某变电站智能巡视技术改造及应用

郑敏莹

(广东电网有限责任公司潮州供电局,广东 潮州 521011)

1 概述

智能巡视是指通过覆盖变电站的搭载不同载体的智能终端，自动识别设备、仪表的缺陷及异常等信息，利用大数据分析及人工智能技术集中管控终端、自动判别推送异常结果、追溯巡视过程、获取历史巡视信息等，最终实现无人化智能巡视目标[1-2]。

某220 kV变电站是2000年投入运行的大型敞开式变电站，占地面积约3500 m2，分为主变压器(以下称主变)区域(3台主变，总容量540 MVA)，220 kV高压区域(双母线带旁路运行，共11个间隔，其中4回线路间隔)，110 kV高压区域(双母线带旁路运行，共15个间隔，其中8回线路间隔)，10 kV设备高压室区域(包括1号、2号、3号、4号4段母线)，继保室区域(共97个运行中屏柜)以及其他公用设施区域。

按2017年工作量计算，平均每日运维工作约需2.5人次完成。按照运维规程以及作业指导书的要求，梳理运维人员巡视工作，包括日常巡视、夜巡、天气骤冷特巡、保供电特巡、高温高负荷特巡、防污闪特巡、防潮特巡、防风防汛特巡等，结合现有技术手段，分析可以代替运维人员巡视的智能化解决方案[3]。

2 技术分析及改造

2.1 技术分析

变电站应用可见光、红外线以及各类传感器(局放、油色谱、容性设备、AIS)等基础技术，采用数字化仪表或设备，代替运行人员大部分巡视和监测工作[4]。

考虑变电站为典型敞开式，参考配置原则中基于场合的载体方式选择，采用移动载体定期开展巡视工作，室内区域采用固定载体。该变电站最终选择固定+移动的载体方式，即将可见光、红外线、紫外线以及传感器等配置于固定载体或移动载体上，通过2种载体配合实现对变电站巡视监测的全覆盖并进行巡视数据信息采集[5]。在实际应用中采用移动机器人+固定视频监控+在线监测的方式。

2.2 技术改造

2.2.1 硬件改造

a.移动机器人巡视

敞开式区域采用移动机器人巡视，如图1所示，搭载导航激光雷达、超声波避障、高清镜头、红外成像仪以及图像识别算法等，可以自动定位路线、自动避障，完成设备、仪表的巡视、红外测温、声音识别及告警等[6]。

图1 移动机器人

继保室在2008年经过综自改造，部分设备具备后台自动告警功能，但由于运行年限较长等原因，不能满足巡视工作需要。因此在继保室配置移动机器人，搭载高清镜头、自动伸缩臂、二维码定位技术等，自动定位、自动避障，实现对屏柜及室内环境监测，完成对压板、指示灯、空气开关以及液晶显示屏等设备的运行状态巡视。

b.固定视频监控

室内区域新增高清视频监控，配置相应的红外测温及图像识别功能，对室内设备的运行情况进行实时监控及红外测温，并通过综合数据网上送至地区级、省级主站及指挥中心，实现与移动机器人的交叉覆盖巡视[7]。

室外区域由于移动机器人巡视不能涵盖全部设备，因此对原有的视频监控进行升级改造，在110 kV 区域采用监控云台布置，配置红外高清识别镜头；在220 kV区域配置云台红外监控镜头及高清监控识别镜头。

c.在线监测

目前应用较为成熟的在线监测主要是油色谱、容性设备、温湿度微环境、GIS特高频局放等在线监测。部分在线监测如AIS 局放监测、主变特高频局放监测、高压室环境局放监测、断路器柜在线测温、铁芯电流在线监测等技术应用尚不成熟，可小范围试点探索应用[8]。某变电站根据实际运行情况，采用温湿度微环境及油色谱在线监测，辅助运维人员全方位监控设备运行状态。

2.2.2 软件改造

对于移动机器人、固定视频监控及在线监测等装置，配置各自对应的监控系统并集中数据到生产监控指挥中心[9]。

巡视中获取的终端数据包含可见光、红外线、紫外线等图像图片或前端边缘计算数据；传感器传送的各类在线监测数据、声谱频谱信息等；数字化设备传输的各类信息。这些数据来源路径包括终端直接获取、自带后台系统获取、其他系统获取，公司规定传输路径的在线监测数据按照公司规定获取数据；公司没有明确规定传输路径的，按照公司接口数据规范统一的数据格式要求执行。

3 智能巡视模式及策略

进行上述改造后，巡视模式发生了转变，现场巡视工作由移动机器人进行，运维人员作为辅助。

3.1 智能巡视模式

将变电站现有的日常巡视、特殊巡视、专业巡视全部采用智能巡视，包括移动机器人巡视、固定视频监控、在线监测等，取消运维人员巡视。运维人员转为进行智能巡视的后台监控、数据分析及对全部设备的维护检修工作等，必要时开展巡视检查核对智能巡视的结果。

3.2 智能巡视策略

固定视频监控可实时监测，无需针对不同管控级别、不同设备制定对应的运维策略。巡视报告按照实际工作需要，按月度或设备的最高级别周期，自动在智能巡视模块中生成并导出。移动机器人按照完成变电站巡视所需要的最低工作周期为基准，结合变电站设备管控级别要求开展巡视工作。

移动机器人+固定视频监控对室外仪表的监测识别准确率在90%左右，对继保室屏柜的监测识别准确率在95%左右。

4 结束语

变电站智能巡视系统以移动机器人为核心，细化了移动机器人对电力设备巡视的工作内容，实现全天候、全方位、全自主智能巡视和监控。变电站智能巡视系统有利于提高变电站运行的安全性、可靠性和稳定性，有效降低运维人员的劳动强度和变电站的运维成本。通过全面验收及实际运维，智能巡视在无人值守变电站巡视工作中发挥了主导作用，建议将变电站智能巡视技术进行广泛推广应用。