基于视频监控的变电站智能巡检系统研究分析

付翠莲 田琛琛 戴忱恺 罗成顺 茶忠有 范智渊

(云南电网有限责任公司玉溪供电局,云南玉溪 653199)

0 引言

变电站运行是否可靠受到巡检工作开展的直接影响,通过巡检维护来发掘变电站安全隐患,并采取针对性维护方案来保证变电站的高效运行。但是以往人工巡检形式的应用难以做到对变电站安全隐患、缺陷的全面、及时发现,导致其巡检工作开展无法为变电站运行提供安全支撑。基于智能变电站的建设,如何借助智能化手段来提升变电站巡检水平,成为现阶段电力企业的重要研究问题。

1 变电站巡检现状概述

1.1 巡检现状

目前仍有部分变电站以人工巡检的方式来开展维护作业,实际巡检期间主要依托于人员的感官观察与判断来实现设备运行状态的分析[1]。尽管人工巡检能够做到对油位、压力、冒烟、锈蚀、异常声音、渗漏油等问题的有效发掘,但是受限于心理素质、工作经验、责任态度、技术水平等因素的影响,极易导致在巡检期间出现漏检、检查不到位等问题,并且部分人员对于设备内部缺陷难以精准查探,如绝缘损坏、特殊部位过热等问题。另外,如闸刀开闭不合理、机械卡顿等故障问题无法直观判断,需要通过设备实践操作来分析问题,无疑增大巡检开展难度。另外,变电站间隔问题同样会影响到人员检修效率,倘若巡检期间突遇暴雨、风雪等恶劣天气,意味着人员无法第一时间对变电站进行巡检维护,进而影响变电站的可靠运行。

1.2 视频监控系统建设现状分析

纵观现阶段我国电力行业对视频监控系统的应用,已经从最初的模拟信号系统技术演变至综合监控系统技术[2]。随着计算机、视频监控、网络等技术的持续发展与融合应用,目前远程数字监控系统应用已经成为电力行业监控手段应用的主要发展趋势。但是纵观现阶段各地对于变电站监控系统的建设,在某些因素的影响下出现以下问题:

(1)标准未统一。不同地区、城市在变电站视频监控系统方面的建设尚未应用统一化的媒体格式、接口协议等,易在运行期间出现“信息孤岛”现象。(2)运维难度大。因不同业务的系统呈现出独立运行的状态,所以无法以全网层面采用相关技术手段进行设备的维护,导致其运维难度加大。(3)重复建设。其不同业务开展存在视频数据重复的现象,功能的重复导致资源浪费。(4)组网复杂。部分视频监控系统在建设之初选择以独立组网的方式运行,导致其网络结构因无法互通而变得更为复杂混乱,导致其网络资源利用率无法得到提升[3]。

2 视频监控智能巡检系统构建的目标与定位

2.1 系统定位分析

该系统的开发与应用以电网统一监控平台为基准,变电站智能巡检为功能定位,运行期间以统一平台为载体进行视频数据信息的大量获取,在此基础上依托于只能分析算法进行变电站设备状态参数的识别,并分析在不同条件下变电站设备的实际运行状态,以期通过分析结果制定合理维护计划,针对设备异常第一时间预警。同时,依据对数据信息的识别、分析构建巡检报表,并通过发挥系统共享功能来促进维护检修作业的高质量开展。

2.2 系统目标

该系统设计与应用目标体现为:(1)其智能巡检系统的构建需完全符合相关标准要求,在实现巡检结果直观化呈现的同时,进一步提升变电站巡检管理的智能化、现代化水平。(2)视频数据的获取需按照规定采用标准化接口,并保证其监控设备得到有效控制[4]。同时,生产管理系统与监控系统需要以通信规约为基础进行集成,达到监控结果共享、巡检联动的目的。

3 基于视频监控智能巡检系统架构设计

3.1 总体架构

针对该智能巡检系统的构建,主要以应用层、服务层、接口层的划分为主,如图1所示。

图1 智能巡检系统架构Fig.1 Architecture of intelligent inspection system

以相关标准规定为参照进行接口层的规范化设计,确保该巡检系统可以以统一监控平台为载体进行相关数据的获取,为后续应用层服务、应用层成果展现打下良好基础。服务层的设置划分为多个功能模块,包括Web发布、管理服务告警联动等[5]。其中不同模块所提供的功能服务不同,如告警联动模块能够实现该系统与统一监控平台的联动,并具备巡检过程告警管理;管理服务模块功能涉及巡检管理、运行日志服务、权限服务、数据保存、用户服务等;Web发布模块功能涉及Web功能提供,即在巡检过程中相关人员可以采用浏览器浏览的形式进行巡检系统的控制。应用层的设置依据其巡检需求的分析,划分为以下功能模块:巡检任务管理、巡检结果展现、巡检联动管理、巡检方案管理、巡检执行管理、巡检安全管理等。

3.2 数据架构

以不同特点为依据进行巡检系统数据分类,具体囊括几种数据:(1)实时数据。实时在系统运行期间所获取的直接数据,因此类数据用于巡检指导、处理等,所以具有实时性强等特点,能够做到实时获取并第一时间处理。(2)历史数据。此类数据常用于设备状态统计分析、故障分析检修以及巡检执行统计等,主要以历史记录为主,是巡检工作开展、变电站设备运行预警开展的重要支撑。(3)资源数据。此类数据囊括巡检路线信息、系统属性等类型数据[6]。(4)管理数据。相较于其他数据而言,此类数据主体为智能巡检系统,其中囊括用户管理数据、联动管理数据、日志管理数据、互联管理数据等。

3.3 逻辑架构

该系统巡检模块主要以用户交互层、逻辑层依据数据源进行逻辑架构的构建,如图2所示。

图2 巡检模块逻辑架构Fig.2 Logical architecture of patrol module

在实际运行期间不同层次功能不同,其中数据源获取一方面为电网同一监控平台获取,为系统前端采集设备获取;业务逻辑层依据其系统运行需求划分为数据处理、巡检方案、码流获取三个子功能。其中码流获取主要通过对流媒体服务的交互来达到视频流获取的目的,同时巡检期间以录像模块为载体进行联动,实现巡检全过程视频信息的获取。巡检方案模块主要是巡检过程的开展以方案执行为前提。数据处理则是在视频数据获取的前提下,进行环境监测等数据的有效处理;用户交互层功能体现为信息查询、执行管理以及巡检管理三模块构成。其中巡检管理功能涉及到对巡检方案、时间的设置。执行管理则具备巡检记录、预案联动等功能;信息查询功能除为用户提供相关信息查询服务之外,还涉及到统计报表功能的提供。

4 系统功能

4.1 巡检管理

以智能巡检系统为载体进行变电站实际运行情况的直观化呈现,通过数据采集分析来达到设备内外部全面巡检的目的。

(1)巡检方案管理。系统运行期间,会依据对巡视项目、巡视点、设备情况等方面的分析进行巡检方案的自动化、灵活化定义[7]。系统可以为同用户提供巡检路线、设备增加、项目修改、巡视步骤调整等功能。同时,利用智能巡检系统可以做到对摄像机停留时间、预置停留时间的自定义设置。(2)巡检模式管理。为满足不同需求、条件下开展不同模式巡检工作的需求,可依托于智能巡检系统实施巡检手动管理、自动管理。其中自动管理主要是依据巡检计划进行巡检的自启动,并做到对巡检全过程录像;手动巡检则是以人工操作的形式进行变电站的远程巡检,系统需负责提前进行巡检任务的提醒。(3)巡检任务管理。智能巡检系统可通过对巡检周期、时间的自动化分析进行巡检任务的合理设置,同时通过对巡检方案、模式的关联来达到巡检任务优化的目的。且系统可以依据任务需求的不同,进行巡检时间、周期的自动化调整,确保其每日巡检任务的制定符合变电站运行需求。(4)巡检结果管理。运行期间系统可以为用户提供人员查询、巡检日期查询、巡检作业查询等功能,进而实现对巡检工作存在异常、漏检情况的全面显示。同时,智能巡检系统还具备设备状态情况的查询功能。对于获取的数据信息,在自动化计算、整合、分析后,以相应巡检时间为参照进行巡视记录表的自动化生成。同时,可以以异常一览表的生成来精准展示出巡检期间出现的异常情况。此外,智能巡检系统可以依据用户需求进行不同格式、类型报表的生成。

4.2 巡检执行

依托于智能巡检系统进行变电站日常巡检作业的开展,能够在巡检执行过程中提供巡检启动、巡检记录、巡检录像、报表自动生成、日志管理、智能联动等功能。

5 结语

综上所述,基于视频监控的智能巡检系统构建,能够在取代以往人工巡检基础上,实现对变电站设备运行状态的全面诊断检查,进一步提升巡检工作开展的效率性与准确性,在降低电力企业人力投入的同时,实现以智能巡检系统推动我国电网建设的智能化发展。