大立紅外技術(shù)研究 | 變電站數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)（2）

結(jié)合前篇關(guān)于數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)架構(gòu)的概述，本文進一步詳細介紹了數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)的各項優(yōu)勢，并通過大立科技真實產(chǎn)品的使用案例驗證變電站設(shè)備智能巡視系統(tǒng)在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行方面的優(yōu)勢與高效性。

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)

——系統(tǒng)優(yōu)勢與實踐應(yīng)用 ——

隨著社會經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)增長，變電站巡視人員減少與變電站數(shù)量不斷增長之間的矛盾日益突出，為了保障變電站的運行環(huán)境安全，保證電力設(shè)備穩(wěn)定可靠運行，需要采用更科學的方式對變電站內(nèi)的環(huán)境、電力設(shè)備進行監(jiān)視及巡檢，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并處理。傳統(tǒng)人工巡視方式受變電巡檢人員自身專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)技能因素影響較大，已不能滿足變電站“站多人少”的工作現(xiàn)狀和社會對供電質(zhì)量的更高需求，變電站智能巡視系統(tǒng)應(yīng)運而生。

大立變電站數(shù)字化智能系統(tǒng)是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本的常規(guī)工作，具備支持電網(wǎng)智能調(diào)節(jié)、智能自動控制、在線分析決策等功能，充分發(fā)揮紅外技術(shù)引領(lǐng)作用的信息化、智慧化、立體化巡護模式。

系統(tǒng)優(yōu)勢

#智能化巡視，從“人為”到“自動化”#

伴隨著電力系統(tǒng)的日益復雜，線路巡檢和維護所面臨的分布廣、距離長、環(huán)境復雜、難度高、人員少等難點日益凸顯，傳統(tǒng)人工巡檢已經(jīng)無法滿足要求，數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)從變電站內(nèi)實際需求出發(fā)，逐步替代人工展開作業(yè)，設(shè)計并實現(xiàn)了整套巡檢流程。替代了紙質(zhì)記錄的原始方式，完善變電站內(nèi)全面感知手段，提高了變電站巡視的可靠性、及時性，同時也提升了變電設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)的及時率和正確率。

· 智能巡視

巡視主機可對感知設(shè)備進行控制，根據(jù)需求配置巡視任務(wù)，分配固定和臨時巡視任務(wù)，支持人工、遠程控制，包括且不限于全景監(jiān)視/設(shè)備外觀狀態(tài)巡視/聲紋巡視/設(shè)備工作溫度狀態(tài)巡視，電壓表、電流表等表計指示，SF6壓力等表計指示，開關(guān)、接地刀閘、貯能狀態(tài)及電氣指示檢測，表計識別分析/狀態(tài)指示燈自動識別/空開狀態(tài)識別/旋鈕開關(guān)位置識別/保護壓板位置判斷等，實現(xiàn)變電站的自動化巡視任務(wù)管理。

· 智能感知

系統(tǒng)采用全新的紅外設(shè)備建模技術(shù)，精確框取具體的測溫部件，使得在多設(shè)備的復雜畫面中準確定位測溫的部位，提高測溫的準確性，更清楚、更直觀。內(nèi)置200萬像素高分辨率熱像儀搭配精確測溫技術(shù)（輪廓法測溫、多設(shè)備多點高效測溫）、故障設(shè)備自動監(jiān)測技術(shù)以及紅外全景圖技術(shù)，能夠輕松自動識別畫面中需要測溫的所有設(shè)備，完成對變電設(shè)備360°全景測溫，提升巡檢效率。

· 智能安全

異物識別（漂浮物、鳥巢等）；

行為識別（未戴安全帽、人員倒地、人員入侵、打電話等）；

· 狀態(tài)實時監(jiān)控

支持高清視頻巡視畫面，對變電站主設(shè)備實施全天候監(jiān)控，系統(tǒng)運行維護人員可以通過主機對站內(nèi)設(shè)備及現(xiàn)場進行監(jiān)視，時刻做好防盜、防火、防人為事故工作，隨時進行畫面切換，實現(xiàn)設(shè)備信息和關(guān)鍵狀態(tài)全時獲取，遠程查看設(shè)備運行狀態(tài)、運行環(huán)境、現(xiàn)場人員行為和消防安全狀況。

· 數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)主機通過對設(shè)備狀態(tài)、圖像和運行環(huán)境數(shù)據(jù)采集，進行數(shù)據(jù)分析，生成巡視報告，并提供設(shè)備診斷、異常點位查詢及缺陷數(shù)據(jù)智能告警和閾值告警。

· 實時健康評估

狀態(tài)數(shù)據(jù)實時分析，對當前數(shù)據(jù)進行閾值及增長率判斷和告警，基于設(shè)備的在線感知、帶電檢測、停電實驗和不良工況等多維多源數(shù)據(jù)，對設(shè)備的狀態(tài)趨勢進行全面分析，實現(xiàn)主設(shè)備整體及部件的健康狀態(tài)評估。

實踐應(yīng)用

#大立科技產(chǎn)品案例分享#

· 項目背景

某1000kV交直流合建特高壓變電站，具有電壓等級高、占地面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜、巡檢任務(wù)繁重、人員作業(yè)風險高等特點。變電運維和檢修人力資源均不足以支撐設(shè)備管理精益化工作目標，重復性工作的疲勞性勢必會導致巡視檢測低質(zhì)現(xiàn)象，非常有必要拓展變電專業(yè)信息化、智能化技術(shù)應(yīng)用。

特別是在出現(xiàn)故障（異常）時，運維人員需要近距離接觸設(shè)備，安全風險非常大；同時特高壓變電站在電網(wǎng)中的位置十分重要，現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于變電站安防，布點不足、清晰度較低，需建設(shè)特高壓智能巡視系統(tǒng)，提升運維人員對設(shè)備運行狀態(tài)的實時感知能力，強化日常巡視技術(shù)手段，在保證人員安全的前提下，確保特高壓設(shè)備時刻處于在控狀態(tài)。

通過建設(shè)特高壓交流變電站數(shù)字化智能巡檢系統(tǒng)，借助于智能機器人巡檢，實現(xiàn)智能機器人與高清視頻聯(lián)合巡視，建設(shè)智慧巡檢平臺，對數(shù)據(jù)整合、優(yōu)勢互補，并最終將數(shù)據(jù)推送至相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，更好地發(fā)揮機器人數(shù)據(jù)的作用，巡視覆蓋全面、無遺漏，極大提升巡視準確性，視頻智能識別自動生成巡視報表，并進一步減輕甚至替代運行人員完成重復和繁瑣的巡檢工作。

· 項目現(xiàn)狀

某1000kV交直流合建特高壓變電站，站內(nèi)巡視主要依靠人工巡視與機器人巡視互補，存在人工巡視工作量大、特殊環(huán)境下作業(yè)風險高，機器人巡視周期長、設(shè)備故障時特巡效率低等問題。為提升特高壓變電站設(shè)備狀態(tài)感知和風險管控能力，決定開展智慧巡檢系統(tǒng)建設(shè)。

· 建設(shè)原則

安全第一：現(xiàn)場施工時堅持嚴格遵守有關(guān)安全規(guī)章制度和特高壓站運行規(guī)定，作業(yè)人員與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離；現(xiàn)場攝像機安裝便于日常維護并可靠接地；無線攝像機、巡檢機器人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)采取信息安全防護措施。

充油設(shè)備全覆蓋：對主變壓器、高壓電抗器等充油設(shè)備儀表、外觀進行全覆蓋布點，加強監(jiān)測頻率，實現(xiàn)設(shè)備狀況遠程檢測，保障運維人員人身安全。

設(shè)備外觀全覆蓋：全面梳理設(shè)備外觀類巡視項目，充分利用高清攝像機反應(yīng)速度快、智能機器人巡視靈活、無人機全方位立體巡視等優(yōu)勢，選擇合理位置和方式安裝視頻裝置，做到設(shè)備外觀全面覆蓋。

精準投資：堅持設(shè)備最大化利舊原則，充分利用特高壓交流變電站內(nèi)現(xiàn)有在線監(jiān)測、 數(shù)字化表計、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等資源進行復用或改造，避免重復建設(shè)和投資浪費。

· 建設(shè)目標

通過對某座1000kV交直流合建特高壓變電站智能巡視系統(tǒng)完善化建設(shè)，實現(xiàn)對全站1000kV HGIS區(qū)域、主變壓器區(qū)域、高壓電抗器區(qū)域、±800kV直流場、±800kV直流高、低端閥廳、500kV HGIS區(qū)域、110kV區(qū)域、站用變等區(qū)域的智能巡檢工作，杜絕巡檢設(shè)備時的人身風險，有效減輕運維人員現(xiàn)場巡檢工作量，利用巡檢機器人、高清視頻裝置、無人機等自動化設(shè)備，科學推進人工替代，提升重大活動保電、負荷高峰巡檢頻次，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)全天候、不間斷跟蹤檢測，實現(xiàn)以下目標：

- 通過部署適當數(shù)量高清攝像機、巡檢機器人、無人機等巡視裝置，實現(xiàn)全站區(qū)域的自動化巡檢，避免人員巡檢過程中由于設(shè)備區(qū)突發(fā)故障造成運維人員人身傷害；

- 通過全自動巡檢，替代全站的人工例行巡視，減輕值守人員工作負擔；

-通過全自動巡檢后臺數(shù)據(jù)的集成、分析、告警，實時掌握設(shè)備的狀態(tài)，提醒值班人員提前進行預判。

· 主要設(shè)備

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)主要采用云臺、槍機、球機、微型攝像機等可見光攝像機，云臺雙光譜、固定槍機等紅外熱成像攝像機，室外輪式機器人、室內(nèi)掛軌機器人等巡檢機器人，輕型多旋翼無人機、中型多旋翼無人機等巡檢無人機，聲紋監(jiān)測裝置等技術(shù)。

· 技術(shù)方案

設(shè)計方案遵循標準
數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計須按照國標、國家和行業(yè)的有關(guān)標準和規(guī)范進行。本設(shè)計將依據(jù)和參照以下的設(shè)計規(guī)范和要求進行，但不僅限于以下所列范圍——

-GB/T 2423.3-2016《環(huán)境試驗 第2部分：實驗方法 實驗Cab：恒定濕熱試驗》

-GB/T 15153.2-2000《遠動設(shè)備及系統(tǒng) 第2部分：工作條件 第2篇：環(huán)境條件（氣候、機械和其他非電影響因素）》

-GB/T 30149-2019《電網(wǎng) 通用模型描述規(guī)范》

-GB/T 36572-2018《電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護導則》

-DL/T 664-2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》

· 巡視布點原則

巡視點位設(shè)置滿足室內(nèi)外一次、二次及輔助設(shè)備設(shè)施巡視覆蓋要求，包括設(shè)備外觀、表計、狀態(tài)指示、變壓器（電抗器）聲紋、二次屏柜、設(shè)備及接頭測溫等；

巡視點位設(shè)置綜合考慮設(shè)備類型、巡視類型、現(xiàn)場設(shè)備和道路布置方式等因素；

巡視點位數(shù)據(jù)采集源包括機器人、無人機、攝像機、聲紋及主輔設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等，重要巡視點位采用非同源冗余巡視采集設(shè)置；

巡視點數(shù)據(jù)格式包括數(shù)值結(jié)果、可見光圖片、紅外圖譜、聲紋4類；

巡視點位按重要等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 類；

Ⅰ類點位為可能表征設(shè)備直接出現(xiàn)危急缺陷的巡視點位，Ⅰ類點位滿足100%巡視覆蓋；

Ⅱ類點位為僅可能表征設(shè)備直接出現(xiàn)嚴重缺陷的巡視點位；

Ⅲ類點位僅可能表征設(shè)備出現(xiàn)一般缺陷的巡視點位；

Ⅰ類及部分Ⅱ類重要巡視點位優(yōu)先采用非同源雙覆蓋。

例如高清視頻+機器人巡檢，高清視頻+在線監(jiān)測等冗余巡視配置。

智能圖像巡視設(shè)備的配置、布點，以滿足各業(yè)務(wù)場景為目標，按照“一機多用、一點多用”原則開展。

點位不得布在站內(nèi)設(shè)備的垂直正上方，或空調(diào)管道的垂直正下方；不得影響現(xiàn)場正常的運行，檢修作業(yè)。

· 高清視頻系統(tǒng)巡視點位

1·全站全景監(jiān)視

通過安裝的變電站制高點的全景相機，實現(xiàn)全站的全景監(jiān)視功能；

2·變壓器、高壓電抗器、換流變

Ⅰ類點位主要包括外觀類（本體、套管、均壓環(huán)、氣體繼電器、壓力釋放閥、壓力突變繼電器等）、表計類（油位表、油溫表、分接檔位、吸濕器）、溫度類（本體、套管末屏、套管、引線及接頭）、聲紋類（本體及調(diào)壓補償變壓器運行聲紋）；

Ⅱ類點位主要包括外觀類（冷卻系統(tǒng)滲漏油、冷卻系統(tǒng)、風扇、分界開關(guān)吸濕器、在線監(jiān)測裝置、高壓電抗器隔聲罩）、表計類（油流繼電器）；

Ⅲ類點位包括外觀類（機構(gòu)箱、標識牌）、表計類（儲油柜溫度、調(diào)壓補償變壓器儲油柜溫度）；

溫度類巡視點位使用紅外圖像采集（攝像機、機器人、無人機）；

部分Ⅰ類、Ⅱ類數(shù)值型巡視點位使用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集。

巡視工作無紙化，使用數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)開啟全線上操作流程——對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境信息進行實時采集，系統(tǒng)實時智能分析，開展健康狀態(tài)評估、趨勢分析，由閾值判別提升為趨勢追蹤，大幅提高設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)的及時率和準確率；實時診斷設(shè)備狀態(tài)，自動發(fā)現(xiàn)異常并告警，提供輔助決策，大幅提高故障研判和預警的準確率；運行人員可根據(jù)需要靈活定制巡視需求，系統(tǒng)可自動或定時生成巡檢報告，有效替代人工巡視。

通過聯(lián)合自動巡檢試點項目建設(shè)，逐步將運維人員從穿梭各變電站駐地、重復的機械工作轉(zhuǎn)化為高效的運維分析、判斷和全能業(yè)務(wù)的處理，讓運維人員真正成為設(shè)備的管理者。