韋鵬偉

(廣西新電力投資集團(tuán)德保供電有限公司，廣西 百色 533700)

0 引言

在我國(guó)電力行業(yè)飛速發(fā)展的背景下，智能電網(wǎng)逐步形成。截止目前，全國(guó)電網(wǎng)220 kV及以上電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路長(zhǎng)度及變電設(shè)備容量已達(dá)可觀成績(jī)。與此同時(shí)，特高壓電網(wǎng)建設(shè)速度進(jìn)一步加快，全球一流配電網(wǎng)建設(shè)速度也將進(jìn)一步增加，變電站智能化改造、智能化運(yùn)維成為新的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)變電運(yùn)維技術(shù)中的智能化技術(shù)進(jìn)行分析具有非常重要的實(shí)踐意義。

1 變電運(yùn)維智能化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

我國(guó)地域廣闊、物質(zhì)資源豐富，且人口分布密度差距較大，對(duì)電力資源的需求各不相同，而不同的電力資源需求影響了電網(wǎng)的建設(shè)，對(duì)變電運(yùn)行維護(hù)也造成了一定影響。尤其在我國(guó)崎嶇地形地區(qū)或偏遠(yuǎn)山區(qū)的電網(wǎng)，對(duì)運(yùn)行維護(hù)提出了較大的挑戰(zhàn)，且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)無(wú)人值班子站的管理模式中設(shè)備數(shù)量繁多、規(guī)模龐大、裝置類(lèi)型不一、硬軟件分配多種多樣，極易因新入職工作者對(duì)子站詳細(xì)情況不夠熟悉而發(fā)生安全隱患[1]。而利用智能化技術(shù)，可以搭建變電站系統(tǒng)信息庫(kù)，以?xún)?nèi)網(wǎng)服務(wù)器有機(jī)聯(lián)結(jié)的形式，在區(qū)域形成局域網(wǎng)，將周邊數(shù)千米的變電運(yùn)行信息共享，更有效地整合、分配了運(yùn)行維護(hù)資源。同時(shí)，通過(guò)智能化技術(shù)可以將變電系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、天氣預(yù)警系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)串聯(lián)，進(jìn)一步提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及把控能力，保障變電安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2 變電運(yùn)維技術(shù)中的智能化技術(shù)及應(yīng)用

2.1 機(jī)器人

變電運(yùn)維智能機(jī)器人最初出現(xiàn)于19世紀(jì)90年代初期，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作以及可見(jiàn)光檢測(cè)電力設(shè)備負(fù)荷、運(yùn)行溫度?，F(xiàn)代的變電運(yùn)維機(jī)器人智能水平更加突出，可以在電網(wǎng)公司內(nèi)部局域網(wǎng)支持下，以網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人檢測(cè)終端深度融合的方式，由機(jī)器人代替人工完成部分異常處理、倒閘操作輔助檢查、設(shè)備巡視檢查等。從某種程度上來(lái)看，變電運(yùn)維智能機(jī)器人可視為一個(gè)“移動(dòng)終端”，兼具紅外溫度檢測(cè)、可見(jiàn)光檢測(cè)、音頻檢測(cè)、圖片與視頻記錄等功能。這一“移動(dòng)終端”多運(yùn)行于220 kV及以下電壓等級(jí)變電站以及部分330 kV及以上電壓等級(jí)變電站，負(fù)責(zé)將局域網(wǎng)將采集的信息傳輸至后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)，由監(jiān)控平臺(tái)完成數(shù)據(jù)比對(duì)分析，得出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估報(bào)告(含文字、聲音、圖片、視頻)。同時(shí)智能機(jī)器人系統(tǒng)可以將標(biāo)準(zhǔn)制度下的歷史數(shù)據(jù)積累“學(xué)習(xí)”，不斷提升數(shù)據(jù)分析、判斷準(zhǔn)確率，完成智能分析與策略規(guī)劃。

從組成上來(lái)看，變電運(yùn)維中的智能機(jī)器人包括后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)、機(jī)器人本體及其附件、通信網(wǎng)絡(luò)幾個(gè)部分。其中后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)主要是以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用變電運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)，可滿(mǎn)足變電運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)先精確判斷、精準(zhǔn)剖析、指導(dǎo)實(shí)踐要求；機(jī)器人本體及附件本質(zhì)上是變電運(yùn)行維護(hù)信息、數(shù)據(jù)直接采集終端，需要綜合利用可見(jiàn)光攝像頭、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、導(dǎo)軌、射頻識(shí)別技術(shù)以及紅外成像測(cè)溫儀，完成設(shè)備溫度精確檢測(cè)以及環(huán)境信息收集。具體包括信息采集、移動(dòng)承重平臺(tái)、數(shù)據(jù)傳輸幾個(gè)部分。其中信息采集主要是依托紅外熱像檢測(cè)設(shè)備、可見(jiàn)光攝像頭、音頻采集設(shè)備完成信息感知與收集。而移動(dòng)承重平臺(tái)則可以通過(guò)云臺(tái)與信息采集部分相連，滿(mǎn)足信息非接觸式收集需求，信息傳輸部分主要經(jīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)連接，完成數(shù)據(jù)與指令信息的雙向傳遞；通信網(wǎng)絡(luò)主要是將互聯(lián)網(wǎng)與變電設(shè)備監(jiān)測(cè)控制局域網(wǎng)融合對(duì)接，滿(mǎn)足信息傳輸需求[2]。

從運(yùn)行邏輯上來(lái)看，變電運(yùn)行維護(hù)智能機(jī)器人整體包括后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)、機(jī)器人本體兩個(gè)模塊，經(jīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交互設(shè)備將機(jī)器人基站系統(tǒng)、移動(dòng)站系統(tǒng)相連，滿(mǎn)足信息采集數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離輸送、控制需求。同時(shí)在信息集中處理平臺(tái)支持下，便捷接入電網(wǎng)專(zhuān)用生產(chǎn)控制局域網(wǎng)，與集中控制站點(diǎn)、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)中心、調(diào)度控制中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測(cè)

遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)是電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大、新擴(kuò)建變電站數(shù)量不斷增加背景下傳統(tǒng)設(shè)備巡檢方式升級(jí)的主要方向，也是視頻監(jiān)控、消防、入侵報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的表現(xiàn)，可以在新建變電站視頻、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)支持下，對(duì)運(yùn)行檢測(cè)智能化管理軟件、硬件進(jìn)行升級(jí)，結(jié)合變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)業(yè)務(wù)需求以及現(xiàn)有運(yùn)行維護(hù)流程，促使變電運(yùn)行維護(hù)人員可以在機(jī)構(gòu)內(nèi)完成日常例行巡視檢查作業(yè)，進(jìn)而推進(jìn)變電檢修工作匯總剖析報(bào)表化、變電站安全保衛(wèi)智能化、狀態(tài)匯總分析科學(xué)化，促使變電運(yùn)行效益穩(wěn)定提升[3]。

從組網(wǎng)上來(lái)看，變電運(yùn)維智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)支持二級(jí)組網(wǎng)，子站運(yùn)檢單元在變電站側(cè)部署，負(fù)責(zé)告警聯(lián)動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)信息采集、自動(dòng)與手動(dòng)巡視檢查、數(shù)據(jù)與告警上報(bào)等功能；監(jiān)控中心主站系統(tǒng)則在地區(qū)電力運(yùn)行監(jiān)控檢測(cè)中心內(nèi)部署，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)匯總剖析、系統(tǒng)管控、報(bào)表輸出與業(yè)務(wù)管理。整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行“獨(dú)立?；睢狈结?，保證網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)、結(jié)果存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)完成歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)充、雙方向傳遞。

從功能上來(lái)看，系統(tǒng)總體可以劃分為基本功能、高級(jí)功能，涵蓋了設(shè)備監(jiān)控智能化、變電站巡檢智能化、系統(tǒng)自檢幾個(gè)方面。變電站基本安全保衛(wèi)、輔助監(jiān)控，每間隔5 d一次例行巡視檢查(110 kV)，每間隔2 d一次220 kV變電例行巡視檢查；在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展智能化應(yīng)用，遠(yuǎn)距離電子運(yùn)行檢查，簡(jiǎn)化變電運(yùn)行維護(hù)流程[4]。以110 kV變電為例，在智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)中可以在球機(jī)、燕窩傳感器、攝像機(jī)、蓄電池電壓內(nèi)阻檢測(cè)器等硬件的支持下，綜合分析變壓器油溫表計(jì)、變壓器檔位、倒閘分合狀態(tài)、室外球機(jī)、一次設(shè)備外觀等參數(shù)，結(jié)合斷路器SF6、儲(chǔ)能狀態(tài)、主變拾音、泄露電流檢測(cè)結(jié)果，輔助判斷設(shè)備狀態(tài)。或者在溫濕度傳感器、球機(jī)、槍機(jī)、空調(diào)控制器、水浸傳感器以及指示燈的支持下，完成主控室檢查。

2.3 實(shí)景三維可視化裝置

實(shí)景三維可視化裝置是一種虛擬浸入式觀測(cè)的可視化裝置，其可以在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的支持下，與其他變電站數(shù)據(jù)相連接，獲得一張可以在全部的電網(wǎng)范疇內(nèi)管理的局域網(wǎng)，更加精確、快速、簡(jiǎn)便地進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。實(shí)景三維可視化裝置較之以往3D建模運(yùn)維更加系統(tǒng)，可以依托統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，完善數(shù)字化變電關(guān)鍵技術(shù)框架，僅需要專(zhuān)職工作者進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)利用普通數(shù)碼相機(jī)、地質(zhì)勘察用無(wú)人機(jī)錄制或攝取照片，進(jìn)而經(jīng)可視化軟件完成加工處理，就可以輕松便捷地完成變電運(yùn)行維護(hù)。

在實(shí)景三維可視化裝置運(yùn)行過(guò)程中，需要變電運(yùn)行維護(hù)人員主動(dòng)打破變電內(nèi)部信息、數(shù)據(jù)壁壘，將各個(gè)站點(diǎn)信息孤島有效聯(lián)通，促使數(shù)據(jù)獲取、分析、運(yùn)用效率進(jìn)一步提高。同時(shí)在主設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)、輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備設(shè)施、綜合環(huán)境的全方位、可視化監(jiān)視，以便變電運(yùn)行維護(hù)人員在不進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的情況下隨時(shí)查看設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況[5]。此時(shí)，以往“先確定變電巡查清掃周期后定期開(kāi)展地面保潔與墻面維護(hù)”的模式就可以變更為“先巡查衛(wèi)生條件不合規(guī)變電站后通知物業(yè)組清掃”的模式，在維護(hù)轄區(qū)變電良好形象的同時(shí)，規(guī)避環(huán)境臟污速度快、清掃周期到達(dá)前灰塵累積威脅設(shè)備安全等問(wèn)題的出現(xiàn)。如依托定位系統(tǒng)，在“可視化視頻+”模式下，根據(jù)任務(wù)逐點(diǎn)位巡查監(jiān)視，并利用裝置自帶的異常感知功能以及圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)變電內(nèi)全部關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)視，形成巡查監(jiān)視報(bào)告后向指揮中心傳遞，在降低運(yùn)行維護(hù)工作者工作強(qiáng)度的同時(shí)，促使巡視檢查精度向更高水平發(fā)展。

在可視化研判變電隱患的基礎(chǔ)上，利用實(shí)景三維可視化裝置，還可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)行維護(hù)。即在大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等智能化技術(shù)支持下，挖掘傳統(tǒng)分散、無(wú)序的數(shù)據(jù)，自動(dòng)學(xué)習(xí)匹配，完成對(duì)變電運(yùn)行狀態(tài)的全方位分析。并根據(jù)變電智能化研究判定結(jié)果，調(diào)整重點(diǎn)變電部位特殊巡視檢查頻次[6]。同時(shí)根據(jù)重點(diǎn)變電部位缺陷、新投、異常情況，確定巡視形式，利用動(dòng)態(tài)評(píng)估閉環(huán)管理方式提升變電運(yùn)行維護(hù)前瞻性。如通過(guò)實(shí)景三維可視化裝置查看設(shè)備實(shí)際狀態(tài)與相關(guān)指示情況，結(jié)合一次設(shè)備電流、電壓以及相關(guān)信息，綜合判定內(nèi)部情況，提前設(shè)置空調(diào)、風(fēng)機(jī)、門(mén)禁等設(shè)備異常處理方案，在處理后遠(yuǎn)程跟蹤處理情況，增設(shè)現(xiàn)場(chǎng)安全防線(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

變電運(yùn)行維護(hù)是電力系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容，關(guān)乎電力系統(tǒng)運(yùn)行效益。智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高變電運(yùn)行維護(hù)的效率、準(zhǔn)確性，降低人員壓力，為變電自主運(yùn)行維護(hù)提供支持。因此，在變電運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)需要應(yīng)用智能機(jī)器人、遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)、實(shí)景三維可視化裝置等設(shè)備技術(shù)，在保證變電運(yùn)行維護(hù)各項(xiàng)工作正常開(kāi)展的前提下，進(jìn)一步提高變電運(yùn)行維護(hù)的合理性、科學(xué)性、自動(dòng)化水平，為變電的高效率、高質(zhì)量運(yùn)行提供支持。