变电站智能巡检系统研究与应用

孙伟红

（阜阳供电公司，安徽 阜阳 236017）

近年来，随着供电量需求的增加，变电站数量越来越多，运行人员人数不足与工作量增加的矛盾日益突出，阜阳供电公司目前变电站巡检工作主要按照PMS系统要求，使用作业文本对现场设备巡视，定时抄录变电设备各种数值，工作效率低下，还容易产生数值错误，同时还存在部分设备高度太高，具体数值根本就看不到的现象，严重影响运行人员巡视质量和掌控现场设备运行可靠性的能力。

因此，在当前的形势下，阜阳供电公司开展了变电站智能巡检系统研究，利用电气设备在线监测、视频监控、各种自动化手段和计算机技术，对变电站设备状态信息进行全面收集，将各类信息集成在一个平台上展现，开发变电站智能巡检系统，实现替代人工到现场通过视、听、嗅来判断设备状态的效果。从而有效的解决了变电人员不足，巡视质量下降，边远变电站巡视不便的问题，实现了对无人值守变电站的24h监控，提高了变电站安全运行和智能化管理水平，进一步深化了变电设备管理和状态检修工作。

1 系统功能描述

1.1 功能描述

智能巡检系统是将视频监控、SF6微水及密度在线监测、避雷器在线监测、红外成像测温在线监测、温度传感器在线监测、油色谱在线监测、直流在线监测及保护信息管理系统集成到一个平台，通过将视频图像与在线监测数据及保护信息建立映射关联，实现查看设备外观的同时，该设备的状态信息自动跟踪显示。不仅可以实时监控变电站设备运行状态，为公司领导、生产管理、检修、运行等各类人员分析判断变电站综合状态提供依据和平台。

1.2 功能特点

1）通过智能巡检系统，将人工定期巡视变为24h智能监控；将运行人员的现场目测巡视变为智能化监视；将分散的巡视检查变为集中监控。

2）整个巡视过程，不受天气、值班员心里素质等影响，不存在走马观花、巡视流于形式、漏检、缺陷漏发现等现象。

3）巡视过程中，巡视设备外观时，该设备的运行参数、状态信息自动跟踪显示，并自动生成各类报表，状态趋势分析，使信息有效可靠，对变电站的故障缺陷实现提前预警。

4）变电站有报警时，自动弹出报警画面，同时传送报文，加快事故处理速度；同时报警录像可以提供培训教材。

2 系统总体结构

变电站智能巡检系统主要有3部分组成：前端设备、管理服务器和客户端。如图1所示。

图1 系统总体设计图

2.1 前端设备

包含在线监测、视频监控、变电站安全防范、保护信息管理和辅助设备远程监控开启系统五部分。

1）在线监测系统

充分利用现有各种在线监测技术，对设备运行状态进行全面监测。包含变电设备红外成像在线测温、容性设备绝缘在线监测、变压器油色谱在线监测、避雷器在线监测、变压器铁心电流在线监测、开关柜在线测温、SF6气体微水及密度综合在线监测、室内空气温湿度在线监测、直流系统在线监测、交流电源系统在线监测和环境监测系统。

2）视频监控系统

按照变电站巡视和设备专业管理要求，实现全覆盖式的监控。采用360°旋转的36倍光学变焦高速球机能够清楚的看到变电站室内外各类主要设备的运行状态，如变压器、开关、闸刀、流变、压变及避雷器等设备的位置信号、仪器仪表的指针读数、油位以及外观等。

在有电缆出线的开关柜内安装了电缆头在线测温、微型摄像机、声音监听装置和LED灯带，可以对电缆头温度、外观、放电声音进行24h全天候的监视。

3）变电站安全防范系统

将现有的变电站电子脉冲围栏及防火系统信息接至智能巡检统一平台，与摄像头联动，当有盗警火警信号时就近的摄像头自动起动录像功能并自动旋转。报警解除后远方可以手动复归报警信号。

4）保护信息管理系统

将保护动作信号接入变电站智能巡检系统，当有保护动作时自动调用就近摄像头录像。

5）辅助设备远程监控开起系统

安装室内温湿度监控系统、设定报警值，当温湿度超标报警时发出报警信号，同时根据设定自动起动空调、除湿机或抽风机，远程手动分路起停变电站灯光照明，满足夜间巡视要求。

2.2 管理服务器

利用现有变电站信息网，基于IP网络实现数据传输和视频流传输。

包含数据库服务器和 WEB服务器，数据库服务器用来存储在线监测上传的设备信息、设备台帐、员工信息、变电站台帐；WEB服务器用来对数据库中的数据处理、显示，对变电站辅助设备（灯光、空调、排风扇）实现远程控制。

2.3 客户端

由变电站集控中心和电力网终端组成。访问WEB服务器和磁盘录像机。其功能包括远程监控、图像管理、报警管理、系统配置、网页浏览等。

3 系统软件设计

智能巡检系统按照集成的原则，采用B/S架构，在.NET 3.5环境下开发的，采用了时下流行的DHTM L、AJAX等前台技术，配合Oracle优秀的后台数据存储处理能力共同实现灵动、高效、稳定、可靠的系统性能。

3.1 服务端程序设计

服务端程序有图像控制、存储，灯光等辅助设备的远程开起功能、同步录像功能、报警功能、同步程序设计（在线监测数据、保护信息与视频图像联动）、记录及趋势自动存储功能、预置位及巡视策略的制作。该软件实时运行，通过实时图像处理、传输、同步程序的设计，实现对设备视频图像、在线监测、保护信息的实时的同步的监控，及时判断设备的状态，通过预置位设置、巡视策略编制，实现对变电站的智能巡视。

3.2 客户端程序设计

客户端程序采用 VS2008C#编写，功能是提供操作人员可视化浏览界面。通过界面操作人员可以发出控制命令，同时可以查看生成的巡视记录、报警信息、监测信息以及设备状态的变化趋势，同时可以对设备的台帐、变电站台帐及摄像头台帐进行统一管理。

3.3 软件设计关键技术

1）视频图像与在线检测、保护的联动

首先建立一次设备台账，通过设备台账将摄像头的预置位与保护信息和在线监测信息建立映射关系。当访问预置位时，该设备所联动的设备信息会自动跟踪显示。值班员再将预置位根据日常巡视路线串联成智能巡检策略。

视频图像和设备信息（包含在线监测数据、保护信息）的联动大致经历4个环节：①建立摄像机ID及各个预置位与代表设备信息的内容列表之间建立映射关系；②解析保护信息报文；③当发现设备信息更新后，根据已建立的映射关系，找到与该信息对应的硬盘录像机以及通道号和预置位；④根据通道和预置位控制摄像头转向预置位。

2）警视联动录像

当有报警信息时，视频摄像机会自动切换到对应的画面并起动录像，同时记录报警时间。对告警信号设置优先级、预置位设置优先级，如果高优先级的告警先起动告警联动、对前端摄像机操作，那么在预定的时间间隔内的低优先级不能中断告警联动操作。反之，高优先级告警联动可以中断低优先级告警联动。

3）巡视进度控制

根据策略中预置位的数量，在巡视过程中根据当前预置位计算在进度条的位置，从而显示巡检的速度。一方面可以掌握巡视进度，另一方面，如果在巡视过程中发现缺陷而来不及停止巡视，可以利用进度条后退，方便巡视过程中的操作。

4 应用效果

图2 智能巡检效果图

变电站值班员应用该软件在集控站对受控站进行全面巡视，在远方控制摄像头、监视设备外观的同时，该设备的在线监测数据、保护信息及设备正常运行状态下的图片自动跟踪显示，实现从设备外观到运行状态的全景化巡视；将两天一次的巡视变为全天候监控，能够在第一时间发现设备缺陷，并可对这些缺陷进行跟踪监视，实时掌握运行设备的健康状态，确保变电设备的安全可靠运行，有效提高了供电可靠性。

该软件不仅满足值班员正常巡视、特殊巡视、全面巡视、夜间巡视的要求。并对现场收集的数据和信息进行及时、准确、科学的判断，使各级生产管理人员能够直观及时地掌握变电站各类设备的运行工况，及时发现和处理设备运行中出现的异常、缺陷和其他安全隐患，确保电网设备安全、可靠、稳定运行，实现变电站管理工作的规范化、集约化、科学化。

[1]许平,田伟.变电站数字视频监控系统的设计与实现[J].江苏电机工程,2005(3).

[2]王晓东,刘苏建,周法兴.安全视频监控系统在无人值班变电站中应用[J]. 电力安全技术,2005(2).

[3]朱建,侯林海.基于视频监控统一平台的变电站室内温湿度监控功能[J]. 江苏电机工程,29(4).

[4]刘健.全网络视频监控系统在新型变电站中的应用[J]. 华北电力技术, 2009(6).