變電運維技術中的智能化技術分析

韋鵬偉

(廣西新電力投資集團德保供電有限公司，廣西 百色 533700)

0 引言

在我國電力行業飛速發展的背景下，智能電網逐步形成。截止目前，全國電網220 kV及以上電壓等級輸電線路長度及變電設備容量已達可觀成績。與此同時，特高壓電網建設速度進一步加快，全球一流配電網建設速度也將進一步增加，變電站智能化改造、智能化運維成為新的發展趨勢。對變電運維技術中的智能化技術進行分析具有非常重要的實踐意義。

1 變電運維智能化技術的應用價值

我國地域廣闊、物質資源豐富，且人口分布密度差距較大，對電力資源的需求各不相同，而不同的電力資源需求影響了電網的建設，對變電運行維護也造成了一定影響。尤其在我國崎嶇地形地區或偏遠山區的電網，對運行維護提出了較大的挑戰，且存在較大的安全風險。傳統無人值班子站的管理模式中設備數量繁多、規模龐大、裝置類型不一、硬軟件分配多種多樣，極易因新入職工作者對子站詳細情況不夠熟悉而發生安全隱患[1]。而利用智能化技術，可以搭建變電站系統信息庫，以內網服務器有機聯結的形式，在區域形成局域網，將周邊數千米的變電運行信息共享，更有效地整合、分配了運行維護資源。同時，通過智能化技術可以將變電系統與視頻監控系統、天氣預警系統等進行系統串聯，進一步提高風險預警及把控能力，保障變電安全、穩定運行。

2 變電運維技術中的智能化技術及應用

2.1 機器人

變電運維智能機器人最初出現于19世紀90年代初期，可實現遠距離遙控操作以及可見光檢測電力設備負荷、運行溫度。現代的變電運維機器人智能水平更加突出，可以在電網公司內部局域網支持下，以網絡與機器人檢測終端深度融合的方式，由機器人代替人工完成部分異常處理、倒閘操作輔助檢查、設備巡視檢查等。從某種程度上來看，變電運維智能機器人可視為一個“移動終端”，兼具紅外溫度檢測、可見光檢測、音頻檢測、圖片與視頻記錄等功能。這一“移動終端”多運行于220 kV及以下電壓等級變電站以及部分330 kV及以上電壓等級變電站，負責將局域網將采集的信息傳輸至后臺監控平臺，由監控平臺完成數據比對分析，得出設備運行狀態評估報告(含文字、聲音、圖片、視頻)。同時智能機器人系統可以將標準制度下的歷史數據積累“學習”，不斷提升數據分析、判斷準確率，完成智能分析與策略規劃。

從組成上來看，變電運維中的智能機器人包括后臺監控平臺、機器人本體及其附件、通信網絡幾個部分。其中后臺監控系統主要是以C語言為基礎開發的專用變電運行監控平臺，可滿足變電運行數據預先精確判斷、精準剖析、指導實踐要求；機器人本體及附件本質上是變電運行維護信息、數據直接采集終端，需要綜合利用可見光攝像頭、GPS導航系統、導軌、射頻識別技術以及紅外成像測溫儀，完成設備溫度精確檢測以及環境信息收集。具體包括信息采集、移動承重平臺、數據傳輸幾個部分。其中信息采集主要是依托紅外熱像檢測設備、可見光攝像頭、音頻采集設備完成信息感知與收集。而移動承重平臺則可以通過云臺與信息采集部分相連，滿足信息非接觸式收集需求，信息傳輸部分主要經無線網絡與后臺監控平臺連接，完成數據與指令信息的雙向傳遞；通信網絡主要是將互聯網與變電設備監測控制局域網融合對接，滿足信息傳輸需求[2]。

從運行邏輯上來看，變電運行維護智能機器人整體包括后臺監控平臺系統、機器人本體兩個模塊，經無線網絡信息交互設備將機器人基站系統、移動站系統相連，滿足信息采集數據遠距離輸送、控制需求。同時在信息集中處理平臺支持下，便捷接入電網專用生產控制局域網，與集中控制站點、運營監測中心、調度控制中心實現數據交互。

2.2 遠程監控檢測

遠程監控檢測系統是電網規模日益擴大、新擴建變電站數量不斷增加背景下傳統設備巡檢方式升級的主要方向，也是視頻監控、消防、入侵報警系統聯動的表現，可以在新建變電站視頻、環境監控系統支持下，對運行檢測智能化管理軟件、硬件進行升級，結合變電站設備運行維護業務需求以及現有運行維護流程，促使變電運行維護人員可以在機構內完成日常例行巡視檢查作業，進而推進變電檢修工作匯總剖析報表化、變電站安全保衛智能化、狀態匯總分析科學化，促使變電運行效益穩定提升[3]。

從組網上來看，變電運維智能化遠程監控檢測系統支持二級組網，子站運檢單元在變電站側部署，負責告警聯動、現場信息采集、自動與手動巡視檢查、數據與告警上報等功能；監控中心主站系統則在地區電力運行監控檢測中心內部署，負責數據匯總剖析、系統管控、報表輸出與業務管理。整個系統執行“獨立保活”方針，保證網絡中斷時系統獨立運行，本地數據庫負責數據、結果存儲，網絡正常時完成歷史數據補充、雙方向傳遞。

從功能上來看，系統總體可以劃分為基本功能、高級功能，涵蓋了設備監控智能化、變電站巡檢智能化、系統自檢幾個方面。變電站基本安全保衛、輔助監控，每間隔5 d一次例行巡視檢查(110 kV)，每間隔2 d一次220 kV變電例行巡視檢查；在現有系統基礎上擴展智能化應用，遠距離電子運行檢查，簡化變電運行維護流程[4]。以110 kV變電為例，在智能化遠程監控檢測系統中可以在球機、燕窩傳感器、攝像機、蓄電池電壓內阻檢測器等硬件的支持下，綜合分析變壓器油溫表計、變壓器檔位、倒閘分合狀態、室外球機、一次設備外觀等參數，結合斷路器SF6、儲能狀態、主變拾音、泄露電流檢測結果，輔助判斷設備狀態。或者在溫濕度傳感器、球機、槍機、空調控制器、水浸傳感器以及指示燈的支持下，完成主控室檢查。

2.3 實景三維可視化裝置

實景三維可視化裝置是一種虛擬浸入式觀測的可視化裝置，其可以在現代化科學技術的支持下，與其他變電站數據相連接，獲得一張可以在全部的電網范疇內管理的局域網，更加精確、快速、簡便地進行技術檢測、風險預警。實景三維可視化裝置較之以往3D建模運維更加系統，可以依托統一的網絡平臺，完善數字化變電關鍵技術框架，僅需要專職工作者進入現場利用普通數碼相機、地質勘察用無人機錄制或攝取照片，進而經可視化軟件完成加工處理，就可以輕松便捷地完成變電運行維護。

在實景三維可視化裝置運行過程中，需要變電運行維護人員主動打破變電內部信息、數據壁壘，將各個站點信息孤島有效聯通，促使數據獲取、分析、運用效率進一步提高。同時在主設備監視系統、輔助設備監控系統的支持下，實現對變電設備設施、綜合環境的全方位、可視化監視，以便變電運行維護人員在不進入現場的情況下隨時查看設備的實際運行情況[5]。此時，以往“先確定變電巡查清掃周期后定期開展地面保潔與墻面維護”的模式就可以變更為“先巡查衛生條件不合規變電站后通知物業組清掃”的模式，在維護轄區變電良好形象的同時，規避環境臟污速度快、清掃周期到達前灰塵累積威脅設備安全等問題的出現。如依托定位系統，在“可視化視頻+”模式下，根據任務逐點位巡查監視，并利用裝置自帶的異常感知功能以及圖像識別技術，對變電內全部關鍵部位進行監視，形成巡查監視報告后向指揮中心傳遞，在降低運行維護工作者工作強度的同時，促使巡視檢查精度向更高水平發展。

在可視化研判變電隱患的基礎上，利用實景三維可視化裝置，還可以實現主動運行維護。即在大數據、深度學習等智能化技術支持下，挖掘傳統分散、無序的數據，自動學習匹配，完成對變電運行狀態的全方位分析。并根據變電智能化研究判定結果，調整重點變電部位特殊巡視檢查頻次[6]。同時根據重點變電部位缺陷、新投、異常情況，確定巡視形式，利用動態評估閉環管理方式提升變電運行維護前瞻性。如通過實景三維可視化裝置查看設備實際狀態與相關指示情況，結合一次設備電流、電壓以及相關信息，綜合判定內部情況，提前設置空調、風機、門禁等設備異常處理方案，在處理后遠程跟蹤處理情況，增設現場安全防線。

3 結語

變電運行維護是電力系統管理的重要內容，關乎電力系統運行效益。智能化技術的應用，可以進一步提高變電運行維護的效率、準確性，降低人員壓力，為變電自主運行維護提供支持。因此，在變電運行維護過程中，應根據需要應用智能機器人、遠程監控檢測系統、實景三維可視化裝置等設備技術，在保證變電運行維護各項工作正常開展的前提下，進一步提高變電運行維護的合理性、科學性、自動化水平，為變電的高效率、高質量運行提供支持。