變電運維中智能化技術的有效應用

張博文 謝怡琚 胡 瑛 李思樸 王藝銘

（1.國網寧夏電力有限公司超高壓公司，銀川 750011；2.寧夏中科恒瑞智能科技有限公司，銀川 750011）

在人工智能、大數據等各種技術快速發展的背景下，各行各業朝著智能化方向發展。電力系統依托變電站為人們的日常生產、生活提供能源支撐。探索智能化技術有效應用的方法，有助于推動變電運維的智能化發展，高效率、高質量地開展變電運維活動，確保電力系統安全、穩定供應電能。

1 變電運維智能化發展意義

在電網規模不斷擴大的過程中，變電站數量持續增加，需要日常對大量電力設備、設施進行檢修、維護，確保變電站穩定運行。采取傳統管理模式依靠專業技術人員對變電站不同設備進行管理和定期運維工作，會受設備離散等因素的影響，難以保證運維活動及時、有效開展，導致變電站運行承擔較高安全風險。引入智能化技術可推動運維活動的智能化發展，通過實時采集各種設備、設施信息形成完善的信息網絡體系，利用智能化裝備實現設備、設施的自動化管理，為運維活動開展提供有力的數據和技術支撐。日常運行期間，智能化管理系統可以發現設備異常，通知運維人員及時處理的同時輔助人員定位，確保運維活動高效開展，降低事故發生概率。設備發生故障后，依靠智能裝備可以全面監控變電站運行狀態，采取切斷故障電路等手段抵制災害影響，為運維人員開展現場檢修活動爭取足夠的時間，同時降低事故影響范圍。因此，在智能化技術支撐下，變電運維可以向著高水平方向發展，為電力系統安全、可靠運轉提供保障。

2 變電運維中智能化技術應用

2.1 智能巡檢機器人應用

變電站中一次設備大多分散布置在室外，給運維活動開展帶來了一定挑戰。在人員有限的情況下難以及時發現設備問題，會給變電站運行帶來安全威脅。為解決這一問題，應用智能巡檢機器人開展運維活動，可以在機器人上配備激光雷達、超聲傳感器等各種儀器實現自主定位，完成變電設備狀態信息的自動采集，開展全面巡檢工作[1]。圖1為智能巡檢機器人的系統架構，需要通過集控站系統對基站系統、外部系統等各種系統進行集中控制，實現機器人的遠程操控。通過配備硬盤錄像機、視頻監控器等設備，能夠完成巡檢視頻采集和存儲。通過無線設備，系統可以向機器人發送信號，使機器人按照巡檢路線完成巡檢任務。通過配備可靠的導航設備，機器人能夠實現精準定位。配備可見光攝像儀、夜間照明以及雨刷等部件，機器人可以在任何天氣條件下開展巡檢活動。巡檢過程中，利用紅外測溫裝置對不同變電設備進行測溫，可完成設備的整體掃描，發現設備溫度過高時發出警告，提醒人員及時開展檢修工作。應用智能巡檢機器人可以對變電設備溫度、運行負荷、光信號以及聲信號等進行檢測，并完成圖片和視頻拍攝，輔助人員完成設備巡視、檢查等活動。

圖1 智能巡檢機器人系統架構

應用智能巡檢機器人需要掌握相關的技術應用要點。首先，建設充電室為機器人循環供電，確保機器人在完成巡視任務后可以返回自動充電。其次，確保機器人能夠與后臺監控平臺保持可靠通信，便于機器人采集的數據可以及時上傳至平臺，為完成數據對比和生產設備運行狀態評估報告提供支持。再次，確保平臺發送指令可以及時傳遞給機器人，確保機器人正確采集變電設備溫度等信息。在引入智能巡檢機器人的過程中應加強網絡設施建設，確保無線通信信號覆蓋整個巡檢區域，為機器人穩定傳輸信號提供保障。最后，為確保機器人準確檢測變電設備的各種信號，應安裝溫濕度傳感器、風速傳感器等輔助設備，并利用機器學習等智能算法加強數據分析，通過生成數據表格確保人員及時發現異常情況[2]。在數據處理上，機器人應自動繪制設備歷史曲線表，輔助人員掌握設備運行參數變化。針對機器人采集的圖像，利用識別算法進行處理，通過與預設圖像進行比對確認是否超出限值，確保準確反映設備運行狀態，為人員開展設備故障檢修工作提供有力依據。現階段，智能巡檢機器人主要用于220 kV以下變電站運維工作，可以按照標準制度積累和“學習”歷史數據提高設備故障判斷的準確率，為運維活動的高效率、高質量開展提供支持。

2.2 遠程智能管理系統應用

在變電站智能化建設背景下，開始采用視頻監控系統、移動辦公系統等各種輔助系統開展運維工作。但是，在系統間配合不緊密的情況下，依靠人員進行系統操作將導致運維人員承受較大的工作負擔，導致變電站運行存在安全風險。應用遠程智能管理系統開展運維工作，可以通過運維中心二級組網實施遠程管理。在變電站內各子站設置檢驗單元，全面收集變電站運行數據，在主站監控中心匯總分析，為運維活動開展提供支持[3]。依靠智能化技術，即便網絡發生中斷，系統依然可以通過整理存儲信息開展運維業務，加強設備狀態監測和維護檢驗，輔助人員制定科學檢修計劃，推動運維工作規范化開展。從系統功能來看，如圖2所示，通過建設數據庫實現各種系統聯動，能夠實現二維碼管理、兩票管理等核心功能。

圖2 遠程智能管理系統功能

根據運維需要實現故障預測、識別等操作，運用設備自檢、監控等手段方便人員加強變電站運維管理[4]。在系統智能化技術支撐下，運維人員可以在檢修中心開展日常巡檢工作，將結果以報表形式上傳至系統數據庫，為日后檢修活動開展提供依據。目前，該技術在110 kV、220 kV等多個等級變電站得到了應用，能夠通過安保、巡檢等功能縮減運維成本，為變電站運營帶來更多效益。

技術應用實踐中，應加強原有設備使用，通過將設備引入監督控制系統提高設備巡檢質量，高效開展設備運維活動。在設備發生緊急事故時，通過系統進行外觀檢查，利用子站檢驗單元收集現場數據信息。如果存在安全隱患需及時發動預警，實現保護裝置聯動控制，增強變電站的運行安全性。變電站配備獨立保護系統，因此通過遠程智能管理系統在本地存儲信息，可以通過數據匯總、分析實現基礎安保功能，監督系統自檢等過程，提高變電站運維效率。例如，針對110 kV變電站，結合運行特征設定每間隔5～6 d實施一次檢驗，220 kV變電站則需每隔2 d檢驗一次，確認變電站設備運行狀態。立足整體情況，運用神經網絡等算法對各種數據進行匯集分析，可以加強故障預測，為人員采取有針對性的運維措施提供支持。通過采取設備分級管理模式，確定不同設備的維修等級，可以建立標準運維機制，通過周期檢修、狀態維修等方式加強設備管理，降低設備發生故障的可能[5]。

2.3 智能可視化裝置應用

為及時發現和處理變電隱患，應用智能可視化裝置進行變電智能化研判，可以在深度學習等算法支撐下挖掘數據信息，通過全方位分析變電運行狀態確定重點部位巡查頻次，為運維活動的科學化開展提供支持。裝置采用虛擬浸入式觀測技術，通過導入變電站數據可以建立三維可視化網絡，幫助人員精準制定運維計劃。裝置運行期間能夠打破站點間的數據壁壘，實現主、輔監控系統聯通，全方位監管變電運行環境，確保人員在未進入現場的情況下能夠全面查看設備及周圍情況。通過可視化管理督促值班人員做好環境清掃等工作，然后逐點巡查，利用圖像識別等技術監視關鍵部位生成巡查報告，推動運維活動高精度發展。具體來講，利用可視化裝置確認設備實際狀態，然后匯總系統采集到的一次設備電流、電壓等信息，對變電部位展開綜合判斷。發現門禁、空調等設備存在異常時可以進行跟蹤調查，并在現場設置安全防線，確保有效消除威脅設備安全的隱患。經常性確認重點變電部位情況，針對設備缺陷、異常出現的頻次展開分析，制定科學的巡視方案，加強變電部位動態監管，并通過持續改進落實閉環管理要求。在智能化技術支撐下，人員僅需利用無人機等設備拍攝照片，即可通過可視化裝置生成實景圖像，輔助人員判斷變電部位狀態，制定科學運維決策，確保變電設備維持高質量運行。

3 結語

隨著科學技術的發展，變電運維勢必迎來智能化發展。實踐工作中應加強各種智能化技術應用研究，通過有效運用智能巡檢機器人、遠程智能管理系統等技術，完善變電站巡檢、運行維護等工作，全面提升變電運維效率和質量，為企業帶來更高效益。