变电站智能状态检测关键技术应用研究论文_何宁

变电站巡检是电网运维检修中的基础环节，是变电站日常运维工作中的重要组成部分。目前，变电站巡检仍主要采用传统的人工巡检方式，人工巡检方式主要面临两方面的问题。其一，电网规模的增长与运检人员配置的矛盾日益突出。其二，人工巡检方式的巡检质量不易管控、巡检效率不高。变电站智能运检管控系统创新课题是在此背景下，基于人工智能技术的全站智能状态检测，实现变电站运检全业务监控及信息主动推送，自动巡视、自动识别、智能预警，实现状态感知、主动预测、智能运维，缓解运检专业结构性缺员等问题。

1技术研究路线

本课题核心目标是实现变电站全业务监控及信息主动推送，探索“机器代人”运检新模式。围绕系统的建设目标，着重梳理了目前试点站各系统建设情况、变电站的智能化应用发展情况、变电运维工作的可替代性，并基于以上分析，提出了建设方案。

系统整体架构示意图

站端系统接入：站端系统改造内容主要是结合试点站目前现状，为完善变电站源端数据构成，针对试点站目前缺失、不支持接入和功能不完善的系统/装置进行改造，为系统应用提供源端数据支撑。数据接入范围总体上可分为三部分：

（1）室内外巡检机器人：室外激光导航巡检机器人、室内挂轨式巡检机器人等，主要实现人工巡视工作的机器替代；

（2）变电设备在线监测：变压器油色谱在线监测、变压器铁芯和夹件接地电流监测、GIS设备SF6气体压力监测、避雷器在线监测和蓄电池在线监测等；

（3）智能辅助系统：高清视频监控（设备监控和作业安全管理等）、红外热成像测温、门禁（可视对讲联动、车牌识别）、智能锁控、安全防范、消防报警（火灾报警和主变消防远方控制）、微气象及环境监控、SF6泄漏监控等，辅助实现运维班对站内设备的红外普测、设备状态巡视、运行环境管理等。

（4）综自系统与生产管理系统、状态评价系统主要以管控系统数据接入为主。

2应用研究

站内系统建设方案主要包括以下四个方面：

（1）室内外巡检机器人系统建设

1）室外激光导航巡检机器人

试点项目在站内部署一套激光导航巡检机器人，室外巡检机器人采用用独立的无线专网与后台主机通讯，为满足信息安全管理要求，管控系统采用加装微型安全加密平台，同时在机器人本体集成安装加密模块方式接入，实现室外巡检机器人巡视记录、工况数据的交互，巡检机器人厂家应提供数据交互接口与协议。

2）室内挂轨式巡检机器人

本课题在站内高压开关室安装挂轨式巡检机器人，主要包含轨道式机器人和辅助检测装置两部分。在变电站高压开关柜室内顶端架设一条铝制轨道，轨道巡检机器人上搭载可见光摄像机、红外热像仪、局放检测设备，用于室内的巡检和监控。机器人具有升降功能，可使检测组件灵活检测开关柜的各个位置。室内巡检机器人建设内容如下：

3）已有机器人接入

站内管控平台通过协议对接室内巡检机器人监控后台，获取图像、温度、局放等各类监测数据并具备远方操作功能。

（2）在线监测系统建设

1）变压器油中溶解气体监测

考虑和变压器铁芯接地电流在线监测集成采用智能组件形式安装，每台主变配置一套变压器智能组件柜，包含主IED、油中溶解气体监测IED和工况信息监测IED。

2）变压器铁芯和夹件接地电流监测

本课题配置可以替代人工定期手动检测，实现对铁芯接地电流的实时监测和数据远传。

电流传感器的安装：在变压器侧面铁芯、夹件接地排上进行电流传感器的安装与固定，用于接地电流的采集。电流传感器安装位置示意图如下图所示：

通讯线缆的敷设：在电流传感器和智能组件柜之间敷设一条屏蔽双绞线，用于电流传感器和工况监测IED之间的通讯。

（3）智能辅助系统建设

1）高清视频监控系统

本课题结合已有监控点，增加设备监控和重点作业区域的作业监控点位，在变电站主变、断路器、刀闸等重点设备及室内开关室、主控室、保护室等重点区域部署设备监控点，监视设备外观、运行状态、表计读数、分合指示等，实现主要设备状态监控，同时增加主变区、开关室等主要作业区的作业监控点位，满足作业安全监护需求。

2）作业安全监护

变电站按设备区、间隔划分作业区，在重点作业区域，部署作业监控高清视频点位，通过管控平台视频分析模块，按时间、任务，检测作业人员是否佩戴安全帽，是否在指定区域内施工等违章行为，利用管控平台智能预警功能结合现场警报装置发出实时告警，辅助作业安全监护，有效防止习惯性违章行为的发生。

作业安全监控部署及界面示意图

3）红外测温系统

本次试点设计在变电站主变等主要设备区域部署红外热成像测温摄像机，采用红外可见光双通道监控仪，接入管控平台，对主变、开关等设备进行实时的智能监测诊断，对已有热成像测温摄像机通过接口对接接入管控平台。

3应用成果

本课题提出的管控系统智能应用主要基于变电站全业务数据整合形成的“数据池”，围绕“自动巡视、自动识别、智能预警”展开，实现状态感知、主动预测、智能运维。

本课题提出的管控系统能够获取变电站一、二次设备运行信息（包括设备遥控、变位、告警、跳闸等）以及接入综自系统的交直流电源运行信息（包括电压、开关状态、告警等），信息点表转发原则上与调度一致；能够获取各类在线监测系统数据，包括主变油色谱、变压器铁芯夹件接地电流、避雷器等各类在线监测的采样信息及装置工况信息等；能够获取站内安防、消防、环境、SF6泄漏、视频、红外测温等辅助类监控信息；能够获取站内巡检机器人的巡检记录信息，以及机器人本体的工况信息。

参考文献：

[1]李祥，崔昊杨，曾俊冬，江超，唐忠.变电站智能机器人及其研究展望[J].上海电力学院学报.2017（01）

[2]陈瑶，陈阿莲，李向东，陈伟.变电站智能巡检机器人全局路径规划设计[J].山东科学.2015（01）

作者介绍：何宁（1984），男，四川达州，高级工程师，工学硕士，变电一次设计。

论文作者:何宁

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/18

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