變電站人工巡視智能替代解決方案設計

邱獻康

摘要：2019年以來，國家電網公司著力解決運檢突出問題，推動變電專業數字化轉型，在前期智能變電站完善提升基礎上，按照采集數字化、接口標準化、分析智能化的技術要求，應用智能高壓設備、主輔一體化監控、遠程智能巡視等先進技術開展試點智慧變電站建設。遠程智能巡視技術解決了運維人員主輔設備監控能力缺失、低效重復性工作繁雜等諸多問題，達到了預期“本質安全、先進實用、面向一線、運檢高效”的建設效果，為集控站與數字化班組建設打下堅實基礎，有效推動了變電設備智能升級。

關鍵詞：智慧變電站;遠程智能巡視;設計方案

一、設計現狀

近年來，變電站數量相對運維人員數量顯著增長，隨著精益化管理要求的不斷提高，設備巡視要求更加細致，人站比不足矛盾凸顯，變電人工巡視智能替代需求迫切，具體體現為以下幾點：

運維工作繁重：日常運維工作繁重且有一定人員風險 ;

漏檢難以避免：人工運維的質量和效率受人員主觀因素影響較大，漏檢、誤錄等疏忽難以避免;

對比分析非實時：人工抄錄電氣運行數據質量和對比分析時效不高，系統間相互獨立：系統相互獨立，平臺繁多，不具備主輔設備與視頻智能聯動;

遠程監控不足：運維人員無法在遠方實時獲取站內電氣設備運行狀態信息;

隨著網絡通信技術和視頻監控技術的不斷發展升級，通過高清視頻系統開展設備遠方巡視的條件日趨成熟，這也將成為變電運維巡視工作的發展趨勢。傳統變電站視頻系統主要針對安防、消防、設備整體外觀等畫面的概覽與視頻回看，攝像頭部署位置主要位于通道、出入口等部位，尚未開展針對在線智能巡視進行相應的點位優化和設計，本技術方案，根據變電站AIS、HGIS和GIS一次設備結構特點和布局典型設計，以及室內二次設備巡視特點，設計變電站攝像頭智能巡視設計方案。

二、設計預期

2.1 對站內表計、開關分合位、狀態指示、設備缺陷（如套管漏油、裂紋等）柜門分合、異物搭掛、鳥巢、人員著裝及行為等進行視頻監測及識別（開關分合數據可為后期一鍵順控建設提供依據），識別準確率90%以上;

2.2 動環系統具備就地控制功能，在監測量超過/低于閾值時，或者在滿足一定條件時，就地開啟風機、空調、水泵等;

2.3 對變電站內的易發熱點進行實時監控，超限主動告警;

2.4 對變電站內的關鍵點（如瓦斯繼電器、斷路器投切位）進行多重監測，在告警判據中進行智能分析，給出可靠判斷結果，判別結果準確率 90%以上;

2.5 對監測數據的分析，分析項包括監測歷史數據分析、一次設備健康狀況分析等，分析結果可靠性高。

2.6 可及時發現站內火災并報警，定位火源;

2.7 對變電站內的環境量進行實時監測，在監測量超標情況下及時告警。

三、設計原則

系統采用標準化、數字化、分布式的系統結構，以技術先進、系統實用、結構合理、產品主流、低成本、低維護量作為基本建設原則來規劃系統的整體構架，具備良好的可維護性、可擴展性。

四、設計方案

4.1 總體構架

變電站遠程智能巡視系統部署在變電站站端，主要由巡視主機、智能分析主機、輪式機器人、掛軌機器人、攝像機、無人機及聲紋監測裝置等組成。巡視主機下發控制、巡視任務等指令，由機器人、攝像機和無人機開展室內外設備聯合巡視作業，并將巡視數據、采集文件等上送到巡視主機;巡視主機與智能分析主機對采集的數據進行智能分析，形成巡視結果和巡視報告。巡視系統應具備獲取與巡視相關的狀態監測數據與動力環境數據、與主輔設備監控系統智能聯動等功能。

4.2 系統功能

本系統利用高清視頻，紅外視頻實現變電站的實時監控，再加上在線監測、消防、安防、動環數據等接入數據，實現變電站的智能巡視和數據分析功能，具體功能項如下：

4.2.1 數據采集功能

4.2.1.1 巡視數據采集

采用攝像機等方式聯合采集巡視數據，巡視數據包括可見光視頻及圖像、紅外圖譜、音頻等。

4.2.1.2 狀態數據采集

支持采集視頻攝像機、硬盤錄像機的工況信息，包括設備在線狀態等;支持采集圖像質量信息，包括信號丟失、圖像模糊、對比度低、圖像過亮、圖像過暗、圖像偏色、噪聲干擾、條紋干擾、黑白圖像、視頻遮擋、畫面凍結、視頻劇變、視頻抖動、場景變更等;支持采集的運行信息，包括速度、里程、電池電量、位置信息等;支持采集任務執行信息，包括任務執行狀態、任務進度、啟動時間等。

4.2.1.3 傳感器數據采集

電纜溝中動力電纜的溫度、溫升監測;電纜溝中水位監測;主變的聲紋監測;開關柜室內溫濕度監測;環境溫濕度監測;充氣室內有害氣體監測;站內風力風向以及氣壓監測。

4.2.2 數據分析功能

支持油浸式變壓器的本體及套管、分接開關、冷卻系統、非電量保護裝置、儲油柜等設備部位的分析。支持斷路器的本體、操動機構等設備部位的分析。支持組合電器的本體、套管、匯控柜等設備部位的分析。支持隔離開關的導電部分、絕緣子、傳動部分、基座、機械閉鎖及限位部分、操動機構等設備部位的分析。支持開關柜的本體外觀、面板、位置指示、壓力釋放裝置、SF6 密度繼電器（壓力表）、儲能指示、標示牌等設備部位的分析。支持站用交流電源的電流表、電壓表、進線斷路器、分段斷路器、饋線斷路器、切換把手、自動轉換開關、UPS裝置、備自投裝置、標示牌等設備部位的分析。支持站用直流電源的蓄電池、充電裝置、饋線屏、事故照明屏等設備部位的分析。支持室外匯控柜的標示牌、屏柜外觀、裝置外觀、液晶面板、指示燈、表計、切換把手、壓板、空氣開關等設備部位的分析。 當儀表指針超過設定報警值時，觸發報警，智能視頻分析系統能讀取儀表讀數并自動記錄。

4.2.3 任務管理

支持遠程同步任務功能，巡視任務內容包括巡視點位信息以及月、周、日、小時等不同時間維度的巡視周期，巡視類型包括例行巡視、熄燈巡視、特殊巡視、專項巡視、自定義巡視等5類，其中，惡劣天氣特巡包括大風、雷暴、霧霾（含毛毛雨、大霧等）、雨后、下雪、氣溫驟變（含低溫天氣）、高溫、冰雹、覆冰、沙塵暴等10 類;專項巡視包括設備紅外測溫、油位油溫表抄錄、避雷器表計抄錄、SF6 壓力表抄錄、液壓表抄錄、位置狀態識別抄錄等6類。

4.2.4 巡視監控

支持以樹形列表方式顯示本單位設備資源信息，不同用戶根據權限顯示不同資源信息，以不同圖標顯示不同設備類型;支持按照在線、離線等過濾視頻監控設備;支持通過樹形導航調閱高清視頻和畫面。

4.2.5 巡視結果確認

提供設備告警分析、告警查詢確認、主接線展示、間隔展示功能，功能如下：

包括設備名稱、部件名稱、實物ID、缺陷類別、告警等級、缺陷或異常圖像（已標注出具體缺陷或異常位置）和實時監控畫面鏈接等7類信息;支持人工核查功能，支持告警信息的實時監控畫面鏈接快捷跳轉，可人工查看告警設備實時監控畫面，人工核查告警信息是否屬實，支持反饋意見錄入。

4.2.6 巡視結果分析

系統具備巡視數據對比分析、生成歷史曲線等功能，并可根據需要生成分析報告。

4.2.7 配置管理

支持通過巡視主機配置告警閾值、巡視計劃、標準巡視點位庫等信息。

五、設備部署原則

5.1 攝像頭部署原則

使用云臺機型全面覆蓋表計和開關分合位，對于盲區補充微型攝像頭或者固定槍機;對于因光線變化或者角度問題而容易引起識別不準或者不可識別的部位，使用多臺設備，多角度兼顧的原則;測溫機型實現主設備易發熱點全覆蓋;對于設備外觀，人員行為、著裝，柜門分合等使用高清球機實現監測。

5.2 傳感器部署原則

電纜溝中有動力電纜接頭區域部署測溫傳感器進行監測;電纜溝中易積水區域使用水位傳感器進行監測，水位傳感器在一條主溝內部署不少于 2 個; 對于開關柜室或者 GIS 室內的有害氣體進行監測，傳感器部署在多個點位，實現室內有害氣體濃度全面監測; 對于整站風力風向氣壓的監測，選取屋頂或者墻頂部署傳感器。

結束語：

變電站遠程智能巡視系統利用高清視頻，紅外視頻實現變電站的實時監控，再加上在線監測、消防、安防、動環數據等接入數據，實現變電站的智能巡視和數據分析功能。

變電站遠程智能巡視系統有高度的可靠性和工作的連續性，具有很強的實時智能分析能力，能輔助運檢人員對各種變電站的重要設備進行運檢檢測，能大大減輕運檢工作人員的日常工作量。

參考文獻

[1]智慧變電站技術導則（試行），國家電網有限公司，2021年8月;

[2]《電力監控系統網絡安全防護導則》GB/T 36572-2018;

[3]《電網視頻監控系統及接口 第1部分：技術要求》Q/GDW 10517.1;

[4]《視頻安防監控系統技術要求》GA/T367-2001;