油田電網電力線路可視化技術應用研究

劉玉林

勝利油田電力分公司 山東東營 257000

1 研究背景

對電力線路進行巡檢是確保輸配電工作有序開展的關鍵。長期以來,電力線路巡檢以人工為主,定期進行。當前,隨著通信技術、視頻采集技術、電源技術等的發展,采用可視化技術對電力線路進行遠程巡檢成為可能,并且有效減小線路人員的工作量。采用可視化技術,通過后臺系統將視頻數據與電力線路臺賬相結合,形成電力線路動態可視化臺賬,同時調用自動化系統數據,對電力線路發生的故障進行記錄,有效提高電力線路管理水平。筆者以勝利油田為例,對油田電網電力線路可視化技術的應用進行研究,實現電力線路人工巡檢與遠程視頻巡檢的有機結合,構建設備臺賬與視頻數據、隱患故障的關聯性,加強電力線路運行風險預估能力,提高隱患排查處置的速度。電力線路通道受外部運行環境的影響較大,近年來統計數據表明,電力線路故障以外力破壞為主。面對高供電可靠性的需求,電力線路實現可視化巡檢具有重要意義。

2 電力線路可視化終端

電力線路可視化終端實現現場視頻采集、定時拍照上傳、異常情況識別拍照上傳等功能,設備安裝在高壓線路桿塔中上部,基于可視化距離、電源供電情況、報警模式等來對攝像頭進行選擇,確保現場應用的可靠性。電力線路可視化終端安裝時,需要考慮線路檔距、電壓等級,以及攝像頭的覆蓋距離。

2.1 終端電源

在電力線路可視化終端中,攝像頭的電源尤為重要。油田電網電力線路電壓等級較高,并且位于野外,取電難度較大。為保證攝像頭電源的供電可靠性,對太陽能板、蓄電池進行測試評估,設計能夠確保終端裝置及輔助設備正常工作的電源。電力線路可視化終端蓄電池參數見表1。

表1 電力線路可視化終端蓄電池參數

太陽能板根據耗電總量、有效日照時間、平均日放電時間、系統利用因數等參數進行綜合測算,參數見表2。

表2 電力線路可視化終端太陽能板參數

2.2 終端安裝

電力線路可視化終端安裝中的重點是太陽能板的安裝、攝像頭的角度和位置。安裝時,根據地區光照差異做好太陽能板的方向調節。勝利油田位于山東省東營市,根據當地光照情況,電力線路走向為向東、向西、向南三個方向時,電力線路可視化終端安裝在桿塔南側,太陽能板所處位置為南偏西10°;電力線路走向為向北時,電力線路可視化終端安裝在桿塔西側,太陽能板所處位置為南偏西30°。現場安裝達不到上述要求時,務必增加配套支架,并且避免使太陽能板面向北、東北和西北,嚴禁角鋼、水泥桿、鋼管塔等形成遮擋,確保太陽能板能夠充分采集陽光。安裝過程中,要控制攝像頭的安裝位置。結合線路巡視重點和安裝經驗要求,攝像頭安裝在導線弧垂最低點同一平面與桿塔交接位置為最佳角度。在滿足以上要求的前提下,攝像頭高度不得低于10 m,盡量安裝在高處,防止被盜。帶電設備應符合電力規程中的安全距離要求[1],水泥桿等工區特殊情況除外。

2.3 終端攝像頭

在電力線路可視化終端中,以拍照片為主的攝像頭像素一般為800萬～2 100萬,夜視拍照攝像頭和視頻監控攝像頭像素為200萬。不同的攝像頭可以配置不同的鏡頭,包括高清鏡頭、夜視鏡頭、下視鏡頭、廣角鏡頭、變焦鏡頭等。對于跨越高速鐵路、高速公路和重要輸電通道的架空輸電線路區段,原則上采用實時視頻監控攝像頭。

2.4 終端其它輔助裝置

結合電力線路現場實際情況,電力線路可視化終端可以配備其它輔助裝置,如聲光報警裝置、測溫裝置、智能巡檢裝置副機、微氣象監測裝置等。這些裝置與攝像頭視頻采集相結合,能夠提高系統的監控能力。

聲光報警裝置如圖1所示。聲光報警裝置連接至智能巡檢裝置主機擴展口,能夠遠程撥打智能巡檢裝置主機底部的電話號碼,支持語音喊話、聲光報警功能。在電力線路遭外力破壞的現場,通過視頻識別后,可以對現場作業人員進行警告,并通過撥打電話告知相關負責人。

圖1 聲光報警裝置

測溫裝置如圖2所示。將測溫裝置安裝至電力線路指定位置,在系統平臺上配置網絡地址。測溫裝置啟動后,定時向系統平臺上傳測溫數據。

智能巡檢裝置副機通過433 MHz無線通信與智能巡檢裝置主機相連,可以擴大監測范圍,并且能夠降低監控設備通信裝置的建設費用。智能巡檢裝置副機支持拍照功能,可以將所拍攝的照片通過無線保真通信傳送至智能巡檢裝置主機,并上傳至系統平臺。

圖2 測溫裝置

微氣象監測裝置如圖3所示。將微氣象監測裝置安裝至電力線路指定位置,在系統平臺上配置網絡地址。微氣象監測裝置啟動后,定時向系統平臺上傳溫度、濕度、風速等氣象數據。基于野外線路情況,制定合理的巡檢、維護策略,基于由極端天氣引起的電力線路覆冰、舞動等情況,及時進行預估。

探索多功能共享資源的平臺建設模式,應用遠程視頻通信通道實現各類電力線路數據采集裝置的遠程上傳,并實現通信主站的復用,為在線采集并上傳電力線路數據提供便利。

圖3 微氣象監測裝置

3 電力線路可視化后臺系統

電力線路可視化終端采集的視頻數據和各類電力線路運行參數,采用無線接入點專網的模式進行傳輸[2],在后臺系統中匯集應用。應用辦公網主頁賬號,可以對視頻數據與各類運行參數進行訪問。

通過電力線路可視化后臺系統,可以直接訪問電力線路可視化終端攝像頭。根據攝像頭的所屬單位、線路名稱、線路電壓、桿號等進行分類排序,結合視頻終端的全球定位系統定位功能,實現電力線路可視化后臺系統對攝像頭地理位置的定位、電力線路遠程巡檢的管理和人員巡檢情況的自動統計。

攝像頭分類排序及現場視頻采集畫面如圖4所示,攝像頭地理位置定位及現場視頻輪播畫面如圖5所示。

圖4 攝像頭分類排序及現場視頻采集畫面

對電力線路可視化終端安裝情況進行錄入,建立相應電力線路的桿塔臺賬。后臺系統根據桿塔臺賬的關鍵詞,為操作人員提供桿塔的分類統計,并顯示桿塔的各類信息[3],如圖6所示。結合桿塔臺賬和電力線路可視化終端所采集的信息,分析形成電力線路運行風險與隱患臺賬,可以據此及時消除電力線路的風險和隱患,制定降低電力線路運行風險的相關措施。

圖5 攝像頭地理位置定位及現場視頻輪播畫面

圖6 桿塔臺賬畫面

4 電力線路可視化智能應用

4.1 風險智能識別

通過對現場視頻和圖片的學習,實現風險的智能識別,具體包括:

(1) 對電力線路走廊距離較近的各種建設作業進行自動識別,如挖掘、推土、吊裝等,針對有可能對電力線路的安全運行造成威脅的情況,進行自動推送;

(2) 對各種可能接近帶電體造成電擊、短路、接地等事故的建筑物、異物,進行識別報警;

(3) 對各種鳥類的筑巢情況進行識別;

(4) 對由惡劣天氣造成的覆冰、舞動等情況進行識別。

隨著典型視頻與圖片的采集量不斷增加,數據源也不斷增加[4],進而使識別的準確率不斷提高,為發現電力線路運行隱患和電力線路風險評估提供了有力的技術支撐。將視頻數據與所采集的溫度數據、氣象數據等相結合,還為電力線路運行狀況智能化識別技術的發展提供了新的研究方向。

4.2 巡檢情況自動統計

電力線路可視化終端全球定位系統定位數據與電力線路地理信息系統相結合[5],可以進一步精準地實現電力線路走向的繪制。基于電力線路巡檢人員手持式終端的定位和導航系統,自動生成巡檢軌跡,實現人工巡檢情況的自動統計。將視頻遠程巡檢與人工現場巡檢相結合,可以進一步提高電力線路巡檢的及時性,擴大巡檢的覆蓋面,并降低巡檢人員的工作強度[6]。

4.3 隱患統計分析及現場搶修

通過人工錄入、調度自動化系統推送、視頻自動識別等方式,形成電力線路運行風險與隱患臺賬。

根據所屬單位對工作任務進行統計、發放,與作業人員手持式終端實現現場視頻對接[7],達成工作任務的現場快速落實,以及用料的及時準確準備,為電力線路檢修運維工作計劃的制定提供支持,同時為事故應急搶修提供準確信息。

5 結束語

筆者以勝利油田為例,對油田電網電力線路可視化技術的應用進行研究,設計了電力線路可視化終端,構建了電力線路可視化后臺系統。隨著物聯網技術的發展和廣泛應用,視頻采集、識別技術的不斷完善[8-9],通信技術的發展,在油田電網電力線路應用可視化技術已具備了較為成熟的條件,并且可以保障油田電網電力線路的安全、穩定、高效運行。