換流站設備巡視模式創新應用

鄭映斌 康文 張宏 楊江濤

（國網湖南省電力有限公司檢修公司）

0 引言

換流站設備種類復雜、占地面積大、重要性極高，其主通流回路設備接頭發熱、充油設備異常產氣、測量值偏差和控保系統隱蔽缺陷等發生直流停運事件還是時有發生。單靠運維人員傳統人眼全站巡視模式，巡視效率低，巡視手段少，無法滿足跨區直流輸電系統持續穩定運行的要求。

對此，以鵝城站為例進行一些探索，分析設備缺陷特征，應用智能、遠程視頻和在線監測技術，尋找更佳設備巡視模式，提高巡視效率，提升巡檢效果。

1 換流站設備特征

近幾年國網公司直流換流站總體運行平穩，現對2015～2017年期間，國網直流換流站因站內設備故障或異常導致的直流閉鎖情況進行統計，具體情況如下。

2015年國網公司在運29座直流換流站因站內設備原因共發生閉鎖12次，其中閥設備故障1次，直流控制保護設備故障2次、直流場一次設備故障6次、交流及輔助設備故障2次、其他原因1次，如圖1所示。

圖1 2015年國網換流站閉鎖情況

2016年國網公司在運31座直流換流站因站內設備原因共發生閉鎖12次，其中控制保護系統單元件故障3次、控制保護軟硬件設計缺陷3次，運檢水平不足3次，主設備故障2次，換流閥部件故障1次，如圖2所示。

圖2 2016年國網換流站閉鎖情況

2017年國網公司在運35座直流換流站因站內設備原因共發生閉鎖9次，其中套管設備故障4次，運檢水平不足2次，閥控系統元件故障2次，控制保護系統故障1次，如圖3所示。

圖3 2017年國網換流站閉鎖情況

通過近三年國網換流站閉鎖情況統計和分析，故障主要集中為直流一次設備、換流變套管、直流控制保護系統，迫切需調整傳統巡視模式，借助互聯網、視頻系統和在線監測系統等才能更好地服務好直流系統，提高直流系統穩定性和可靠性。

2 搭建設備智能巡視平臺

針對超（特）高壓換流站設備點多面廣、布局分散和設備特征等，充分利用互聯網技術、智能巡檢系統、互聯網+、視頻遠程監控系統、自動化技術和輔助監控系統等技術，搭建換流站設備巡視管理平臺[1-2]。

該平臺采用NFC識別、硬件安全隔離技術、遠程數據庫及視頻采集，開發功能強大的設備巡視系統[3]，擁有報警多樣化、多層化和自動抄錄等技術。平臺下設遠程監控管理系統、智能巡檢管理系統、巡檢機器人管理系統、遠程視頻監控管理系統和在線紅外監測系統等，能實現換流站/變電站準確實時采集信息的發送、接收[4]。同時設置安全操作、信息處理、在線計算及制表、系統自診斷與自恢復功能、主設備運行監視等功能，實現對換流站設備巡視智能化管理，其設備巡視管理平臺如圖4所示。

圖4 換流站設備巡視管理平臺結構圖

3 巡視模式創新

為進一步加強換流站設備運行的巡視工作質量，規范運行巡視管理，提高巡視工作的針對性和有效性，進一步提高設備健康水平，結合現場實際，創新換流站差異化及專業化相結合巡視模式，具體如下。

“人+機+器+物”協同合作，差異化和專業化巡視相結合，交叉補位，掃除巡視盲點，精益提升設備巡視質量。

人即是“運維人員”，機即是“巡檢機器人”，器即是“巡檢器”，物即是“高清攝像頭”。采用運維差異化巡檢和專家專業化巡檢方式，按周期分為日巡檢、月巡檢、季巡檢和特殊巡檢，按方式分為運維人員現場巡視、專家專業化巡視、機器人巡視和高清視頻巡視。

規劃好整站巡視路線，設備巡檢區域分每日必巡區域和非必巡區域。每日必巡區域為重點設備，主要為影響直流系統閉鎖的核心設備，如雙極換流變、平抗、極控制保護系統、雙極閥廳、雙極直流場，要求運維人員每日必須進行巡檢；非必巡區域分為A、B、C三個區，按照日巡檢周期表進行巡檢，確保A區每周至少巡檢一次，B、C區每周至少巡檢兩次。設備巡視周期表如下表所示。

由表中可看出，整站設備巡視采用差異化交叉補位進行巡視，充分利用遠程視頻監控系統，補充巡視盲點，同時為促進運維人員深入掌握設備狀況，提升專業技術水平和設備管理水平，適應“運維一體”管理需要，落實“設備主人制”，增加專家特訓和設備運行狀態評價，全面、全方位、全過程提升發現問題的能力和設備巡視管控能力。

表 設備巡視周期表

通過對比機器人和人工巡視路線可發現，兩者每天的巡視范圍各不相同，形成互補。在充分保證整體巡視范圍和效果的前提下，減少了人工巡視次數和巡視工作量。在換流站少人值守的情況下，更有利于將有限的人員精力集中到設備巡視中，提升設備巡視有效性和針對性。圖5和圖6分別為實際應用中機器人巡視和接地極無線視頻監控。

圖5 機器人巡視圖

4 實施效果

4.1 掃除巡視盲區，提升巡視效率

通過合理規劃機器人巡視路線，定時對室外一次設備進行巡視，智能機器人巡檢系統及專家審核能及時發現漏油、外觀損壞、瓷瓶破裂等設備異常狀況，彌補了高空攝像頭無法巡視到的設備死角，緩解了少人值守的設備巡視頻率和巡視壓力。通過遠程視頻監控巡視能夠及時發現充油設備漏油、外觀損壞、瓷瓶破裂等設備異常狀況，彌補運維人員巡視和智能機器人巡視的高位盲區。圖7為閥廳紅外在線監測畫面。

圖6 接地極無線視頻監控圖

圖7 閥廳紅外在線監測系統顯示畫面

以日常設備巡視為例，實施新的巡視模式以前，每天現場設備巡視、全站設備巡視及數據抄錄需要42工時，采用新巡視模式后，只需18工時，工時工作量較以前下降了57%。

4.2 實現實時巡視，提升發現能力

相對傳統的人工巡視，智能機器人巡檢系統和視頻監控系統能夠對一次設備本體以及設備連接頭等的溫度、SF6氣體壓力等進行實時采集和監控，并采用同類分析、三相設備對比及歷史趨勢分析等手段，對以上數據進行智能分析和診斷，實現對設備故障的判別和自動報警，并以全自主、本地或遠方遙控模式代替或輔助人工進行換流站巡檢。

遠程圖像監控系統、在線監測系統、遠程監盤系統等輔助監控系統應用使得換流站運維工作運轉更加的高效，更能實現統籌、關聯，減少運維重復性工作、以及數據不對稱、不完整、抄錄不及時等問題，保證換流站設備管理的合理性和數據鏈的暢通，使得換流站設備缺陷、隱患處理更及時，提高系統可靠性，帶來顯著效益[5]。

4.3 差異+專業化巡視，實現巡視全覆蓋

“人+機+器+物”協同合作，差異化、視頻化和專業化巡視應用。最終達到促使換流變/變電站設備巡視的規范化、自動化和智能化，設備巡視的全方位、全覆蓋、全天候運轉，做到設備巡視的精益化和互動化，提升設備巡視質量。

5 持續改進措施

5.1 拓展智能機器人功能

跟蹤智能機器人新巡視模式的應用情況和功能拓展，如添加紫外測溫、設備局部放電檢測等新“武器”，增強設備診斷分析和儀表儀器在線數據抄錄功能；探討研發室內智能機器人移動檢測系統，為電網安全穩定運行、換流站少人值守工作順利實施提供幫助。

5.2 拓展圖像監控系統功能

進一步拓展圖像監控系統的功能，優化攝像頭配置，增加定期自動紅外測溫功能，達到對設備狀態（開關、刀閘狀態）和輔助設備進行全面監視、發現缺陷并及時報警、提醒監控人員。圖像監控系統設置開關、刀閘等設備的操作聯動功能，實現一次設備操作后實際位置的遠程查看；電子圍欄監視系統與當地派出所進行告警聯動，實現換流站/變電站安保的快速響應[6]。

5.3 拓展在線監測系統功能

繼續引進和完善后臺監控裝置，如添加500kV開關、避雷器動作次數在線監測功能，同時采用技術手段將分散式在線監測系統數據傳遞到集控中心，以便于對設備數據進行查看、分析和監視[4]。

5.4 開發智能監盤機器人

研發智能監盤機器人，實現對換流站運行人員工作站事件記錄、系統運行方式實時攝像掃描、智能分析、告警提示和短信聯動發送功能，減輕運維人員的監盤負擔，提升應急處置效率和正確性。

6 結束語

本文在總結直流換流站設備缺陷及特征的基礎上，基于互聯網技術，將在線監測系統、智能管理系統、巡檢機器人、遠程視頻監控等有機物聯，搭建換流站設備巡視管理平臺。同時將安全文化、安全監督融入深化到日常設備巡視中，最終達到“人+機+器+物”協同合作，差異化和專業化巡視相結合，提升換流站運維人員設備巡視、操作和監控管理水平，為推進換流站向智能化、數字化發展提供現場實際應用參考價值。