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摘要：随着变电站中的预制舱快速增加，设备大量的投入使用，变电站预制舱设备的运行工况监视愈发重要。预制舱作为智能变电站的一个重要模块，需支持远程运维，以满足变电站无人值守的要求，而实现预制舱远程运维的技术手段之一是构建一套预制舱自动巡检控制系统，实现视频监视、灯光控制等设备自动启停及远方实时监控、远程操作的功能。
关键词：预制舱；视频监控；变电站；自动巡检系统
0 引言
随着国网公司智能化电网建设步伐的加快，变电站设备随之增多，运行人员逐步减少，如果变电站仍采用传统的人工巡检方法，受巡检人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验、技能技术水平以及当班期间工作多少的影响，巡检会存在走马观花、漏巡、少巡，甚至不巡的情况，既达不到巡视设备的目的，更不能及时发现设备隐患[1]。设备发生缺陷不能及时发现，不仅危及系统的安全运行，还会威胁到运行人员的人身安全。因此，如何提高巡视质量，保证设备安全健康运行，是目前各级管理部门急需解决的问题。
随着集控站所辖子站中的预制舱快速增加，设备大量的投入使用，变电站预制舱设备的运行工况监视愈发重要。预制舱作为智能变电站的一个重要模块，利用现代计算机技术和现有自动化手段进行全方位的运行工况监视已是势在必行。因此，本文提出构建一套预制舱智能巡检系统，实现视频监视、火灾报警、灯光控制等设备自动启停及远方实时监控、远程操作的功能。
1 预制舱自动巡检系统构成
预制舱自动巡检系统通过在预制舱安装视频监控设备、轨道摄像机将设备运行状态的视频图像信息进行整合和集成，系统以设备巡检代替人工巡检方式，远程实现对预制舱电力保护设备运行状态和运行设备的巡视。
2预制舱自动巡检系统实现方案
预制舱自动巡检系统对舱内二次设备进行检测的工作流程为：首先轨道机按预定路线运行至指定位置，然后调用安装于轨道机上的摄像机云台的预置位功能，云台带动轨道摄像机对准需进行监视的二次设备，最后采集电力设备状态数据并通过无线网络传输至监控后台。在整个检测过程中，轨道机及轨道摄像机处于承上启下的位置，其性能直接影响到巡检系统完成巡检任务的质量。
2.1 系统硬件结构
轨道机选用多方位可移动直线式轨道机，轨道机主要由控制中心、水平线运动机构、轨道总成、升降运动机构和摄像机等五大部分组成。
水平线运动机构采用步进电机型，设计机械结构紧凑，电路设计科学可靠，可实现水平直线移动，预置位、自动巡航及报警，智能化控制等功能。
轨道总成：轨道材料采用工程塑料轨，由轨道，电源、串口通信、视/音频信号通道，控制箱接口，机械传动机构，轨道连接附件，套装安装附件组成；是实现轨道机运行轨迹的载体，可以实现轨道机直线运行、无缆供电、通讯传输等功能；
控制箱接口作为供电输入、通讯接口，主要实现无线及有线信号传输、供电接入等功能，是后台系统控制本系统的桥接设备，实现本系统接入第三方系统的电气连接和协议转换等功能；控制箱内的电源模块是作为整台设备及挂载设备供电的单元，按AC220V 电源输出。
升降运动机构：采用平行升降台式机构。
2.2 轨道机控制设计
轨道机控制主要是对轨道机运行速度和姿态的控制，由于无速度反馈，因此云台运行速度控制为开环控制，水平和垂直运行速度直接由脉宽占空比给出，而轨道机姿态控制则需要根据水平和垂直方向上的角度反馈闭环进行。
值班员通过控制轨道摄像机操作终端的监控云台监视设备时，如果该位置是值班员巡视设备时的重点巡视部位，就可以把当前位置设置成为预置位[2，3]。自动巡检就是通过很多预置位做成策略，从而根据巡视策略而进行巡视的。轨道摄像机切换到某个预置位会根据该预置位设立的时间进行暂时的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预置位停留时间根据图像识别速度决定，从上一个预置位到下一个预置位的时间最少为60S，给予充足的时间进行图像分析。摄像头在切换过程中就无法聚集，值班员无法清晰的监控设备，所以要在提前检测下一个预置位，并提前等候，上一个预置位结束，直接到下一个预置位。
2.3 灯光控制
预制舱投产后，平时门都处于关闭黑暗状态，在黑暗状态下摄像机无法正常工作：如采用红外摄像机也会切换黑白画面，容易降低电力保护装置指示灯的图像识别准确率；如采用轨道车上加装补光来给摄像机提供照明，则会因为柜门玻璃反光，反而使摄像机无法捕捉清晰图像。
鉴于预制舱内的特殊情况，所以系统采用联动预制舱内照明灯光的模式来帮助轨道摄像机更好的进行图像采集。配置智能灯光控制器内置220V 大电流继电器，实现远程对预制舱内灯光进行控制。
3预制舱自动巡检系统功能要求
3.1实时监视功能
（1）实时区域监视功能
操作人员通过树状菜单，控制轨道摄像机对预制舱内全景进行全方位监控。
（2）实时设备监视功能
操作人员通过一次设备主接线图或树状菜单，可以选择预制舱任意一个一次保护装置设备，在同一个操作页面，系统自动显示与该设备相关的所有场景；在同一画面上显示该一次设备的名称、设备的所有监控图像、保护装置的指示灯识别、SCADA 状态、该设备所在区域的温湿度及灯光等环境设备或安防设备的状态或读数。
（3）SCADA 系统远程操作时的实时监视
当SCADA 系统远程控制保护装置分生故障告警时，系统能即时联动，对应设备的报警信号及所有场景在同一画面上进行关联性显示；在同一画面上显示该设备的名称、SCADA 状态、该设备所在区域的温湿度及灯光等环境设备或安防设备的状态或读数；在同一画面上显示对该设备的智能分析结果。
（4）事件记录及查询
可以对设备的监视结果进行记录，记录的内容包括设备的运行状态、、故障描述信息、故障发现时间、故障处理情况等信息，并能够对记录的历史信息进行查询。
3.2远程巡检功能
预制舱自动巡检图像识别系统具备以下三种远程巡检方式：
手动巡检：后台工作人员按照预先设定的巡检路线，逐个画面手动进行巡检。
自动巡检：后台工作人员启动巡检后，不需干预，系统自动按照巡检路线切换画面。
定时巡检：后台工作人员不在，设定时间，系统到时自动启动巡检，并将巡检过程中所有画面录像。后台工作人员可随时调阅。
系统采用关联性组合巡检的方法，对某个设备进行远程巡检时，显示页面上同时显示该设备的名称、该设备的SCADA 状态、该设备所在区域的温湿度、灯光等环境设备和安防设备的状态、与该设备相关的所有运行状态。
3.3报警管理功能
（1）报警处理功能
当预制舱的视频系统、智能分析系统、
安防系统、环境系统等出现任意报警时，报警信息上传中心主站，指挥人员可以进行针对性的处理和指挥。
（2）报警联动功能
操作人员通过人机监控界面可实现多种报警联动，当保护装置发生以上任意一项报警时，联动轨道机、轨道摄像机及舱内灯光设备。譬如：当#1机柜里保护装置运行异常，系统自动报警，同时联动现场的轨道摄像机，监控实时图像；联动现场的舱内灯光，执行告警信息反馈；可设定报警事件关联关系，发生报警时自动以预案方式进行报警提示，如：设备类型信息、现场图像、语音报警等信息。
可按照预案自动执行关联预案设定，如：当发生报警时自动关联：灯光、录像、轨道车、轨道摄像机预制位等设备操作。
当发生报警时，能联动相关设备，如启动现场照明、轨道车、轨道摄像机等，相关设备启动后，在设定的时间内自动关闭（时间段可设）；能与舱内已有的温湿度环境检测系统、消防系统、防盗系统、门禁报警、非法闯入、移动侦测及画面异动报警、红外双鉴探头报警、红外对射报警、电子围栏报警、紧急按钮等进行连接，进行联动报警，同时接收报警信息，联动相应报警目标的监视图像，并进行录像；视频处理单元应能对站内摄像机进行自检和故障报警；报警信息和录像数据相结合，可由报警信息检索回放相应的图像录像。
4 结语
智能变电站建立起自动巡检系统，不仅可以在监控终端的计算机上实时监控远程变电站设备的运行和操作的执行情况，还能预判故障的发生、迅速排除故障、处理突发事件。此外，变电站自动巡检系统融合了视频监控和现场环境数据采集2大功能与任务，采用光纤、网络或无线扩频等优质信道带宽和信道，可以将变电站的视频监测、环境监测、防盗报警和消防系统等原本独立的系统有机地结合在一起，不但降低了变电站综合监控系统的成本，还能使监控系统更加有效，更有力地保障了电力系统的安全运行。
参考文献：
[1]杨谦，张晓.变电站图像监控系统技术的应用研究[J]，电气工程与自动化，2011，24：15-16.
[2] 袁荣湘，涂晓平.变电站远程图像监控系统的功能与组网探讨[J].电力系统及其自动化学报，2003（15）：51-54.
[3] 俞大升.变电站图像监控技术的开发和应用[J].宁夏电力，2010.S1.
论文作者:郑家松
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/21
标签：设备论文; 轨道论文; 变电站论文; 系统论文; 摄像机论文; 图像论文; 功能论文; 《电力设备》2016年第22期论文;