智慧變電站聯合巡檢技術及其應用

戚建宏

摘要： 在信息技術高速發展下，變電站設備結構越加復雜，對運維人員造成不小的影響。當下為了達到變電站運維遠程化、可視化、智能化方面的要 求，需要深化技術應用，提升變電設備運維檢修能力。本文研究分析我國變電站運維工作的進行情況，研究圖像采集和識別、紅外測溫和診斷、 智能巡檢 和聯動等技術，綜合各類技術建立聯合巡檢系統，推進變電站巡檢工作。

關鍵詞： 智慧變電站;聯合巡檢技術

在電網運維檢修業務和云計算、大數據、物聯網等技術高速發展且融? 合的過程中，為變電站運維等工作開展提供便利的條件。在此過程中對變? 電站運維人員也提出不少要求，運維人員應該掌握大數據、云計算、物聯? 網、人工智能等技術， 滿足運維在遠程化、可視化和智能化等方面的要求。 然而，當下發現變電站在日常使用的技術眾多，運維人員難以結合實際情? 況，優化運維方案，建立實用化的智能運維系統，會對變電站智能運維形? 成不小影響。在智慧變電站試點工作進行期間，加強新型技術在變電站運? 維方面的應用程度，完成機器人系統、變電站視頻系統、輔助監控系統、? 全站三維系統與主設備監視系統的對接工作，實現自動評估狀態、自動觸? 發巡檢、自動生成報告。

一、變電站運維發展現狀

變電站巡檢工作內容眾多，在當下已經出現眾多運維系統，比如室外 激光導航機器人巡檢系統、變電站輔控系統、三維巡檢系統和室內掛軌機 器人巡檢等系統， 相關系統分屬的區域不同，彼此的聯系比較少，會出現 信息孤島情況。變電站輔控系統內部集成環境監測、視頻系統、安全防范 等數據，可以實現多方面聯動;巡檢機器人在紅外線測溫技術下，可以自 動監測變電站設備情況，完成以往由人力負責跟進的部分工作，由此可以 減輕巡檢人員的工作壓力。然而，巡檢機器人的活動范圍有限，不能在變 電站運維階段，全面監測工作現場; 我國只有少部分變電站內布置三維巡 檢系統，可以通過收集的數據建立整座變電站的立體化模型，結合虛擬現 實技術，推進變電站巡檢工作。然而，虛擬化巡檢所用的系統和其他系統 關聯程度不大，屬于一種被動式巡檢的方式，不能全面有效地監控變電站 中的設備[1]。

二、智慧變電站聯合巡檢關鍵技術

（一）圖像采集技術

現場畫面采集工作在攝像設備的輔助下進行，能否采集到高清圖片需 要在圖像識別的前提下，分析環境光線、安裝位置、攝像機鏡頭、拍攝角 度等因素對圖像采集效果形成的影響。 圖像采集在多種技術的支持下進行， 這是獲得高質量圖片的前提。圖像模糊搜索技術可以消除因攝像機鏡頭調 焦形成的機械誤差，提高圖片內容的清晰度;圖像糾偏技術，可以最大程 度的減小因攝像機云臺轉動形成的誤差; 通過 HDR 可以解決采集圖像欠曝 和過曝的問題，讓圖片的照度處于較在合理的區間。

（二）圖像識別技術

圖像預處理、圖像獲取、圖像特征提取和圖像分類，這些均是傳統圖像識別所用的技術。當下基于深度學習的圖像識別技術，在圖像特征提取 方面擁有較高的準確度， 基于深度學習的圖像識別技術選擇目標檢測算法， 可以強化技術在圖像內容分類和自動學習方面的能力， 在多領域圖像處理

方面有良好的效果。

基于Darknet深度學習框架的圖像識別技術，選擇YOLO算法處理數據， 確定目標檢測問題并在此基礎上重新構成一個回歸問題。使用該技術在圖? 像識別方面擁有較高的精準度， 同時檢測速度非常快， 比如 GTX1060 顯卡 僅需要 0.02s 便可以完成一張圖片的識別工作;在識別位置方面準確度較 高， 檢測框和目標物框交并比較高; 使用該圖像識別技術的召回率非常高， 但是技術在應用中應該盡量完成全部目標的檢測任務。對于圖像目標密集 的情況，位置距離近、物體尺寸小的物體識別精度越高[2]。

（三）紅外測溫技術和故障診斷技術

紅外監測基于帶電設備致熱效應基礎上進行，使用專用設備收集設備 表面發出的紅外輻射信息，整理、分析信息并發現設備存在的故障問題。 紅外熱像儀使用光學成像物鏡和紅外探測器接受被測目標的紅外輻射量， 可以在紅外探測器光敏元件上顯示被測目標紅外輻射能量分布圖。熱像儀 掃描檢查對象，可以利用被檢測對象的紅外輻射能量分布圖，快速鎖點設 備溫度異常部位。有針對的進行檢測，提高故障檢測效率，在短時間內發 現問題并處理問題。

故障診斷技術和紅外測溫技術相互配合，及時發現設備存在的故障問 題。將設備正常運行時的溫度作為目標，和異常點溫度比較。數據分析階 段分析設備周圍的環境情況， 利用設備相對溫差分析其是否超出正常區間， 通過相關操作判斷設備是否存在故障問題。

（四）智能巡檢和聯動技術

按照預先設置的巡檢策略操作， 控制紅外測溫攝像機、可見光攝像機、 導軌機器人、輪式巡檢機器人、燈光控制器、局放傳感器、噪聲采集器等設備，在變電站運行期間完成功能一次和二次設備的巡檢工作。

智能聯動服務檢測可以自動推理分析、觸發聯動邏輯信號后，自動觸 發相關模塊，按照聯動策略執行操作。在開關位置發生變化后，系統便會 自動按照程序推送視頻畫面，全過程監控開關位置，提高操作動作的規范 性。

（五）可視展示技術

傳統監控展示方式在表現力、臨場感和真實感方面存在問題。經過優 化后的可視展示技術性能得到極大提升，集合紅外圖譜、實時視頻、三維模型、音頻回放， 擁有立體可視的展示效果。在可視展示技術下可以掌握 變電站的運行情況，及時發現變電站設備存在的問題。使用可視展示技術 在各類技術的支持下，可以自動生成巡檢報告，多維度顯示設備的運行情 況，提高運維數據的直觀性[3]。

（六）綜合診斷技術

選擇多種手段監控變電站內部設備，可以采集站內設備狀態圖像、數 據、聲音和視頻等信息，整理數據并進行數據篩選和抽象分類的工作，從 海量的數據中找到靈敏度高且具備代表性的設備，反映站內關鍵設備的狀 態特征量，隨后整理相關數據，將其輸入數據庫中;找到各類狀態特征量 間的關系，建立設備運行狀態模型，利用模型分析變電站設備運行情況。

在變電站設備狀態分析方面，使用特點算法進行深度分析，結合分析 結果判斷設備的運行狀態。除此之外，利用掌握的數據計算電力設備發生 故障的概率，專家知識庫還可以針對潛在故障，提供巡檢建議，強化電網 企業在變電站設備故障處理方面的能力。

三、聯合巡檢系統的應用情況

聯合巡檢系統內部包含眾多技術，應用到國網特高壓站、換流站等項 目中，變電站內部配置多個軌道式機器人和攝像頭，使用視頻監視手段和 機器人可以自動推進變電站設備紅外檢測、周期巡視、遠程設備特訓。在 圖像識別、紅外測溫和診斷等技術的作用下，可以實現周期巡視，完成狀 態自動判別、數據自動抄錄、異常狀態自動報警等操作，替代人力完成大 部分工作。在聯合巡檢系統運行期間，借助巡檢策略高效推進設備異常狀 態的監測等工作， 及時發現設備存在的問題并進行維護。以某變電站為例， 該變電站共有 780 個巡檢點，利用巡檢優化策略在 50min 完成站內巡檢點 的巡檢任務。

單次識別反饋可以反饋較多結果，圖 1 所示的情況，開關柜共有 6 個 把手、6 個開關粉盒指示燈可以識別 14 個結果， 由此大幅度提升工作效率， 在指示燈、把手、旋鈕等，對圖片細節沒有提出過高要求的情況，具備良好的工作效果。

結語：

智慧變電站聯合巡檢系統整合全站多源數據， 利用先進的設備和技術， 掌握設備的運行狀態，利用音頻分析、圖像識別、人工智能等技術，聯合 智能聯動、巡檢、綜合診斷實現自動識別、故障自動預警。通過三維可視 化技術，整合各類資源，實現自動巡檢，提高巡檢水平同時，降低巡檢所 有的成本。通過對站內各類運行、監測、巡視等數據進行識別分析及診斷， 提升設備監控強度和管理細度，為運維人員提供遠程智能預警、狀態跟蹤 分析和應急指揮決策，進一步提升對設備遠程管控能力。

參考文獻：

[1]張煒、梁俊斌、覃劍.基于多智能體的變電站機器人巡檢遠程集控系 統[J].電力信息與通信技術， 2020， 208（12）：13-20.

[2]陳莉珺.變電站智能巡檢應用現狀及解決措施[J].低碳世界， 2020， 209 （11） ：150-151.

[3]黨曉婧，劉順桂.變電站巡檢機器人及配套控制系統的設計研究[J]. 電子設計工程， 2020， 444（22）：124-128.