张晨璐
（广东电网有限责任公司惠州惠城供电局 516001）
摘要：人们生活水平的不断提高，电成为人们生活中不可或缺的一部分，随着变电站智能巡视系统日益普及，降低了运维人员的工作量，也增加了巡视机器人等设备运行维护工作的内容。基于此，对变电站智能巡视系统的通信模式进行研究，了解变集控通信模式视频数据交换方式、安全接入方案，对变电站移动红外巡视测温功能进行概括，分析了变电站智能巡检机器人的主要验收流程与工作内容。集控通信模式提高了变电站智能巡视系统视频信息共享的效率与安全性，通过全面验收与运维，智能巡检机器人可在无人值守变电站设备巡视工作中发挥主导作用。
关键词：变电站；智能巡检系统；设计与实现
引言
随着工业的发展，电力在生活中起着举足轻重的作用。供电系统出现故障会对人们的日常活动乃至整个社会造成严重后果，因此，保证电力系统的安全稳定运行已经成为保障国家战略性能源安全系统中极其重要的组成部分。为实现电网的安全、可靠运行，须不断提升变电站的智能化和自动化水平，以达到合理配置供电设备以及对变电设备实施有效监督管理的目的。从根本上保证电网安全稳定地运行，保障电力的安全供给，就要对各变电站进行定期和不定期巡检，及时发现隐患，防患于未然，将电力设备的故障率降到最低。一方面，低压变电的分布广泛造成了低压变电的节点数多且分散等特点，因此要求工作人员上传巡检数据必须实时、准确、高效。另一方面由于电力设备长期暴露于野外，经常承受正常机械载荷和电力负荷的作用以及雷击、污秽、强风、地震、洪水、滑坡和鸟害等外力侵害，甚至会受到一些不法分子盗窃电力设备行为的危害。这些因素将会造成变电站各元件老化、氧化和腐蚀等问题，如不及时发现和消除，存在的隐患就会发展成为故障，从而对电力系统的安全性和稳定性构成威胁。目前，我国电力系统的变电站巡检主要采用传统的人工巡检、视频监控、综合检修车等方式，这对有些企业来说，成本过高，运行实施困难且不易推广，同时也难以消除巡视工作中人为因素的影响。因此，如何吸收国外先进电力企业的现代化管理经验以及在变电站智能巡检系统的建设中充分运用先进的移动技术已经变得十分重要。变电站智能巡检系统的作用是简化巡检人员的作业操作任务，使得电力设备巡检更加准确、高效和具有可追溯性。同时，变电站智能巡检系统服务端可以展现和管理电力设备巡检产生的数据，使得变电站巡检记录数据可视化。
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1研究目标
本文结合实际，基于JavaWeb和Android平台，适应变电站巡检工作的需求，研制开发变电站智能巡检系统。项目的研究目标主要包括以下几个方面：①面向变电站巡检任务流程的应用，对智能巡检系统进行需求分析。对开发平台与设备选择进行调研论证，提出变电站智能巡检系统软硬件架构和系统逻辑功能框架。解决现有巡检系统中工作流程不合理、缺少趋势分析、操作不便捷、用户界面大小不合理、数据传输可靠性不强等问题和不足。②对变电站智能巡检系统服务端的设计和实现，满足巡检任务与巡检结果的规范化管理，巡检数据的共享，历史趋势分析，设备状态评估等功能；满足国家电网公司对运维巡检精细化管理的要求。
2变电站智能巡检系统的设计与实现
2.1变电站智能巡检机器人集控通信模式
当前针对变电站智能巡检机器人系统的应用多为单站型使用模式，容易造成信息孤岛，难以实现无人值守，因此机器人集控运维模式逐渐普及。机器人集控系统主要面向检修公司和检修分部的工作人员，侧重于对变电站一次设备和机器人状态的实时监测、变电站指定设备的特巡、巡检数据的汇集和深度挖掘、与PMS等其他系统的对接、兼容对接多厂家的机器人等。集控系统采取客户端/服务端的模式。集控中心服务器端负责与多个变电站的机器人系统对接，实现控制指令的收发、巡检数据的汇集和转发、机器人运行状态的监测等；同时在集控中心侧部署视频汇集转发设备负责与多个变电站的视频对接，实现多路视频的汇集与转发。集控客户端负责与集控中心和视频汇集转发设备进行交互，实现控制变电站智能巡检机器人、查看巡检数据、预览巡检机器人的视频、监测机器人运行状态等。集控系统通过约定接口协议对接兼容不同厂家的机器人设备。将变电站的视频先转发到集控中心的视频汇集转发设备，再集中转发到各个集控客户端，将变电站与集控端之间的视频缩减到单路，避免了给变电站带宽带来的压力。变电站机器人巡检系统与集控端之间交互的数据按照流量比例来看，主要为视频数据，尤其是可见光视频。目前，智能巡检机器人配置的可见光视频为高清，在机器人巡检过程中，一般占用带宽为8～20M，复杂环境下，传输峰值可以达到20M；红外视频为标清，一般占用带宽为4～8M，峰值可以达到8M，再综合考虑其他数据以及网络可用性，建议变电站到集控的带宽可见光和红外均标清为18M，可见光高清、红外标清为30M。机器人系统在接入电力内网时，目前采用的比较常见的接入方案有防火墙方式、专网方式、直接接入方式等。集控系统在与变电站的机器人系统对接时，采取在集控中心部署防火墙的方式。各变电站与集控中心之间通过专线通信，再到集控中心经过防火墙，保障接入电力内网的安全性。同时考虑到带宽占用率，采取将视频和巡检数据分离接入的方式，视频走专网不加限制，而巡检数据经过防火墙或其他认证、隔离设备后接入到电力内网。
2.2全面巡检任务
按照“人员分组、项目分类、分节点验收”的原则开展现场验收，检测机器人及后台各项性能指标。由于全面巡检任务能够覆盖对应区域的全部检测点位，因此选择执行全面巡检任务获取全部红外、可见光图谱，以开展人机巡检数据比对分析。结合一次系统接线图，在系统导航界面进行地图选点配置并创建任务，检查机器人是否启动执行，监控系统响应时间不应超过2s。全自主巡检和手动遥控2种巡检模式可无缝切换，切换响应速度小于0.1s，切换过程中机器人的巡检状态和巡检姿态不发生明显变化。
2.3机器人监控后台
监控后台系统应提供二维电子地图功能，实时显示机器人在电子地图上的位置，可实时记录、下传智能巡检机器人的工作状态、巡检路线、巡检位置等信息。验收时检查本地监控系统界面上是否显示机器人的工作状态、巡检路线等信息，检查电子地图上机器人的实时位置和巡视轨迹是否与实际一致，监控系统是否具备记录、下传功能。监控系统应提供显示、存储巡检机器人相关工作状态信息的功能，具体包括：机器人驱动模块信息、电源模块信息、自检信息等。监控系统能将巡检任务中采集到的可见光图像、红外图像、声音表计读数、设备位置状态、注油设备油位等信息存储在巡检数据库中，能够按照巡检时间、巡检任务、设备类型、设备名称、最高温度等过滤条件查询巡检数据，对一台设备查询可同时获取该台设备360°全覆盖巡检信息（与人工巡检范围相同）。监控系统应提供自动生成设备缺陷报表、巡检任务报表等功能，并提供历史曲线展示功能，所有报表具有查询、打印等功能，报表可按照设备名称展示所有相关巡检信息。
结语
电站智能巡视系统的设计和实现提高了变电站视频信息共享的效率与安全性，实现了变电站无人值守目标。变电站红外巡视可以实现变电站设备远程红外测温与设备诊断功能，通过全面验收与运维，变电站巡检机器人可在设备巡视工作中发挥主导作用。
参考文献：
[1]赵东瑾.500kV变电站智能巡检系统设计[D].北京：华北电力大学，2017.
[2]张贺军.面向状态检修的变电站智能巡检系统研究[D].北京：华北电力大学，2013.
[3]周友武，刘明军，叶爱民，等.一种适用于电网中智能安全帽系统的研究与测试[J].江西电力，2017，41（12）∶21-24.
论文作者:张晨璐
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/15
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