大立红外技术研究 | 变电站数字化智能巡视系统（2）

结合前篇关于数字化智能巡视系统架构的概述，本文进一步详细介绍了数字化智能巡视系统的各项优势，并通过大立科技真实产品的使用案例验证变电站设备智能巡视系统在保障电网安全稳定运行方面的优势与高效性。

数字化智能巡视系统

——系统优势与实践应用 ——

 

随着社会经济的高质量发展，电网规模持续增长，变电站巡视人员减少与变电站数量不断增长之间的矛盾日益突出，为了保障变电站的运行环境安全，保证电力设备稳定可靠运行，需要采用更科学的方式对变电站内的环境、电力设备进行监视及巡检，以便及时发现问题并处理。传统人工巡视方式受变电巡检人员自身专业素质和专业技能因素影响较大，已不能满足变电站“站多人少”的工作现状和社会对供电质量的更高需求，变电站智能巡视系统应运而生。

 

大立变电站数字化智能系统是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本的常规工作，具备支持电网智能调节、智能自动控制、在线分析决策等功能，充分发挥红外技术引领作用的信息化、智慧化、立体化巡护模式。

系统优势

#智能化巡视，从“人为”到“自动化”#

 

伴随着电力系统的日益复杂，线路巡检和维护所面临的分布广、距离长、环境复杂、难度高、人员少等难点日益凸显，传统人工巡检已经无法满足要求，数字化智能巡视系统从变电站内实际需求出发，逐步替代人工展开作业，设计并实现了整套巡检流程。替代了纸质记录的原始方式，完善变电站内全面感知手段，提高了变电站巡视的可靠性、及时性，同时也提升了变电设备缺陷发现的及时率和正确率。

 

· 智能巡视

 

巡视主机可对感知设备进行控制，根据需求配置巡视任务，分配固定和临时巡视任务，支持人工、远程控制，包括且不限于全景监视/设备外观状态巡视/声纹巡视/设备工作温度状态巡视，电压表、电流表等表计指示，SF6压力等表计指示，开关、接地刀闸、贮能状态及电气指示检测，表计识别分析/状态指示灯自动识别/空开状态识别/旋钮开关位置识别/保护压板位置判断等，实现变电站的自动化巡视任务管理。

 

· 智能感知

系统采用全新的红外设备建模技术，精确框取具体的测温部件，使得在多设备的复杂画面中准确定位测温的部位，提高测温的准确性，更清楚、更直观。内置200万像素高分辨率热像仪搭配精确测温技术（轮廓法测温、多设备多点高效测温）、故障设备自动监测技术以及红外全景图技术，能够轻松自动识别画面中需要测温的所有设备，完成对变电设备360°全景测温，提升巡检效率。

 

· 智能安全

异物识别（漂浮物、鸟巢等）；

行为识别（未戴安全帽、人员倒地、人员入侵、打电话等）；

 

· 状态实时监控

支持高清视频巡视画面，对变电站主设备实施全天候监控，系统运行维护人员可以通过主机对站内设备及现场进行监视，时刻做好防盗、防火、防人为事故工作，随时进行画面切换，实现设备信息和关键状态全时获取，远程查看设备运行状态、运行环境、现场人员行为和消防安全状况。

 

· 数据分析

系统主机通过对设备状态、图像和运行环境数据采集，进行数据分析，生成巡视报告，并提供设备诊断、异常点位查询及缺陷数据智能告警和阈值告警。

 

· 实时健康评估

状态数据实时分析，对当前数据进行阈值及增长率判断和告警，基于设备的在线感知、带电检测、停电实验和不良工况等多维多源数据，对设备的状态趋势进行全面分析，实现主设备整体及部件的健康状态评估。

 

 

实践应用

#大立科技产品案例分享#

· 项目背景

某1000kV交直流合建特高压变电站，具有电压等级高、占地面积大、设备结构复杂、巡检任务繁重、人员作业风险高等特点。变电运维和检修人力资源均不足以支撑设备管理精益化工作目标，重复性工作的疲劳性势必会导致巡视检测低质现象，非常有必要拓展变电专业信息化、智能化技术应用。
 

特别是在出现故障（异常）时，运维人员需要近距离接触设备，安全风险非常大；同时特高压变电站在电网中的位置十分重要，现有视频监控系统主要用于变电站安防，布点不足、清晰度较低，需建设特高压智能巡视系统，提升运维人员对设备运行状态的实时感知能力，强化日常巡视技术手段，在保证人员安全的前提下，确保特高压设备时刻处于在控状态。

 

通过建设特高压交流变电站数字化智能巡检系统，借助于智能机器人巡检，实现智能机器人与高清视频联合巡视，建设智慧巡检平台，对数据整合、优势互补，并最终将数据推送至相关业务系统，更好地发挥机器人数据的作用，巡视覆盖全面、无遗漏，极大提升巡视准确性，视频智能识别自动生成巡视报表，并进一步减轻甚至替代运行人员完成重复和繁琐的巡检工作。

 

· 项目现状

某1000kV交直流合建特高压变电站，站内巡视主要依靠人工巡视与机器人巡视互补，存在人工巡视工作量大、特殊环境下作业风险高，机器人巡视周期长、设备故障时特巡效率低等问题。为提升特高压变电站设备状态感知和风险管控能力，决定开展智慧巡检系统建设。

 

· 建设原则

安全第一：现场施工时坚持严格遵守有关安全规章制度和特高压站运行规定，作业人员与带电设备保持足够的安全距离；现场摄像机安装便于日常维护并可靠接地；无线摄像机、巡检机器人产生的数据接入内网采取信息安全防护措施。
 

充油设备全覆盖：对主变压器、高压电抗器等充油设备仪表、外观进行全覆盖布点，加强监测频率，实现设备状况远程检测，保障运维人员人身安全。

 

设备外观全覆盖：全面梳理设备外观类巡视项目，充分利用高清摄像机反应速度快、智能机器人巡视灵活、无人机全方位立体巡视等优势，选择合理位置和方式安装视频装置，做到设备外观全面覆盖。

 

精准投资：坚持设备最大化利旧原则，充分利用特高压交流变电站内现有在线监测、 数字化表计、工业视频监控系统和网络设施等资源进行复用或改造，避免重复建设和投资浪费。

 

· 建设目标

通过对某座1000kV交直流合建特高压变电站智能巡视系统完善化建设，实现对全站1000kV HGIS区域、主变压器区域、高压电抗器区域、±800kV直流场、±800kV直流高、低端阀厅、500kV HGIS区域、110kV区域、站用变等区域的智能巡检工作，杜绝巡检设备时的人身风险，有效减轻运维人员现场巡检工作量，利用巡检机器人、高清视频装置、无人机等自动化设备，科学推进人工替代，提升重大活动保电、负荷高峰巡检频次，实现设备状态全天候、不间断跟踪检测，实现以下目标：
 

- 通过部署适当数量高清摄像机、巡检机器人、无人机等巡视装置，实现全站区域的自动化巡检，避免人员巡检过程中由于设备区突发故障造成运维人员人身伤害；

 

- 通过全自动巡检，替代全站的人工例行巡视，减轻值守人员工作负担；

 

- 通过全自动巡检后台数据的集成、分析、告警，实时掌握设备的状态，提醒值班人员提前进行预判。

 

· 主要设备

数字化智能巡视系统主要采用云台、枪机、球机、微型摄像机等可见光摄像机，云台双光谱、固定枪机等红外热成像摄像机，室外轮式机器人、室内挂轨机器人等巡检机器人，轻型多旋翼无人机、中型多旋翼无人机等巡检无人机，声纹监测装置等技术。

 

· 技术方案

设计方案遵循标准
数字化智能巡视系统规划设计须按照国标、国家和行业的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行，但不仅限于以下所列范围——

-GB/T 2423.3-2016《环境试验 第2部分：实验方法 实验Cab：恒定湿热试验》

 

-GB/T 15153.2-2000《远动设备及系统 第2部分：工作条件 第2篇：环境条件（气候、机械和其他非电影响因素）》

 

-GB/T 30149-2019《电网 通用模型描述规范》

 

-GB/T 36572-2018《电力监控系统网络安全防护导则》

 

-DL/T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》

 

· 巡视布点原则

巡视点位设置满足室内外一次、二次及辅助设备设施巡视覆盖要求，包括设备外观、表计、状态指示、变压器（电抗器）声纹、二次屏柜、设备及接头测温等；
 

巡视点位设置综合考虑设备类型、巡视类型、现场设备和道路布置方式等因素；

 

巡视点位数据采集源包括机器人、无人机、摄像机、声纹及主辅设备状态监测等，重要巡视点位采用非同源冗余巡视采集设置；

 

巡视点数据格式包括数值结果、可见光图片、红外图谱、声纹4类；

 

巡视点位按重要等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 类；

 

Ⅰ类点位为可能表征设备直接出现危急缺陷的巡视点位，Ⅰ类点位满足100%巡视覆盖；

 

Ⅱ类点位为仅可能表征设备直接出现严重缺陷的巡视点位；

 

Ⅲ类点位仅可能表征设备出现一般缺陷的巡视点位；

 

Ⅰ类及部分Ⅱ类重要巡视点位优先采用非同源双覆盖。

 

例如高清视频+机器人巡检，高清视频+在线监测等冗余巡视配置。

 

智能图像巡视设备的配置、布点，以满足各业务场景为目标，按照“一机多用、一点多用”原则开展。

 

点位不得布在站内设备的垂直正上方，或空调管道的垂直正下方；不得影响现场正常的运行，检修作业。

 

· 高清视频系统巡视点位

1·全站全景监视

通过安装的变电站制高点的全景相机，实现全站的全景监视功能；

 

2·变压器、高压电抗器、换流变

Ⅰ类点位主要包括外观类（本体、套管、均压环、气体继电器、压力释放阀、压力突变继电器等）、表计类（油位表、油温表、分接档位、吸湿器）、温度类（本体、套管末屏、套管、引线及接头）、声纹类（本体及调压补偿变压器运行声纹）；

 

Ⅱ类点位主要包括外观类（冷却系统渗漏油、冷却系统、风扇、分界开关吸湿器、在线监测装置、高压电抗器隔声罩）、表计类（油流继电器）；

 

Ⅲ类点位包括外观类（机构箱、标识牌）、表计类（储油柜温度、调压补偿变压器储油柜温度）；

 

温度类巡视点位使用红外图像采集（摄像机、机器人、无人机）；

 

部分Ⅰ类、Ⅱ类数值型巡视点位使用在线监测数据采集。

主变压器巡视效果断路器、隔离开关、接地开关巡视效果电流互感器、电压互感器巡视效果组合电器巡视效果避雷器巡视效果

 

巡视工作无纸化，使用数字化智能巡视系统开启全线上操作流程——对现场设备状态和环境信息进行实时采集，系统实时智能分析，开展健康状态评估、趋势分析，由阈值判别提升为趋势追踪，大幅提高设备缺陷发现的及时率和准确率；实时诊断设备状态，自动发现异常并告警，提供辅助决策，大幅提高故障研判和预警的准确率；运行人员可根据需要灵活定制巡视需求，系统可自动或定时生成巡检报告，有效替代人工巡视。
 

通过联合自动巡检试点项目建设，逐步将运维人员从穿梭各变电站驻地、重复的机械工作转化为高效的运维分析、判断和全能业务的处理，让运维人员真正成为设备的管理者。