基于信息融合技術的變電站智能運維及安防系統研究

【關鍵詞】信息技術融合；變電站；智能運維；安防系統

引言

新時期，變電站在運行維護、安全防范等方面，均面臨巨大壓力和挑戰。尤其部分變電站運行環境復雜、內部設備眾多，需要運維人員適當增加檢修次數。加上周邊人員往來頻繁，導致各種安全隱患時有發生。而想要規避安全風險，就要充分發揮信息融合技術的作用和優勢，構建智能化運維系統和安防系統，盡可能從源頭減少變電站安全隱患。與傳統變電站運維及安防模式相比，智能運維及安防系統不僅能夠提高工作質量和效率，還能夠減輕工作人員勞動強度，使其將更多時間、精力應用到有價值的工作領域。此外，在智能運維及安防系統支持下，變電站運營效率也會顯著提升。

一、基于信息融合技術的變電站智能運維及安防系統設計的重要性

隨著變電站設備類型逐漸增多、運行環境日益復雜，其管理難度也進一步加大。基于信息融合技術對變電站運維及安防系統進行升級改造，已經成為變電站智能化發展的大勢所趨。結合大量實踐來看，構建智能化運維及安防系統，就是采用服務器或瀏覽器模式實現數據共享和交互。在系統設計過程中分為多個層次，包括數據層、模型層、控制層等，在信息處理方面使用并行手段，以此來提高通信效率，也就是將傳感裝置采集的變電站信息實時傳入客戶端。在此基礎上，對相關數據信息進行快速處理、深入分析，進而真實掌握變電站運行狀況，并判斷是否存在問題[1]。眾所周知，變電站本身設備數量較多，并且類型不盡相同，其中既包括一次設備，也包括二次設備，這些設備在運行階段會產生各種運維數據。所以，對這些數據進行收集、處理、分析，能夠為工作人員分析變電站運營能力提供可靠依據。可以將數據管理功能概括為信息記錄、可視化展示、實時監督、數據預警等方面。針對變電站各類設備運行狀態，根據運維需求，可以將數據信息分為三種，分別為正常運行狀態、報警狀態以及緊急狀態。通過狀態可以對設備運行模式進行真實反映，這對于提高變電站運維及監事能力來說有積極影響。在信息融合技術支持下，變電站想要建立智能運維及安防系統，就要采用IEC61850通信協議，并充分利用CAN總線及相關協議平臺實現數據信息協議交換。如此能夠滿足數據信息集中管理、統一處理需求。在設計過程中，通過智能化運維及安防系統對變電站進行24小時全天候監控，通過傳感裝置和監控設備收集準確數據，并在局域網中傳輸。以此來提高變電站運維效果和安防水平。

二、變電站運維及安防系統設計原則

變電站智能運維及安防系統的設計應遵循以下基本原則：第一，技術先進性與實用性原則。在變電站智能運維及安防系統設計中，需要充分發揮信息融合技術的優勢，積極使用人工智能、大數據等先進技術，使多種技術能夠聯合使用、優勢互補，保證設計出的系統的穩定、可靠。這就需要遵循技術先進性和實用性原則，使所選的技術與實際運維需求相匹配，進而確保其實用價值[2]。第二，實時監控原則。變電站智能運維及安防系統，應對站內所有設備的運行狀態進行實時監控，同時傳感裝置還要準確記錄溫濕度、電壓、電流等參數，進而為設備運行狀況評估提供可靠依據，保證設備始終處于穩定運行狀態。第三，日志管控。變電站智能運維及安防系統應具備記錄日志的功能，使后期審計能夠根據記錄的實踐完成分析工作。第四，高效性與安全性原則。隨著電網的快速發展，傳統的運維模式難以滿足現代的需求。因此，系統設計應考慮提高運維效率，減少人工干預，同時確保系統的安全性。第五，環境智能實時監測。系統應能夠實時監測變電站的環境參數，如溫度、濕度等，確保運行環境的安全。第六，人員安全智能評估。系統應能夠對進入變電站的人員進行安全評估，確保人員的安全。第七，信息融合技術。為了提高系統的信息化程度，應考慮采用信息融合技術，將各種信息整合在一起，為運維和管理提供全面的數據支持。可以看出，變電站智能運維及安防系統的設計應綜合考慮技術、效率、安全和實用等多方面的因素，確保系統的高效運行和安全穩定。

三、基于信息融合技術的變電站智能運維及安防系統的組成

變電站智能運維及安防系統是現代電力系統中的重要組成部分，通過集成化、智能化的方式，提高了變電站的運行效率和安全性。該系統主要由兩部分組成：智能巡視系統和綜合安防系統。

（一）智能巡視系統

作為變電站智能化運維的核心，智能巡視系統在變電站站端部署方面發揮的作用不容小覷，該系統是由多個設備組合而成，包括巡視主機、智能分析主機、機器人、高清視頻等。其中巡視主機能夠將巡檢任務指令及時下發給其他系統，機器人和高清視頻在接收到巡檢任務后，及時開展室內外設備聯合巡視作業，實現數據采集、自動巡視、智能分析、實時監控、智能聯動、遠程遙控等功能。此外，智能巡視系統還采用一次設備狀態感知、主輔設備全面監視、一鍵順控、壓板在線感知、冗余測控、站域保護、設備智能標簽、智能電能質量監測、遠程智能巡視等技術，全面提升變電站的智能化水平。這些技術的應用，使得變電站的運維工作更加高效[3]，同時也大大提高了變電站的安全性。

（二）安防系統

安防系統是變電站安全運行的重要保障，安防系統主要以網絡通信為核心，完成站端音視頻、環境數據、火災報警信息、SF6、門禁以及防盜報警等數據的采集和監控，并將以上信息遠傳到監控中心或調度中心。該系統采用分層、分區的分布式結構，按綜合安防系統省級要求進行設計和實施。這種設計方式，使得安防系統能夠更好地適應各種復雜的環境和需求，同時也提高了系統的可靠性和穩定性、在智能變電站建設規模逐漸擴大的背景下，無人值守已經成為一種能夠實現的運行模式。但由于變電站周圍環境復雜，人員往來頻繁，所以會在一定程度上加大安全隱患，想要在無人值守的情況下提高安防效果，就要設置門禁系統[4]。門禁系統的主要功能，是準確識別運維人員身份信息，使其合法進出變電站，同時避免非法入侵者進入變電站。為了滿足變電站在人員管理方面的要求，可以在變電站門禁系統中引入人臉識別技術，也就是通過掃描人的面部特征，對進出變電站的人員進行準確識別，這對于提高變電站門禁管理綜合水平來說有積極意義。以下將對幾種常見的門禁系統進行闡述：

1.人臉識別門禁系統

變電站智能安防系統中的人臉識別門禁系統，是一種智能化的門禁管理方式，可以通過人臉識別技術來對人員進行身份識別，從而實現對變電站內部的人員進出進行管理和控制。這種技術可以提高變電站的安全性和管理效率。例如，在國網行業中，可以在變電站的綜合監控系統中嵌入EasyCVR人臉識別技術，通過智能分析服務器捕獲視頻流中的人臉，根據預先建立好的人臉數據庫區分進行識別比對等，一旦發現無關人員或非法人員時，立即發出報警信號，

2.門鎖系統

門鎖系統是變電站安防系統中的一個重要的組成部分，可以通過自動化技術、計算機技術、網絡通信技術、視頻壓縮技術、射頻識別技術以及智能控制等多種技術來實現對變電站動力環境、智能鎖控等方面的綜合管理。這些技術的應用使得變電站門鎖系統具有更高的安全性和可靠性，能夠有效地防止未經授權的人員進入變電站區域，保障電力設備的正常運行[5]。

目前，針對變電站通道控制的技術方案，有直接借助安防領域中的門禁系統的方案，也有采用智能鎖具管理系統來控制各個通道門的方案。這兩種方案各有優缺點，可以根據實際需求進行選擇。智能鎖具管理系統是一種集中式管理平臺，可以對所有門鎖進行統一管理和監控。它可以實現對門鎖的遠程開鎖、關閉、監控等功能，并且可以對所有門鎖進行統一授權和管理。同時，每次操作完成都可以生成相關的操作記錄，包含開鎖人、時間、通道門名稱等信息。這些信息可以幫助管理人員更好地了解變電站內人員進出情況，及時發現并處理異常情況。

四、基于信息融合技術的變電站智能運維及安防系統整體設計思路

（一）系統構架

新時期，信息融合技術發展迅速，將其應用到變電站運維及安防管理工作中勢在必行。這一形勢下，設計智能化運維及安防系統，應從幾個方面入手：第一，設備狀態檢測。該層面主要以監督和管理變電站內部設備為主，其中包括一次設備、二次設備等。眾所周知，由于傳統人力管理影響因素較多、周期較長，所以很多潛在隱患無法及時發現。所以在智能化系統設計中，應充分發揮信息技術的融合優勢，在設備狀態檢測中引入遠程監測、智能巡檢以及離線監測等功能[6]。第二，人員管控。人員管控是變電站智能安防系統中的關鍵組成部分，主要作用是保證工作人員安全，確保各項工作有序進行，避免無關人員進入關鍵區域等，合理設計人員管控系統，能夠從源頭降低安全事故發生率。在設計過程中，可以使用身份識別技術，對變電站進出人員進行精準識別。將識別結果與預先設定的人員信息進行比對，確保只有合法人員才能進入相應區域。或者使用定位追蹤技術，如GPS、藍牙等，來追蹤變電站工作人員的位置，確保工作人員始終在規定活動區域內。此外，還可以引入視頻監控系統。在變電站的關鍵區域安裝高清攝像頭，實時監控人員活動情況。視頻監控系統應具備智能分析功能，如行為分析、異常行為檢測等，以便及時發現并處理安全隱患。第三，高級應用。在設計過程中需要明確高級應用的作用，也就是提高基礎數據利用率。高級應用系統是由多個子系統組成的，包括應急指揮、智能巡檢、設備監測等。每個子系統都有相應的功能，需要結合變電站管理需求進行合理設定[7]。在設計過程中，要充分利用智能運維平臺收集到的數據信息進行處理和分析，進而為運維決策提供可靠依據。

（二）系統功能

變電站智能運維及安防系統的功能設計主要包括以下幾個方面：第一，實時監控與數據采集。通過安裝在變電站內的各種傳感器和監測設備，實時采集變電站的運行數據，如電壓、電流、溫度、濕度等。同時，監控系統可以實時顯示這些數據，以便運維人員了解變電站的運行狀態。第二，故障診斷與預警。通過對采集到的數據進行分析，系統可以自動識別出異常情況，并及時發出預警信息。這有助于運維人員及時發現潛在的故障，提前采取措施，避免事故的發生。第三，遠程控制與操作。運維人員可以通過系統遠程控制變電站內的設備，如開關、斷路器等。這大大提高了運維效率，降低了運維成本。第四，巡檢管理。系統可以根據預設的巡檢計劃，自動分配巡檢任務給運維人員。運維人員可以通過手機APP或電腦端接收巡檢任務，完成巡檢后，可以在系統中記錄巡檢結果。這有助于提高巡檢工作的規范性和準確性。第五，設備管理。系統可以對變電站內的所有設備進行統一管理，包括設備的基本信息、運行狀態、維修記錄等。運維人員可以通過系統查詢設備的詳細信息，方便設備的維護和管理[8]。第六，安防監控。系統可以實時監控變電站周邊的安全狀況，如入侵報警、火災報警等。一旦發生安全事件，系統會立即發出警報，通知運維人員進行處理。第七，數據分析與報表。系統可以對采集到的數據進行統計分析，生成各種報表，如能耗報表、設備運行報表等。這有助于運維人員了解變電站的運行狀況，為優化運維工作提供依據。

結束語

綜上所述，在信息融合技術發展背景下，建立變電站智能運維及安防系統迫在眉睫。結合實踐來看，合理使用智能系統能夠更加精準地監測設備的運行狀態，更加快速地處理異常情況。未來，變電站智能運維及安防系統將更加集成化，能夠將各種監測、控制、安防等功能整合在一起，進而實現一站式的運維管理目標。