某變電站智能巡視技術改造及應用

鄭敏瑩

(廣東電網有限責任公司潮州供電局,廣東 潮州 521011)

1 概述

智能巡視是指通過覆蓋變電站的搭載不同載體的智能終端，自動識別設備、儀表的缺陷及異常等信息，利用大數據分析及人工智能技術集中管控終端、自動判別推送異常結果、追溯巡視過程、獲取歷史巡視信息等，最終實現無人化智能巡視目標[1-2]。

某220 kV變電站是2000年投入運行的大型敞開式變電站，占地面積約3500 m2，分為主變壓器(以下稱主變)區域(3臺主變，總容量540 MVA)，220 kV高壓區域(雙母線帶旁路運行，共11個間隔，其中4回線路間隔)，110 kV高壓區域(雙母線帶旁路運行，共15個間隔，其中8回線路間隔)，10 kV設備高壓室區域(包括1號、2號、3號、4號4段母線)，繼保室區域(共97個運行中屏柜)以及其他公用設施區域。

按2017年工作量計算，平均每日運維工作約需2.5人次完成。按照運維規程以及作業指導書的要求，梳理運維人員巡視工作，包括日常巡視、夜巡、天氣驟冷特巡、保供電特巡、高溫高負荷特巡、防污閃特巡、防潮特巡、防風防汛特巡等，結合現有技術手段，分析可以代替運維人員巡視的智能化解決方案[3]。

2 技術分析及改造

2.1 技術分析

變電站應用可見光、紅外線以及各類傳感器(局放、油色譜、容性設備、AIS)等基礎技術，采用數字化儀表或設備，代替運行人員大部分巡視和監測工作[4]。

考慮變電站為典型敞開式，參考配置原則中基于場合的載體方式選擇，采用移動載體定期開展巡視工作，室內區域采用固定載體。該變電站最終選擇固定+移動的載體方式，即將可見光、紅外線、紫外線以及傳感器等配置于固定載體或移動載體上，通過2種載體配合實現對變電站巡視監測的全覆蓋并進行巡視數據信息采集[5]。在實際應用中采用移動機器人+固定視頻監控+在線監測的方式。

2.2 技術改造

2.2.1 硬件改造

a.移動機器人巡視

敞開式區域采用移動機器人巡視，如圖1所示，搭載導航激光雷達、超聲波避障、高清鏡頭、紅外成像儀以及圖像識別算法等，可以自動定位路線、自動避障，完成設備、儀表的巡視、紅外測溫、聲音識別及告警等[6]。

圖1 移動機器人

繼保室在2008年經過綜自改造，部分設備具備后臺自動告警功能，但由于運行年限較長等原因，不能滿足巡視工作需要。因此在繼保室配置移動機器人，搭載高清鏡頭、自動伸縮臂、二維碼定位技術等，自動定位、自動避障，實現對屏柜及室內環境監測，完成對壓板、指示燈、空氣開關以及液晶顯示屏等設備的運行狀態巡視。

b.固定視頻監控

室內區域新增高清視頻監控，配置相應的紅外測溫及圖像識別功能，對室內設備的運行情況進行實時監控及紅外測溫，并通過綜合數據網上送至地區級、省級主站及指揮中心，實現與移動機器人的交叉覆蓋巡視[7]。

室外區域由于移動機器人巡視不能涵蓋全部設備，因此對原有的視頻監控進行升級改造，在110 kV 區域采用監控云臺布置，配置紅外高清識別鏡頭；在220 kV區域配置云臺紅外監控鏡頭及高清監控識別鏡頭。

c.在線監測

目前應用較為成熟的在線監測主要是油色譜、容性設備、溫濕度微環境、GIS特高頻局放等在線監測。部分在線監測如AIS 局放監測、主變特高頻局放監測、高壓室環境局放監測、斷路器柜在線測溫、鐵芯電流在線監測等技術應用尚不成熟，可小范圍試點探索應用[8]。某變電站根據實際運行情況，采用溫濕度微環境及油色譜在線監測，輔助運維人員全方位監控設備運行狀態。

2.2.2 軟件改造

對于移動機器人、固定視頻監控及在線監測等裝置，配置各自對應的監控系統并集中數據到生產監控指揮中心[9]。

巡視中獲取的終端數據包含可見光、紅外線、紫外線等圖像圖片或前端邊緣計算數據；傳感器傳送的各類在線監測數據、聲譜頻譜信息等；數字化設備傳輸的各類信息。這些數據來源路徑包括終端直接獲取、自帶后臺系統獲取、其他系統獲取，公司規定傳輸路徑的在線監測數據按照公司規定獲取數據；公司沒有明確規定傳輸路徑的，按照公司接口數據規范統一的數據格式要求執行。

3 智能巡視模式及策略

進行上述改造后，巡視模式發生了轉變，現場巡視工作由移動機器人進行，運維人員作為輔助。

3.1 智能巡視模式

將變電站現有的日常巡視、特殊巡視、專業巡視全部采用智能巡視，包括移動機器人巡視、固定視頻監控、在線監測等，取消運維人員巡視。運維人員轉為進行智能巡視的后臺監控、數據分析及對全部設備的維護檢修工作等，必要時開展巡視檢查核對智能巡視的結果。

3.2 智能巡視策略

固定視頻監控可實時監測，無需針對不同管控級別、不同設備制定對應的運維策略。巡視報告按照實際工作需要，按月度或設備的最高級別周期，自動在智能巡視模塊中生成并導出。移動機器人按照完成變電站巡視所需要的最低工作周期為基準，結合變電站設備管控級別要求開展巡視工作。

移動機器人+固定視頻監控對室外儀表的監測識別準確率在90%左右，對繼保室屏柜的監測識別準確率在95%左右。

4 結束語

變電站智能巡視系統以移動機器人為核心，細化了移動機器人對電力設備巡視的工作內容，實現全天候、全方位、全自主智能巡視和監控。變電站智能巡視系統有利于提高變電站運行的安全性、可靠性和穩定性，有效降低運維人員的勞動強度和變電站的運維成本。通過全面驗收及實際運維，智能巡視在無人值守變電站巡視工作中發揮了主導作用，建議將變電站智能巡視技術進行廣泛推廣應用。