基于无线同步信息的变电站智能巡视系统设计

摘要：传统的变电站巡视工作主要依赖于人工巡检，这种方式不仅效率低下，而且容易受到人为因素和环境因素的影响，难以确保巡视的准确性和及时性。因此，文章设计了基于无线同步信息的变电站智能巡视系统。首先，基于无线同步信息对变电站智能巡视系统的架构进行了设计，通过安装无线同步信息收发机实时传输巡视数据；其次，针对变电站智能巡视系统的软件进行了设计，包括巡视设备模块、后台管理模块以及数据库的设计，以适应更多复杂和多样化的巡视需求。实验结果表明：采用基于无线同步信息的变电站智能巡视系统后的该居民楼变电站，实现了巡视数据信息的电子化，成功摒弃了传统的纸质数据录入和计算机记录流程，极大地简化了工作流程。

关键词：系统设计；变电站；电力系统；无线同步信息；智能巡视

中图分类号：TP31""文献标志码：A

0"引言

随着电力事业的快速发展和电网规模的持续扩大，变电站作为电力系统中不可或缺的组成部分，其安全、高效运行对于保障整个电网的稳定性和可靠性至关重要。因此，设计一种基于无线同步信息的变电站智能巡视系统，对于提高变电站巡视工作的效率和质量具有重要意义。传统的人工巡检方式须要耗费大量的人力和时间，而基于无线同步信息的智能巡视系统能够实现实时、远程的监控和巡视，大大提高了巡视效率。智能巡视系统通过集成各种传感器和监控设备，能够实现对变电站设备的实时监测和预警。系统通过自动化和智能化的手段，能够实现对巡视任务的合理分配和调度，避免了人力资源的浪费，优化了资源配置^［1］。该基于无线同步信息的变电站智能巡视系统的设计，旨在提高变电站巡视工作的效率和质量，降低安全隐患，优化资源配置。通过引入无线同步、传感器、数据分析和处理等关键技术，实现对变电站设备的实时监测、预警和自动巡检，为电力系统的安全、高效运行提供有力保障。

1"基于无线同步信息的变电站智能巡视系统架构设计

变电站智能巡视系统旨在实现设备与设施的全面管理。该系统通过优化巡检流程，收集并分析设备在不同环境条件下的运行数据，为设备管理提供有力依据。一旦发现变电设备存在故障或潜在问题^［2］，系统将加强缺陷管理，依据预设的解决方案，有效处理数据冗余现象，进而实现对设备缺陷的精准统计与科学分类。

基于上述分析，本文选择在变电站智能巡视系统中安装无线同步信息收发机。无线同步信息产生与传输体系的核心组件为同步信息收发机。针对该变电站智能巡视系统，本文将同步信息收发机与系统中的巡视设备模块进行结合^［3］。同时，此设备特别采用了能够传递同步脉冲的幅移键控技术——433MHz的无线电收发机^［4］，实现了关键信息的稳定传递与同步处理。因此，本文设计的基于无线同步信息的变电站智能巡视系统架构如图1所示。

该系统通过后台设备管理模块向手持设备分配巡视任务。巡视人员据此前往变电站设备区执行巡视工作，随后将获取的巡视结果反馈至服务器管理系统，以供管理人员进行进一步的分析与管理。在整体流程中，后台管理系统承担核心角色，主要负责设置巡视点及设备、接收并整合来自巡视终端的数据^［5］。而手持巡视设备则侧重于现场操作，主要功能包括扫描变电设备的同步信息以识别设备信息、记录设备的实时运行状态并将这些巡视详情实时传输至后台管理系统。

此外，在同步信息产生与传输的过程中，每个同步信息收发机都必须分配一个独一无二的位置来保证数据传输的准确度和唯一性。为了更简单运行，这些地址可以通过在收发机板上直接设定地址的拨码开关来完成，简化了复杂的通信中设置地址码的流程。另外，本文还考虑到在变电站中可以同时有几个工作组来完成继电保护交流信号与输入通道连接的正确性测试任务，以便防止可能的通信干扰，可以采取策略性的无线信道频率分配并为这些小组分配不同的同步信息收发机地址码段，以确保各组工作互不干扰，顺利进行。

2"基于无线同步信息的变电站智能巡视系统软件设计

2.1"巡视设备模块设计

巡视设备模块的核心构成涵盖了五大关键功能组件：任务执行、数据收集、数据同步、任务状态监控和任务调配管理。在这些组件中，数据收集和任务执行2个模块显得尤为重要，承担了模块的核心功能。在手持巡视设备上集成一个小型变电站设备的智能巡视系统嵌入式程序，旨在方便巡视人员随身携带，以便于直接在变电站现场进行设备巡视。该系统的巡视流程如图2所示。

运行任务功能的核心在于利用手持设备的无线同步信息模块扫描变电站设备上的无线同步信息码片，实时记录巡检设备的当前状态。在初次使用手持设备时，数据点采集功能实现码片与对应巡视点的快速绑定。由于码片的唯一性，当须要调整巡视点时，可方便地更换码片并重新绑定。

数据同步功能则通过手持设备的USB插口，实现与电脑服务器上后台管理系统的数据交换。这包括从后台管理系统下载最新的设备信息和巡视任务，上传完成巡视任务后的详细情况。

查看任务进度功能为用户提供了一目了然的界面，可实时查看设备巡视的进展。任务管理功能则允许用户根据实际需要查看或调整巡视任务。鉴于变电站巡视的多样性，如正常巡视、区域巡视和特殊巡视，巡视人员可根据实际情况灵活地更换或删除巡视任务。

2.2"后台管理模块设计

后台管理模块以巡视管理、缺陷管理、设备管理为主进行设计。

2.2.1"巡视管理

巡检任务维护功能允许管理人员依据巡检管理制度和当前设备状态来设定具体的巡检任务。这些任务大致分为3类：正常巡视、区域巡视和特殊巡视。正常和区域巡视作为长期性任务，只须进行一次设定，系统将自动按照设定的周期生成相应任务。而在须要临时调整或特别关注的情况下，则使用特殊巡视功能。这种设计旨在提高巡检工作的规范性和灵活性。巡视点是一种虚拟标识，用于关联并管理一定区域内的设备。为优化工作流程、减少投入，无须逐一在设备上设置码片，只须在重要设备或巡视路径上设置巡视点，每个巡视点可涵盖多个设备。通过这种方式，可以轻松添加巡视点并明确其管理范围。同时，管理人员根据实际设备的运行区域进行合理规划，以提高巡视效率。

2.2.2"缺陷管理

当巡视人员探测到设备缺陷时，在手持设备上进行记录并随即将这些信息同步至后台管理系统。系统内的特定功能模块会负责处理这些上传的缺陷数据，确保由专业人员按照既定流程向相关部门进行报告，进而启动缺陷处理流程。为了规避由不同巡视人员操作差异导致的信息录入不规范问题，电力公司结合变电站巡视标准化作业指导书以及变电站的现场实际情况，制定了标准化的缺陷分类。巡视人员在发现缺陷时，可以直接从标准缺陷列表中选择对应的选项，从而确保信息的准确性和一致性。

2.2.3"设备管理

设备台账的精确管理是智能巡视系统的基石，直接影响系统的正常运行。台账作为设备信息在数据库中的载体，涵盖设备的位置、名称、出厂详情等关键信息。这些信息既可通过人工录入，也可通过安全生产接口自动获取，确保了信息的准确性和实时性。设备台账的细致记录和及时更新是实现设备信息动态管理的关键。变电站管理功能则专注于变电站信息的增添与修改，为变电站的整体信息管理提供支持。设备定级则是根据设备的重要性和历史缺陷分析，对设备进行重要性划分的过程。系统可以基于设备缺陷的严重程度，自动将设备分为一级、二级、三级，而在特殊情况下，也允许通过人工方式对设备定级进行调整。

2.3"数据库设计

数据库设计的核心目标在于确保数据的完整性、一致性和安全性，旨在降低数据冗余，优化资源使用，同时提升数据库系统的运行效率并降低对用户操作的影响。具体而言，合理设计数据库架构可以最大程度地维护数据的完整性和一致性，同时增强系统的安全防护措施。此外，设计过程中，研究人员应关注减少数据冗余，以节省存储空间并提高数据处理效率。同时，优化数据库系统资源的配置和使用，能够降低系统资源的耗费，进而提升整体性能。

本文根据变电站智能巡视系统的功能需求，以设备巡视项目表为例进行了设计，具体数据如表1所示。

3"系统测试与分析

3.1"项目概况

为验证本文设计的基于无线同步信息的变电站智能巡视系统的可行性，现将该系统在实际项目应用中进行测试。在居民楼施工项目中引入了变电站设备的智能巡视系统，后台管理系统部署在信息中心，通过内部网络实现全楼对变电站运行及人员巡视情况的直观准确监控。其中，该居民楼的地下一层被设计为电力核心区域，包括配电室和变电站等重要设施。一楼则布局了主变室、35 kV的配电设备室以及110 kV和 220 kV的GIS室、电抗器室。同时，地下车库不仅包含电梯井和车辆出入口，还设有完善的管道系统。该居民楼的地面部分，特别设计了多个水槽，用于排水和废水处理。二楼集中了众多关键设施，如地变室、变电站的变化室、数据存储库等。三楼则是电力管理的核心区域，设有变电运行值班室、检修间以及为建筑提供舒适环境的空调系统房和消防安全所需的消防器材库、机房。此外，该居民楼还配备了安全工具、备用部件、电容等辅助设备，以满足工作人员的日常需求。该居民楼中的各设备间中安装的巡视用摄像机的布置情况如表2所示，以验证该巡视系统的有效性。

在测试前，将在上述7个设备间进行此系统前后的巡视结果对比。实验过程中，以该建筑设备间的巡视速度为测试指标，检验该系统在实际应用中是否能够提升变电站的工作效率，进而降低变电站运行中的安全隐患。

3.2"系统性能测试

基于上述实验准备及项目概况，该居民楼的各设备间的实施变电站设备智能巡视系统前后对比结果如表3所示。

从上述实验结果可以看出，采用本文设计的基于无线同步信息的变电站智能巡视系统后的该居民楼变电站，已经实现了所有巡检数据记录的数字化并有效摒弃了常规的纸质数据录入方法和电脑录入方式，从而大大地改善了运行效率。巡视资料可以直接转换为电子数据，系统还能自动生成各类统计信息，这不仅大幅减少了纸张的消耗，还显著节省了人力资源和时间成本。经过对比，采用这一系统后，巡视时间得到了显著缩短，效率提高了30%～40%。此外，系统的使用还能够更直观地掌握变电站设备的缺陷情况，从而能够迅速制定并实施应对措施，有效排除了潜在的安全隐患。

综上所述，基于无线同步信息的变电站智能巡视系统通过实验验证，展现了其高效、全面、准确的巡视能力。系统通过实时信息传输、全覆盖巡视、自动化任务执行和数据分析管理等功能，有效提升了变电站的巡视效率和安全性。同时，还可以通过不断优化和改进算法、提升巡检覆盖率、加强通信模式与安全性等方面的研究和实践，可以进一步提高智能巡视系统的性能和效率。未来，该系统可进一步优化和完善，以适应更多复杂和多样化的巡视需求。

4"结语

随着电力行业的不断发展和智能电网的持续推进，变电站的安全、高效、智能运行变得尤为重要。本文提出的基于无线同步信息的变电站智能巡视系统，不仅显著提高了变电站巡视的效率和精度，也为变电站的安全稳定运行提供了强有力的技术支撑。本系统通过采用先进的无线通信技术和数据处理技术，确保数据传输的稳定性和实时性。同时，加强网络安全防护，防止外部攻击和非法入侵。此外，研究人员还须要制定统一的标准和规范，确保系统与其他电力设备的兼容性和互操作性。本系统通过集成先进的无线通信技术、传感器技术、数据处理技术和人工智能技术，实现了对变电站设备的实时监控、故障预警和智能巡视。无线同步信息的引入，确保了巡视数据的准确性和实时性，使得巡视人员能够迅速、准确地掌握变电站的运行状态，从而做出及时有效的决策。未来，课题组将继续优化和完善本系统，探索更多智能巡视和故障预警的新方法、新技术，以适应电力行业的不断发展和变化。

参考文献

［1］邹文俊，孙晓平，杨大中.智能巡视系统在220 kV智慧变电站的建设与应用［J］.电工技术，2024（8）：99-102.

［2］侯永全，王艳，苗林，等.新技术下的电力智慧运维综合建设及应用研究［J］.中国设备工程，2023（增刊2）：127-128.

［3］宁先承，李佳懿.智能化时代新型数字变电站监控及巡视系统的实践及研究［J］.电气技术与经济，2023（9）：180-182.

［4］王宇，童旸，李磊，等.云边端协同的区域智能巡视系统的研究［J］.信息与电脑（理论版），2023（20）：13-16.

［5］王磊，张礼波，付同福，等.基于智能巡视终端的运维生产模式管理变革研究［J］.电气技术与经济，2023（7）：235-238.

（编辑"王雪芬）

Design of substation intelligent inspection system based on wireless synchronous information

CHEN "Xinyue， ZHANG "Wei

（Jinzhong Power Supply Company，State Grid Shanxi Electric Power Company， Jinzhong 030600， China）

Abstract： "The traditional substation inspection work mainly relies on manual inspection， which is not only inefficient， but also easy to be affected by human factors and environmental factors， and it is difficult to ensure the accuracy and timeliness of inspection. Therefore， the design of substation intelligent patrol system based on wireless synchronous information is proposed. Firstly， the architecture of the intelligent patrol system of the substation is designed based on the wireless synchronous information， and the patrol data is transmitted in real time through the installation of the wireless synchronous information transceiver. Secondly， the software of the intelligent inspection system of the substation is designed to design the inspection equipment module， background management module and database to adapt to more complex and diversified inspection needs. The experimental results show that after the implementation of the intelligent inspection system based on wireless synchronous information， the residential building substation has realized the electronic inspection data information， successfully abandoned the traditional paper data entry and computer recording process， and greatly simplified the work process.

Key words： system design; substation; power system; wireless synchronization information; intelligent patrol