智慧变电站联合巡检技术及其应用

戚建宏

摘要： 在信息技术高速发展下，变电站设备结构越加复杂，对运维人员造成不小的影响。当下为了达到变电站运维远程化、可视化、智能化方面的要 求，需要深化技术应用，提升变电设备运维检修能力。本文研究分析我国变电站运维工作的进行情况，研究图像采集和识别、红外测温和诊断、 智能巡检 和联动等技术，综合各类技术建立联合巡检系统，推进变电站巡检工作。

关键词： 智慧变电站;联合巡检技术

在电网运维检修业务和云计算、大数据、物联网等技术高速发展且融  合的过程中，为变电站运维等工作开展提供便利的条件。在此过程中对变  电站运维人员也提出不少要求，运维人员应该掌握大数据、云计算、物联  网、人工智能等技术， 满足运维在远程化、可视化和智能化等方面的要求。 然而，当下发现变电站在日常使用的技术众多，运维人员难以结合实际情  况，优化运维方案，建立实用化的智能运维系统，会对变电站智能运维形  成不小影响。在智慧变电站试点工作进行期间，加强新型技术在变电站运  维方面的应用程度，完成机器人系统、变电站视频系统、辅助监控系统、  全站三维系统与主设备监视系统的对接工作，实现自动评估状态、自动触  发巡检、自动生成报告。

一、变电站运维发展现状

变电站巡检工作内容众多，在当下已经出现众多运维系统，比如室外 激光导航机器人巡检系统、变电站辅控系统、三维巡检系统和室内挂轨机 器人巡检等系统， 相关系统分属的区域不同，彼此的联系比较少，会出现 信息孤岛情况。变电站辅控系统内部集成环境监测、视频系统、安全防范 等数据，可以实现多方面联动;巡检机器人在红外线测温技术下，可以自 动监测变电站设备情况，完成以往由人力负责跟进的部分工作，由此可以 减轻巡检人员的工作压力。然而，巡检机器人的活动范围有限，不能在变 电站运维阶段，全面监测工作现场; 我国只有少部分变电站内布置三维巡 检系统，可以通过收集的数据建立整座变电站的立体化模型，结合虚拟现 实技术，推进变电站巡检工作。然而，虚拟化巡检所用的系统和其他系统 关联程度不大，属于一种被动式巡检的方式，不能全面有效地监控变电站 中的设备[1]。

二、智慧变电站联合巡检关键技术

（一）图像采集技术

现场画面采集工作在摄像设备的辅助下进行，能否采集到高清图片需 要在图像识别的前提下，分析环境光线、安装位置、攝像机镜头、拍摄角 度等因素对图像采集效果形成的影响。 图像采集在多种技术的支持下进行， 这是获得高质量图片的前提。图像模糊搜索技术可以消除因摄像机镜头调 焦形成的机械误差，提高图片内容的清晰度;图像纠偏技术，可以最大程 度的减小因摄像机云台转动形成的误差; 通过 HDR 可以解决采集图像欠曝 和过曝的问题，让图片的照度处于较在合理的区间。

（二）图像识别技术

图像预处理、图像获取、图像特征提取和图像分类，这些均是传统图像识别所用的技术。当下基于深度学习的图像识别技术，在图像特征提取 方面拥有较高的准确度， 基于深度学习的图像识别技术选择目标检测算法， 可以强化技术在图像内容分类和自动学习方面的能力， 在多领域图像处理

方面有良好的效果。

基于Darknet深度学习框架的图像识别技术，选择YOLO算法处理数据， 确定目标检测问题并在此基础上重新构成一个回归问题。使用该技术在图  像识别方面拥有较高的精准度， 同时检测速度非常快， 比如 GTX1060 显卡 仅需要 0.02s 便可以完成一张图片的识别工作;在识别位置方面准确度较 高， 检测框和目标物框交并比较高; 使用该图像识别技术的召回率非常高， 但是技术在应用中应该尽量完成全部目标的检测任务。对于图像目标密集 的情况，位置距离近、物体尺寸小的物体识别精度越高[2]。

（三）红外测温技术和故障诊断技术

红外监测基于带电设备致热效应基础上进行，使用专用设备收集设备 表面发出的红外辐射信息，整理、分析信息并发现设备存在的故障问题。 红外热像仪使用光学成像物镜和红外探测器接受被测目标的红外辐射量， 可以在红外探测器光敏元件上显示被测目标红外辐射能量分布图。热像仪 扫描检查对象，可以利用被检测对象的红外辐射能量分布图，快速锁点设 备温度异常部位。有针对的进行检测，提高故障检测效率，在短时间内发 现问题并处理问题。

故障诊断技术和红外测温技术相互配合，及时发现设备存在的故障问 题。将设备正常运行时的温度作为目标，和异常点温度比较。数据分析阶 段分析设备周围的环境情况， 利用设备相对温差分析其是否超出正常区间， 通过相关操作判断设备是否存在故障问题。

（四）智能巡检和联动技术

按照预先设置的巡检策略操作， 控制红外测温摄像机、可见光摄像机、 导轨机器人、轮式巡检机器人、灯光控制器、局放传感器、噪声采集器等设备，在变电站运行期间完成功能一次和二次设备的巡检工作。

智能联动服务检测可以自动推理分析、触发联动逻辑信号后，自动触 发相关模块，按照联动策略执行操作。在开关位置发生变化后，系统便会 自动按照程序推送视频画面，全过程监控开关位置，提高操作动作的规范 性。

（五）可视展示技术

传统监控展示方式在表现力、临场感和真实感方面存在问题。经过优 化后的可视展示技术性能得到极大提升，集合红外图谱、实时视频、三维模型、音频回放， 拥有立体可视的展示效果。在可视展示技术下可以掌握 变电站的运行情况，及时发现变电站设备存在的问题。使用可视展示技术 在各类技术的支持下，可以自动生成巡检报告，多维度显示设备的运行情 况，提高运维数据的直观性[3]。

（六）综合诊断技术

选择多种手段监控变电站内部设备，可以采集站内设备状态图像、数 据、声音和视频等信息，整理数据并进行数据筛选和抽象分类的工作，从 海量的数据中找到灵敏度高且具备代表性的设备，反映站内关键设备的状 态特征量，随后整理相关数据，将其输入数据库中;找到各类状态特征量 间的关系，建立设备运行状态模型，利用模型分析变电站设备运行情况。

在變电站设备状态分析方面，使用特点算法进行深度分析，结合分析 结果判断设备的运行状态。除此之外，利用掌握的数据计算电力设备发生 故障的概率，专家知识库还可以针对潜在故障，提供巡检建议，强化电网 企业在变电站设备故障处理方面的能力。

三、联合巡检系统的应用情况

联合巡检系统内部包含众多技术，应用到国网特高压站、换流站等项 目中，变电站内部配置多个轨道式机器人和摄像头，使用视频监视手段和 机器人可以自动推进变电站设备红外检测、周期巡视、远程设备特训。在 图像识别、红外测温和诊断等技术的作用下，可以实现周期巡视，完成状 态自动判别、数据自动抄录、异常状态自动报警等操作，替代人力完成大 部分工作。在联合巡检系统运行期间，借助巡检策略高效推进设备异常状 态的监测等工作， 及时发现设备存在的问题并进行维护。以某变电站为例， 该变电站共有 780 个巡检点，利用巡检优化策略在 50min 完成站内巡检点 的巡检任务。

单次识别反馈可以反馈较多结果，图 1 所示的情况，开关柜共有 6 个 把手、6 个开关粉盒指示灯可以识别 14 个结果， 由此大幅度提升工作效率， 在指示灯、把手、旋钮等，对图片细节没有提出过高要求的情况，具备良好的工作效果。

结语：

智慧变电站联合巡检系统整合全站多源数据， 利用先进的设备和技术， 掌握设备的运行状态，利用音频分析、图像识别、人工智能等技术，联合 智能联动、巡检、综合诊断实现自动识别、故障自动预警。通过三维可视 化技术，整合各类资源，实现自动巡检，提高巡检水平同时，降低巡检所 有的成本。通过对站内各类运行、监测、巡视等数据进行识别分析及诊断， 提升设备监控强度和管理细度，为运维人员提供远程智能预警、状态跟踪 分析和应急指挥决策，进一步提升对设备远程管控能力。

参考文献：

[1]张炜、梁俊斌、覃剑.基于多智能体的变电站机器人巡检远程集控系 统[J].电力信息与通信技术， 2020， 208（12）：13-20.

[2]陈莉珺.变电站智能巡检应用现状及解决措施[J].低碳世界， 2020， 209 （11） ：150-151.

[3]党晓婧，刘顺桂.变电站巡检机器人及配套控制系统的设计研究[J]. 电子设计工程， 2020， 444（22）：124-128.