國網(wǎng)溫州供電公司 谷藝林 鄭昌庭 黃 山 韓 松 王 俊

在變電站的日常運(yùn)行中，變電站室內(nèi)設(shè)備（如開關(guān)柜室、GIS 室、電容器室、繼電保護(hù)室）的穩(wěn)定安全運(yùn)行是保證變電站正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，需要運(yùn)行人員準(zhǔn)確全面地了解變電站室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)[1-2]。人工檢測的內(nèi)容主要包括測溫、讀表、指示燈、保護(hù)壓板位置狀態(tài)等。變電站室內(nèi)設(shè)備是設(shè)備缺陷的高發(fā)區(qū)，需要運(yùn)行人員重點(diǎn)巡檢，但是人工巡檢存在著比較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；變電站設(shè)備檢修布置安全措施時(shí)存在誤碰帶電設(shè)備的安全隱患，比如在變電站檢修過程中，檢修人員在部分間隔停電過程中面對相鄰帶電間隔僅依靠人工目測安全距離難以獲得精確數(shù)據(jù)，有可能導(dǎo)致檢修人員和機(jī)械設(shè)備發(fā)生觸電事故[3]。最后還有變電站設(shè)備若存在隱蔽缺陷緊靠人工很難發(fā)現(xiàn)，需要借助智能設(shè)備才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理才能確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文中220kV 磐石變電站引進(jìn)新的技術(shù)以巡檢機(jī)器人、無人機(jī)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等智能感知設(shè)備為信息采集主體，兼站內(nèi)原有的其他巡檢設(shè)備搭建了一套聯(lián)合巡檢平臺，該聯(lián)合巡檢平臺采用智能圖像分析算法、三維巡視主機(jī)、一鍵順控聯(lián)動(dòng)確認(rèn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、任務(wù)管理、巡視監(jiān)控功能、巡視結(jié)果確認(rèn)、巡視結(jié)果分析、智能聯(lián)動(dòng)等功能，實(shí)現(xiàn)220kV 磐石變電站巡視無人化、全方位可視化管控。

1 智能化聯(lián)合巡檢平臺設(shè)計(jì)概述

該220kV 磐石變電站智能化聯(lián)合巡檢平臺設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如1所示。該智能化聯(lián)合巡檢平臺站端以智能巡檢功能為核心，集成變電站室內(nèi)外機(jī)器人、無人機(jī)、高清巡檢視頻（原有和新增加）全面監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況和巡視主機(jī)下發(fā)控制、巡視任務(wù)等指令。由機(jī)器人主機(jī)和視頻主機(jī)分別控制機(jī)器人和攝像機(jī)開展室內(nèi)外設(shè)備聯(lián)合巡視作業(yè)，將巡視數(shù)據(jù)、采集文件等上送到巡視主機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析形成巡視結(jié)果和巡視報(bào)告并及時(shí)發(fā)送告警[4]。同時(shí)具備實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能聯(lián)動(dòng)等功能。主站采用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對本單位范圍內(nèi)機(jī)器人、無人機(jī)、視頻監(jiān)控進(jìn)行管理，并集成轉(zhuǎn)發(fā)至本單位范圍智能設(shè)備數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。技術(shù)特點(diǎn)包括以下方面：

設(shè)備自動(dòng)巡視。按照預(yù)制巡視路線自主執(zhí)行巡視任務(wù)。巡視類型應(yīng)包括例行巡視、熄燈巡視、特殊巡視、專項(xiàng)巡視、自定義巡視等5類。

設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)時(shí)展示高清視頻和機(jī)器人巡視畫面，遠(yuǎn)程查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境、現(xiàn)場人員行為和消防安防狀況。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能巡視全覆蓋。

圖1 智能化聯(lián)合巡檢平臺設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)智能聯(lián)動(dòng)。巡視主機(jī)接到聯(lián)動(dòng)信號后，應(yīng)支持根據(jù)配置的聯(lián)動(dòng)信號和巡視點(diǎn)位的對應(yīng)關(guān)系，自動(dòng)生成巡視任務(wù)[5]。

智能判、識別。具備變電站設(shè)備狀態(tài)識別和判別功能，可識別設(shè)備缺陷、安全風(fēng)險(xiǎn)以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

220kV 磐石變電站智能聯(lián)合巡檢平臺資源分配原則如表1所示。

表1 聯(lián)合巡檢平臺資源分配原則設(shè)計(jì)體系表

2 智能化聯(lián)合巡檢平臺功能及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能圖像分析

通過深度學(xué)習(xí)圖像識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備外觀缺陷識別。其中智能圖像分析識別缺陷種類表如表2所示。系統(tǒng)擁有海量電力設(shè)備樣本庫與典型算法模型庫，在傳統(tǒng)開關(guān)刀閘類、表計(jì)類等識別基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備外觀類、人員作業(yè)類、入侵診斷類、煙火感知類等自動(dòng)識別。通過深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺，持續(xù)收集誤報(bào)漏報(bào)樣本，迭代訓(xùn)練更新算法模型。通過變電設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)警模型、設(shè)備缺陷自動(dòng)分析模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)基于多物理量感知的變電設(shè)備缺陷主動(dòng)預(yù)警機(jī)制。

表2 智能圖像分析識別缺陷種類表

2.2 實(shí)景三維

通過激光點(diǎn)云掃描、實(shí)景三維重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)沉浸、直觀、融合的變電站三維實(shí)景智能可視化管控[6]。利用空間視野分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對關(guān)注目標(biāo)的視頻視野畫面自動(dòng)匹配、自動(dòng)聚焦，監(jiān)控人員無需關(guān)注具體攝像機(jī)安裝位置，在三維場景（點(diǎn)云場景+全景場景）中通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊想要查看的設(shè)備部位目標(biāo)即可自動(dòng)打開視頻畫面。

2.3 一鍵順控聯(lián)動(dòng)確認(rèn)

通過攝像頭預(yù)置位的按序錄入，按序展示畫面并分析識別開關(guān)指示位置。任務(wù)啟動(dòng)后，自動(dòng)調(diào)動(dòng)相關(guān)攝像頭對準(zhǔn)指示位置，按序展示關(guān)聯(lián)攝像頭畫面，其一鍵順控聯(lián)動(dòng)攝像頭畫面圖，在人工操作確認(rèn)后，系統(tǒng)自動(dòng)分析分合指示、輸出結(jié)果并存檔。

2.4 事故告警錄像

通過對實(shí)時(shí)視頻流的智能分析，自動(dòng)捕捉事故位置，輸出告警信號并錄像。實(shí)時(shí)監(jiān)測并分析畫面中高溫火點(diǎn)、異物闖入等事故信息，告警后自動(dòng)推送該攝像頭畫面，并自動(dòng)關(guān)聯(lián)告警點(diǎn)前后5秒錄像。本功能亦支持聯(lián)動(dòng)周邊監(jiān)控?cái)z像頭，即告警后聯(lián)動(dòng)周邊攝像頭對準(zhǔn)事故位置，并推送其畫面。

2.5 數(shù)據(jù)采集

巡視數(shù)據(jù)采集：采集無人機(jī)、四足機(jī)器人、巡檢機(jī)器人、攝像機(jī)等方式聯(lián)合巡視數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括可見光視頻及圖像、紅外圖譜、音頻等。

紅外圖譜數(shù)據(jù)采集：采集設(shè)備本體、接頭、套管、引線等重點(diǎn)部位的紅外圖譜數(shù)據(jù)，紅外熱成像攝像機(jī)支持框測溫和點(diǎn)測溫。

聲紋監(jiān)測數(shù)據(jù)采集：采集變壓器、電抗器、電壓互感器等一次設(shè)備的聲音數(shù)據(jù)。

2.6 數(shù)據(jù)分析

分析對象。對設(shè)備本體及附件、運(yùn)行環(huán)境的智能分析。

分析方式。分析方式包括：支持現(xiàn)場缺陷圖像識別和異常圖像判別功能；變壓器等設(shè)備聲紋分析功能。

2.7 任務(wù)管理

本地任務(wù)設(shè)置。支持本地巡視任務(wù)制定和設(shè)置功能，巡視任務(wù)內(nèi)容應(yīng)包括巡視點(diǎn)位信息以及月、周、日、小時(shí)等不同時(shí)間維度的巡視周期，巡視類型應(yīng)包括例行巡視、特殊巡視、專項(xiàng)巡視、自定義巡視等4類。

任務(wù)執(zhí)行方式。任務(wù)執(zhí)行應(yīng)支持立即執(zhí)行、定期執(zhí)行和周期執(zhí)行三種方式。

任務(wù)優(yōu)先級。任務(wù)優(yōu)先級4級代表優(yōu)先級最高，1級代表優(yōu)先級最低。緊急情況下允許巡視系統(tǒng)管理員權(quán)限賬號接管現(xiàn)場控制權(quán)，任務(wù)優(yōu)先級最高。在具體應(yīng)用場景下，優(yōu)先級可調(diào)整。主輔設(shè)備聯(lián)動(dòng)任務(wù)，優(yōu)先級4級；現(xiàn)場控制任務(wù)，優(yōu)先級3級；上級系統(tǒng)控制任務(wù)，優(yōu)先級2級；站端日常巡視任務(wù)，優(yōu)先級1級。

任務(wù)執(zhí)行策略。站端巡視主機(jī)根據(jù)主站下發(fā)的任務(wù)類型判斷執(zhí)行優(yōu)先度（決定是將新任務(wù)排隊(duì)執(zhí)行，還是暫停當(dāng)前任務(wù)立即執(zhí)行新任務(wù)），在新任務(wù)執(zhí)行完畢后恢復(fù)暫停的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。

任務(wù)展示。具備月歷與日歷相結(jié)合的展示功能，月歷展示每日計(jì)劃執(zhí)行的主要任務(wù)名稱及個(gè)數(shù)；日歷展示當(dāng)日任務(wù)的信息列表，包括任務(wù)名稱、執(zhí)行時(shí)間、任務(wù)狀態(tài)等，不同任務(wù)狀態(tài)應(yīng)以不同顏色加以區(qū)分。同時(shí)還具備按時(shí)間段、任務(wù)名稱、任務(wù)狀態(tài)等組合條件，查詢?nèi)蝿?wù)列表功能。

2.8 巡視監(jiān)控功能

以列表方式顯示當(dāng)前任務(wù)包括的點(diǎn)位總數(shù)，視頻設(shè)備及機(jī)器人點(diǎn)位數(shù)量，并顯示點(diǎn)位狀態(tài)，包括已完成巡視、為完成巡視、巡視失敗等狀態(tài)。

以列表實(shí)時(shí)滾動(dòng)方式展示當(dāng)前巡視任務(wù)的巡視點(diǎn)位信息，包括點(diǎn)位名稱、巡視時(shí)間、分析結(jié)果、單位、是否告警以及巡視圖片等信息。

以列表實(shí)時(shí)滾動(dòng)方式展示當(dāng)前巡視任務(wù)的巡視點(diǎn)告警信息，包括點(diǎn)位名稱、巡視時(shí)間、分析結(jié)果、單位、告警級別、巡視圖片等信息。

對巡視圖片點(diǎn)擊查看以及局部放大等功能。

2.9 巡視結(jié)果確認(rèn)

告警確認(rèn)。包括設(shè)備名稱、部件名稱、間隔名稱、實(shí)物ID、缺陷類別、告警等級、缺陷或異常圖像（已標(biāo)注出具體缺陷或異常位置）和實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面鏈接等7類信息。

巡視結(jié)果歸檔。按照巡視點(diǎn)位設(shè)置次序展示巡視結(jié)果，每個(gè)巡視點(diǎn)包含本次巡視任務(wù)的全部采集信息、閾值；具備巡視結(jié)果修正功能，修正值不應(yīng)覆蓋自動(dòng)識別的原始數(shù)據(jù)所有點(diǎn)位均確認(rèn)后，記錄審核人和審核時(shí)間。

2.10 巡視結(jié)果分析

數(shù)據(jù)對比分析。系統(tǒng)具備巡視數(shù)據(jù)對比分析、歷史曲線生成等功能，并根據(jù)需要生成分析報(bào)告。

生成報(bào)表。具備按查詢結(jié)果生成分析報(bào)表功能。

2.11 智能聯(lián)動(dòng)

主設(shè)備遙控預(yù)置信號、主設(shè)備變位信號、主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)越限信號和主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)告警信號的聯(lián)動(dòng)，主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與巡視主機(jī)之間互相發(fā)送聯(lián)動(dòng)信號，巡視主機(jī)接到聯(lián)動(dòng)信號后，應(yīng)支持根據(jù)配置的聯(lián)動(dòng)信號和巡視點(diǎn)位的對應(yīng)關(guān)系，自動(dòng)生成巡視任務(wù)，由機(jī)器人、無人機(jī)或視頻對需要復(fù)核的點(diǎn)位進(jìn)行巡視[7]。

3 結(jié)語

該220kV 磐石變電站通過智能化聯(lián)合巡檢平臺搭建設(shè)計(jì)并采用智能圖像分析算法、三維巡視主機(jī)、一鍵順控聯(lián)動(dòng)確認(rèn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、任務(wù)管理、巡視監(jiān)控功能、巡視結(jié)果確認(rèn)、巡視結(jié)果分析、智能聯(lián)動(dòng)等功能，實(shí)現(xiàn)該變電站巡視無人化、全方位可視化管控，為國內(nèi)變電站搭建智能化聯(lián)合巡檢平臺提供參考和借鑒意義。