電源模塊信息、自檢信息等。監(jiān)控系統(tǒng)能將巡檢任務(wù)中采集到的可見光圖像、紅外圖像、聲音表計讀數(shù)、設(shè)備位置狀態(tài)、注油設(shè)備油位等信息存儲在巡檢數(shù)據(jù)庫中，能夠按照巡檢時間、巡檢任務(wù)、設(shè)備類型、設(shè)備名稱、最高溫度等過濾條件查詢巡檢數(shù)據(jù)，對一臺設(shè)備查詢可同時獲取該臺設(shè)備360°全覆蓋巡檢信息（與人工巡檢范圍相同）。

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供自動生成設(shè)備缺陷報表、巡檢任務(wù)報表等功能，并提供歷史曲線展示功能，所有報表具有查詢、打印等功能，報表可按照設(shè)備名稱展示所有相關(guān)巡檢信息。

3.3 紅外測溫功能

機器人在程序化任務(wù)、后臺遙控工作模式下，分別檢查紅外熱成像是否具備自動對焦功能、紅外影像是否實時顯示溫度最高點位置及溫度值。檢查、核對紅外攝像裝置技術(shù)參數(shù)資料，檢查分辨率不低于320×240，接口方式一般采用以太網(wǎng)或RS-485，熱靈敏度不低于50 MK，測溫精度不低于2 K，測溫范圍–20～300 ℃。

3.4 電源功能

進行機器人持續(xù)巡視時間測試，電池供電一次充電續(xù)航能力不小于5 h，續(xù)航時間內(nèi)機器人應(yīng)穩(wěn)定工作。檢查巡檢任務(wù)執(zhí)行完畢后，機器人是否自動返回充電室進行自主充電。

3.5 通信功能

當機器人巡視至站內(nèi)距離通訊設(shè)備最遠處時，進行遙測功能測試，檢查機器人能否正確執(zhí)行指令，檢查對應(yīng)的可見光及紅外視頻能否正常傳輸并顯示。

機器人巡檢過程中，現(xiàn)場拔掉監(jiān)控后臺網(wǎng)線，模擬通信中斷情景，檢查機器人是否返回充電室。檢查后臺主界面告警信息欄，觀察是否發(fā)出通信告警信號。執(zhí)行不少于3次工作任務(wù)，測試通訊中斷自動返回功能。

3.6 巡檢結(jié)果驗收

3.6.1 測溫精度驗收

驗收標準：應(yīng)能夠?qū)φ緝?nèi)設(shè)備進行溫度檢測，能按照DL/T 664—2008規(guī)范的要求對電流致熱型和電壓致熱型缺陷或故障進行自動分析判斷，并提出預(yù)警。測溫精度應(yīng)控制在±2 ℃或±2%.

驗收方法：從全面巡視報告中選取6張不同設(shè)備紅外測溫圖譜，使用紅外測溫儀在對應(yīng)點位以相同角度采集對應(yīng)設(shè)備圖譜，對兩組圖譜進行比對，分析溫度最高點、最低點等精度差異。

3.6.2 表計識別精度驗收

驗收標準：對變電站設(shè)備的敞開式儀表、油位計指示應(yīng)進行全覆蓋拍照和表計數(shù)值讀取，照片應(yīng)清晰，可準確識別儀表數(shù)字，讀取的數(shù)據(jù)應(yīng)能自動記錄并實現(xiàn)智能報警；儀表讀取數(shù)據(jù)的誤差在±5%內(nèi)。

驗收方法：導出巡視報告中全部表計讀數(shù)并打印，按照變電站巡視路線，逐個檢查室外敞開式儀表和油位計是否有識別記錄；對照當天巡視記錄，檢查機器人采集圖片是否清晰，并對儀表、油位計逐項核對，可見光圖片示數(shù)與系統(tǒng)記錄讀數(shù)誤差是否在±5%內(nèi)；選取數(shù)字表、指針表、油位計各2組，將對應(yīng)報警值調(diào)低至當前值以下，采用表計抄錄專項功能驗證智能報警。

4 結(jié)論

變電站智能巡視系統(tǒng)的集控通信模式提高了變電站視頻信息共享的效率與安全性，實現(xiàn)了變電站無人值守目標。變電站紅外巡視可以實現(xiàn)變電站設(shè)備遠程紅外測溫與設(shè)備診斷功能，通過全面驗收與運維，變電站巡檢機器人可在設(shè)備巡視工作中發(fā)揮主導作用。

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［2］馬銀戌，劉慶東，鮑慧.變電站智能巡視后臺管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2014，42（10）126-129.

［3］吳國權(quán).智能變電站運維及操作的研究與應(yīng)用［D］.濟南：山東大學，2015.

2095－6835（2018）21－0065－02

TM07

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.065

張艷杰（1982—），男，高級工程師，主要從事智能變電站運維技術(shù)研究。

〔編輯：嚴麗琴〕