變電運維技術中的智能化技術分析

張建華

（萬橋信息技術有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

引言

電力系統作為我們日常生活與工作十分重要的組成部分，加強電力系統的合理運用和智能化建設，可促使其在生活中發揮巨大的效益。變電運維采取智能化技術不僅是現有國內發電站發展的重要趨勢，更是整個變電站運行更加高效的重要支撐，此外還能對變電站運行起到充分的保護作用。但是目前所采取的變電站智能化運維技術還是存在一定的弊端，因此為了保障整個變電站的運維效率和工作質量全面提升，需要結合一定的技術措施來改善現狀，其中智能機器人技術是一項重要的技術形式，本文就此為重點，探討變電站運維期間，智能機器人技術的有效使用。

1 案例概述

某222 kV 變電站，設計主變壓器2 臺，容量均為18 萬kVA，其中兩臺主變壓主要接線形式為雙母線，4 回進線。110 kV 變壓系統接線也同樣為雙母線，共出線14 回。另外該變電站還包含35 kV 變壓系統，共出線6 回，所擁有的并聯電容器共2 組。變電站中所有的一次設備均以室外敞開的形式布置。變電站內所有的智能機器人均為浙江國有企業生產，該變電站內的智能機器人從2015 年開始運行，目前已經實現4年的安全運行，但是依舊存在一些如油位下降、設備溫度異常升高等問題，雖然有問題存在，但是絲毫不影響變電站安全運維工作的效率提升。

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2 智能機器人巡檢系統的組成

2.1 概述

本次變電站內的智能機器人巡檢系統如圖1 所示，其共分為三層，分別為基站層、通訊層與終端層，以分布式結構實現系統網絡運行。其中智能機器人的巡檢系統對于集中控制也能夠支持，可以在遠程終端上操作巡檢系統。

北運河流域面積涉及東城、西城、昌平、海淀、朝陽、順義、通州、石景山、豐臺、大興、門頭溝、延慶和懷柔等13個區縣，承擔著全市81%以上的人口、80%的經濟總量和中心城區90%的排水任務，是北京市人口最集中、產業最聚集、城市化水平最高的流域。

1）基站層：包含基站系統、視頻監控器、防火墻和硬盤錄像機等部件。

數據分析技術是指在后臺系統上傳輸機器人巡檢記錄與結果之后，自動進行數據分析和數據處理，并且在數據處理完成后，還能自動生成對比表格，工作人員在獲取數據后就可以及時發現異常數據，為相關人員后續查看提供第一手資料。另外，在運維人員的日常工作中，也可結合后臺數據查詢功能導出報表，生成數據的歷史曲線，分析該設備運行的參數變化情況，提供基礎數據支撐。

選取90例糖尿病患者為觀察對象，均無意識障礙、語言障礙以及所用降糖藥物的相關禁忌證，對該研究均知情同意。將觀察對象隨機分為參照組和實驗組，每組45例。其中，參照組女21例，男24例；初中及以下學歷21例，高中和中專學歷18例，大專學歷5例，本科學歷 1例；年齡最小為 49歲，最大為 75歲，平均（59.31±4.15）歲。 實驗組中，男性 22例，女性 23例；本科學歷2例，大專學歷4例，中專和高中學歷16例，小學和初中學歷23例；患者的年齡在47～76歲之間，平均（59.28±4.22）歲。兩組研究對象的基本資料差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

本智能機器人系統實現監控與巡檢工作依靠的是多種傳感器的支持，如超聲傳感儀和紅外線成像儀等，并且機器人系統上配備了激光雷達、夜間照明等設備，定位精準，在自主導航的輔助下，可自主完成設計人員預設的工作內容，實現變電站全面巡檢工作[2]。該機器人配備雨刷和定點可見光攝像儀等部件，由此可在任何天氣環境下實現自身的任務目標。如果在運行期間自主導航時，操作人員就可利用遙控來實現遠程控制。

為了保障整個智能巡檢機器人所獲取的圖像能夠真實地反映出設備的運行狀態，可對其采集的圖像進行增強和改進。改進的方法較多，如雙邊濾波器的使用、基于分層處理的圖像增強等。使用這些技術之后，圖像的基本層本身會出現較大的動態波動范圍，不包含細節成分。對基層的圖像進行一定的壓縮處理后，會影響到最終圖像的對比度。因此，在圖像尤其是基層圖像的處理上，重點是進行對比度的調整。

2.2 智能巡檢機器人概述

3）終端層：主要容納的是終端設備，如智能機器人或者是充電室等[1]。

表1 智能巡檢機器人各項參數

該功能是指利用識別算法來增強處理機器人所采集到的圖像信息，并根據系統預設正常條件與其所采集的圖像進行對比，如果超出限值會立刻報警。該系統可實現各種天氣的圖像自動識別，與人工巡查所產生的誤差不超過5%。

2.3 充電室

充電室主要是為了智能巡檢機器人能夠循環供電所建設的，一般正常的充電室僅有在機器人完成巡視任務后回到充電室、或者是在終端軟件的控制下才會自動工作。本充電室配備門禁和自動充電設備，可以感知機器人做出的巡檢行為，然后再自動決定是否開啟，這樣可以不再需要人為操控[3]。如果除去上述情況，要想開啟該充電室，只有工作人員手動開啟方可。

機器人在巡檢任務完成后可自動返回到充電室，并實現自主充電與電量管理。當機器人在巡檢期間如果遇到特殊情況導致無法開機，則需要運維人員手動開啟充電室為其充電。

2.5 評判指標 每一季度末將患者滿意度(包括服務態度、巡視病房、打針技術、呼叫應答);患者對健康教育內容的知曉情況(包括病情、用藥指導、康復指導);護士業務能力(包括理論考核及操作考核)的數據進行分析。

上位機主要安裝在運維人員的辦公區域內，實現對變電站的監控、智能巡檢機器人的遠程查看與遙控等任務。

2.4 輔助設備

將各項參數信息傳輸到上位機中，如溫度、風速與濕度等，是為了保障機器人巡檢工作的準確性與可靠性，并和檢測結果一同根據特殊算法來得到最終結果。因此，需要在機器人系統中安裝風速、溫濕度傳感器以及無線通訊用的無線網橋等輔助設備。

在輔助設備裝置期間，需要滿足的條件為：無線通信信號覆蓋整個變電站，并且保持信號穩定、可靠。風速測量裝置與溫濕度傳感器運行正常。在對無線網橋和傳感器進行安裝且需要對電纜進行二次敷設期間，需要保持孔洞的封堵良好。

2.5 上位機與下位機

在H2O2加入量為10 mL/L、石墨烯加入量為10 mg/L的條件下，研究廢水pH值對制漿中段廢水的CODCr去除率和出水UV254值的影響，結果分別如圖1和圖2所示。

下位機是一種安裝在機器人系統中的軟件，屬于巡檢系統的就地指揮、控制與監控中心，安裝在機器人本體內。機器人巡檢工作完畢后，所有的巡檢數據都在遠程控制平臺中存儲，以便相關人員后續查看與調用。

3 智能機器人巡檢系統的功能分析

3.1 紅外測溫

智能機器人巡檢系統中的紅外測溫，采用多角度方式對不同監測點開展工作，工作程序為先對不同的測溫點進行測溫，隨后再對設備進行整體掃描。因此，充分利用紅外測溫功能，不但能最大程度避免出現檢測盲區的問題，同時一旦出現設備溫度過高，超出值域范圍，智能機器人就會及時發出信號警告，提醒工作人員采取妥當處理措施，實施進一步處理。并且該機器人也可存儲其所檢測的結果，為后續相關故障發生解決方案提供一定的參考。而測溫系統就是對設備溫升與絕對溫升進行判斷，除了這兩項判斷條件之外，還需根據設備實際特征，來設定針對性的報警值，實現科學報警。

3.2 設備狀態與表計識別

其中該智能機器人在巡檢過程中，具備可靠性較高的導航設備，可抵抗絕大部分的干擾因素，實現全天候巡檢控制工作。具體來講，其所采取的導航定位方式為無軌化激光導航，因此設計人員可隨時確定機器人的具體部位與位置。

3.3 數據分析

2）通訊層：通訊層主要負責的是基站與終端層之間的網絡連接，其包含多種無線通訊設備。

4 智能機器人圖像增強改進的相關措施

改革開放以來，隨著上海經濟持續發展、人民生活水平日益提高，全社會對能源消費的需求規模不斷擴大。2017年，上海全社會能源消費總量接近1.2億t標準煤，是1980年的5.6倍，年均增長4.7%。隨著總量的不斷提升，各能源品種消費量都經歷了不同程度的增長和調整。從總體看，除煤炭自2011年到達峰值后消費量出現持續下降外，其余各主要能源品種消費仍處于上升通道，尤其是天然氣自1999年進入上海至今，年均增速高達27.8%。

一般在調整圖像對比度期間，常見的手段為直方均衡處理方法，操作簡單，有效實用。進行直方圖處理后，會得到直方圖函數H（i），在設定投影的閾值T 之后，結合該閾值可對H（i）進行二值化處理，得到二值直方圖B（i）：

求B（i）的累計直方圖，如下：

在上述公式中，輸入圖像的數據位寬為N，那么有效灰度的個數nmax就是累計，直方圖的最大值：

假設顯示設備的數據位寬為M，當nmax＞2M時，表示有效的灰度個數超出設備的動態顯示范圍，這些對應的內容復雜且豐富的圖像，設備的動態范圍2M則為輸出有圖像的最大動態范圍R，相反也是一樣，對應著單一的圖像。如果此時將輸出的圖像最大動態范圍強行擴展到2M，很容易導致圖像灰度失真，并且會大量增加噪聲點的數量。令：

由此輸出圖像可由下面公式給出：

口腔矯治器與外科手術對睡眠鼾癥患者多導睡眠圖、呼吸參數和糖脂代謝水平的影響 ……………………………………………………………………………… 魏信漢(4):482

5 結語

本文基于某變電站的智能機器人巡檢技術的分析與研究，希望能夠給予相關變電站運維智能化技術的實施提供一些參考和意見，保障變電站安全穩定的運行。