基于無線同步信息的變電站智能巡視系統設計

摘要：傳統的變電站巡視工作主要依賴于人工巡檢，這種方式不僅效率低下，而且容易受到人為因素和環境因素的影響，難以確保巡視的準確性和及時性。因此，文章設計了基于無線同步信息的變電站智能巡視系統。首先，基于無線同步信息對變電站智能巡視系統的架構進行了設計，通過安裝無線同步信息收發機實時傳輸巡視數據；其次，針對變電站智能巡視系統的軟件進行了設計，包括巡視設備模塊、后臺管理模塊以及數據庫的設計，以適應更多復雜和多樣化的巡視需求。實驗結果表明：采用基于無線同步信息的變電站智能巡視系統后的該居民樓變電站，實現了巡視數據信息的電子化，成功摒棄了傳統的紙質數據錄入和計算機記錄流程，極大地簡化了工作流程。

關鍵詞：系統設計；變電站；電力系統；無線同步信息；智能巡視

中圖分類號：TP31""文獻標志碼：A

0"引言

隨著電力事業的快速發展和電網規模的持續擴大，變電站作為電力系統中不可或缺的組成部分，其安全、高效運行對于保障整個電網的穩定性和可靠性至關重要。因此，設計一種基于無線同步信息的變電站智能巡視系統，對于提高變電站巡視工作的效率和質量具有重要意義。傳統的人工巡檢方式須要耗費大量的人力和時間，而基于無線同步信息的智能巡視系統能夠實現實時、遠程的監控和巡視，大大提高了巡視效率。智能巡視系統通過集成各種傳感器和監控設備，能夠實現對變電站設備的實時監測和預警。系統通過自動化和智能化的手段，能夠實現對巡視任務的合理分配和調度，避免了人力資源的浪費，優化了資源配置^［1］。該基于無線同步信息的變電站智能巡視系統的設計，旨在提高變電站巡視工作的效率和質量，降低安全隱患，優化資源配置。通過引入無線同步、傳感器、數據分析和處理等關鍵技術，實現對變電站設備的實時監測、預警和自動巡檢，為電力系統的安全、高效運行提供有力保障。

1"基于無線同步信息的變電站智能巡視系統架構設計

變電站智能巡視系統旨在實現設備與設施的全面管理。該系統通過優化巡檢流程，收集并分析設備在不同環境條件下的運行數據，為設備管理提供有力依據。一旦發現變電設備存在故障或潛在問題^［2］，系統將加強缺陷管理，依據預設的解決方案，有效處理數據冗余現象，進而實現對設備缺陷的精準統計與科學分類。

基于上述分析，本文選擇在變電站智能巡視系統中安裝無線同步信息收發機。無線同步信息產生與傳輸體系的核心組件為同步信息收發機。針對該變電站智能巡視系統，本文將同步信息收發機與系統中的巡視設備模塊進行結合^［3］。同時，此設備特別采用了能夠傳遞同步脈沖的幅移鍵控技術——433MHz的無線電收發機^［4］，實現了關鍵信息的穩定傳遞與同步處理。因此，本文設計的基于無線同步信息的變電站智能巡視系統架構如圖1所示。

該系統通過后臺設備管理模塊向手持設備分配巡視任務。巡視人員據此前往變電站設備區執行巡視工作，隨后將獲取的巡視結果反饋至服務器管理系統，以供管理人員進行進一步的分析與管理。在整體流程中，后臺管理系統承擔核心角色，主要負責設置巡視點及設備、接收并整合來自巡視終端的數據^［5］。而手持巡視設備則側重于現場操作，主要功能包括掃描變電設備的同步信息以識別設備信息、記錄設備的實時運行狀態并將這些巡視詳情實時傳輸至后臺管理系統。

此外，在同步信息產生與傳輸的過程中，每個同步信息收發機都必須分配一個獨一無二的位置來保證數據傳輸的準確度和唯一性。為了更簡單運行，這些地址可以通過在收發機板上直接設定地址的撥碼開關來完成，簡化了復雜的通信中設置地址碼的流程。另外，本文還考慮到在變電站中可以同時有幾個工作組來完成繼電保護交流信號與輸入通道連接的正確性測試任務，以便防止可能的通信干擾，可以采取策略性的無線信道頻率分配并為這些小組分配不同的同步信息收發機地址碼段，以確保各組工作互不干擾，順利進行。

2"基于無線同步信息的變電站智能巡視系統軟件設計

2.1"巡視設備模塊設計

巡視設備模塊的核心構成涵蓋了五大關鍵功能組件：任務執行、數據收集、數據同步、任務狀態監控和任務調配管理。在這些組件中，數據收集和任務執行2個模塊顯得尤為重要，承擔了模塊的核心功能。在手持巡視設備上集成一個小型變電站設備的智能巡視系統嵌入式程序，旨在方便巡視人員隨身攜帶，以便于直接在變電站現場進行設備巡視。該系統的巡視流程如圖2所示。

運行任務功能的核心在于利用手持設備的無線同步信息模塊掃描變電站設備上的無線同步信息碼片，實時記錄巡檢設備的當前狀態。在初次使用手持設備時，數據點采集功能實現碼片與對應巡視點的快速綁定。由于碼片的唯一性，當須要調整巡視點時，可方便地更換碼片并重新綁定。

數據同步功能則通過手持設備的USB插口，實現與電腦服務器上后臺管理系統的數據交換。這包括從后臺管理系統下載最新的設備信息和巡視任務，上傳完成巡視任務后的詳細情況。

查看任務進度功能為用戶提供了一目了然的界面，可實時查看設備巡視的進展。任務管理功能則允許用戶根據實際需要查看或調整巡視任務。鑒于變電站巡視的多樣性，如正常巡視、區域巡視和特殊巡視，巡視人員可根據實際情況靈活地更換或刪除巡視任務。

2.2"后臺管理模塊設計

后臺管理模塊以巡視管理、缺陷管理、設備管理為主進行設計。

2.2.1"巡視管理

巡檢任務維護功能允許管理人員依據巡檢管理制度和當前設備狀態來設定具體的巡檢任務。這些任務大致分為3類：正常巡視、區域巡視和特殊巡視。正常和區域巡視作為長期性任務，只須進行一次設定，系統將自動按照設定的周期生成相應任務。而在須要臨時調整或特別關注的情況下，則使用特殊巡視功能。這種設計旨在提高巡檢工作的規范性和靈活性。巡視點是一種虛擬標識，用于關聯并管理一定區域內的設備。為優化工作流程、減少投入，無須逐一在設備上設置碼片，只須在重要設備或巡視路徑上設置巡視點，每個巡視點可涵蓋多個設備。通過這種方式，可以輕松添加巡視點并明確其管理范圍。同時，管理人員根據實際設備的運行區域進行合理規劃，以提高巡視效率。

2.2.2"缺陷管理

當巡視人員探測到設備缺陷時，在手持設備上進行記錄并隨即將這些信息同步至后臺管理系統。系統內的特定功能模塊會負責處理這些上傳的缺陷數據，確保由專業人員按照既定流程向相關部門進行報告，進而啟動缺陷處理流程。為了規避由不同巡視人員操作差異導致的信息錄入不規范問題，電力公司結合變電站巡視標準化作業指導書以及變電站的現場實際情況，制定了標準化的缺陷分類。巡視人員在發現缺陷時，可以直接從標準缺陷列表中選擇對應的選項，從而確保信息的準確性和一致性。

2.2.3"設備管理

設備臺賬的精確管理是智能巡視系統的基石，直接影響系統的正常運行。臺賬作為設備信息在數據庫中的載體，涵蓋設備的位置、名稱、出廠詳情等關鍵信息。這些信息既可通過人工錄入，也可通過安全生產接口自動獲取，確保了信息的準確性和實時性。設備臺賬的細致記錄和及時更新是實現設備信息動態管理的關鍵。變電站管理功能則專注于變電站信息的增添與修改，為變電站的整體信息管理提供支持。設備定級則是根據設備的重要性和歷史缺陷分析，對設備進行重要性劃分的過程。系統可以基于設備缺陷的嚴重程度，自動將設備分為一級、二級、三級，而在特殊情況下，也允許通過人工方式對設備定級進行調整。

2.3"數據庫設計

數據庫設計的核心目標在于確保數據的完整性、一致性和安全性，旨在降低數據冗余，優化資源使用，同時提升數據庫系統的運行效率并降低對用戶操作的影響。具體而言，合理設計數據庫架構可以最大程度地維護數據的完整性和一致性，同時增強系統的安全防護措施。此外，設計過程中，研究人員應關注減少數據冗余，以節省存儲空間并提高數據處理效率。同時，優化數據庫系統資源的配置和使用，能夠降低系統資源的耗費，進而提升整體性能。

本文根據變電站智能巡視系統的功能需求，以設備巡視項目表為例進行了設計，具體數據如表1所示。

3"系統測試與分析

3.1"項目概況

為驗證本文設計的基于無線同步信息的變電站智能巡視系統的可行性，現將該系統在實際項目應用中進行測試。在居民樓施工項目中引入了變電站設備的智能巡視系統，后臺管理系統部署在信息中心，通過內部網絡實現全樓對變電站運行及人員巡視情況的直觀準確監控。其中，該居民樓的地下一層被設計為電力核心區域，包括配電室和變電站等重要設施。一樓則布局了主變室、35 kV的配電設備室以及110 kV和 220 kV的GIS室、電抗器室。同時，地下車庫不僅包含電梯井和車輛出入口，還設有完善的管道系統。該居民樓的地面部分，特別設計了多個水槽，用于排水和廢水處理。二樓集中了眾多關鍵設施，如地變室、變電站的變化室、數據存儲庫等。三樓則是電力管理的核心區域，設有變電運行值班室、檢修間以及為建筑提供舒適環境的空調系統房和消防安全所需的消防器材庫、機房。此外，該居民樓還配備了安全工具、備用部件、電容等輔助設備，以滿足工作人員的日常需求。該居民樓中的各設備間中安裝的巡視用攝像機的布置情況如表2所示，以驗證該巡視系統的有效性。

在測試前，將在上述7個設備間進行此系統前后的巡視結果對比。實驗過程中，以該建筑設備間的巡視速度為測試指標，檢驗該系統在實際應用中是否能夠提升變電站的工作效率，進而降低變電站運行中的安全隱患。

3.2"系統性能測試

基于上述實驗準備及項目概況，該居民樓的各設備間的實施變電站設備智能巡視系統前后對比結果如表3所示。

從上述實驗結果可以看出，采用本文設計的基于無線同步信息的變電站智能巡視系統后的該居民樓變電站，已經實現了所有巡檢數據記錄的數字化并有效摒棄了常規的紙質數據錄入方法和電腦錄入方式，從而大大地改善了運行效率。巡視資料可以直接轉換為電子數據，系統還能自動生成各類統計信息，這不僅大幅減少了紙張的消耗，還顯著節省了人力資源和時間成本。經過對比，采用這一系統后，巡視時間得到了顯著縮短，效率提高了30%～40%。此外，系統的使用還能夠更直觀地掌握變電站設備的缺陷情況，從而能夠迅速制定并實施應對措施，有效排除了潛在的安全隱患。

綜上所述，基于無線同步信息的變電站智能巡視系統通過實驗驗證，展現了其高效、全面、準確的巡視能力。系統通過實時信息傳輸、全覆蓋巡視、自動化任務執行和數據分析管理等功能，有效提升了變電站的巡視效率和安全性。同時，還可以通過不斷優化和改進算法、提升巡檢覆蓋率、加強通信模式與安全性等方面的研究和實踐，可以進一步提高智能巡視系統的性能和效率。未來，該系統可進一步優化和完善，以適應更多復雜和多樣化的巡視需求。

4"結語

隨著電力行業的不斷發展和智能電網的持續推進，變電站的安全、高效、智能運行變得尤為重要。本文提出的基于無線同步信息的變電站智能巡視系統，不僅顯著提高了變電站巡視的效率和精度，也為變電站的安全穩定運行提供了強有力的技術支撐。本系統通過采用先進的無線通信技術和數據處理技術，確保數據傳輸的穩定性和實時性。同時，加強網絡安全防護，防止外部攻擊和非法入侵。此外，研究人員還須要制定統一的標準和規范，確保系統與其他電力設備的兼容性和互操作性。本系統通過集成先進的無線通信技術、傳感器技術、數據處理技術和人工智能技術，實現了對變電站設備的實時監控、故障預警和智能巡視。無線同步信息的引入，確保了巡視數據的準確性和實時性，使得巡視人員能夠迅速、準確地掌握變電站的運行狀態，從而做出及時有效的決策。未來，課題組將繼續優化和完善本系統，探索更多智能巡視和故障預警的新方法、新技術，以適應電力行業的不斷發展和變化。

參考文獻

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（編輯"王雪芬）

Design of substation intelligent inspection system based on wireless synchronous information

CHEN "Xinyue， ZHANG "Wei

（Jinzhong Power Supply Company，State Grid Shanxi Electric Power Company， Jinzhong 030600， China）

Abstract： "The traditional substation inspection work mainly relies on manual inspection， which is not only inefficient， but also easy to be affected by human factors and environmental factors， and it is difficult to ensure the accuracy and timeliness of inspection. Therefore， the design of substation intelligent patrol system based on wireless synchronous information is proposed. Firstly， the architecture of the intelligent patrol system of the substation is designed based on the wireless synchronous information， and the patrol data is transmitted in real time through the installation of the wireless synchronous information transceiver. Secondly， the software of the intelligent inspection system of the substation is designed to design the inspection equipment module， background management module and database to adapt to more complex and diversified inspection needs. The experimental results show that after the implementation of the intelligent inspection system based on wireless synchronous information， the residential building substation has realized the electronic inspection data information， successfully abandoned the traditional paper data entry and computer recording process， and greatly simplified the work process.

Key words： system design; substation; power system; wireless synchronization information; intelligent patrol