变电站智能巡视系统验收浅析

时间：2024-05-18

张艳杰，宋志明，孙艳萍，赵笑笑，徐英杰

变电站智能巡视系统验收浅析

张艳杰，宋志明，孙艳萍，赵笑笑，徐英杰

（山东电力高等专科学校，山东济南 250002）

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。

智能巡检机器人；通信模式；红外巡视；验收流程

变电站智能机器人巡检系统以变电站智能巡检机器人为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术和物联网技术等，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控，有效降低劳动强度和变电站运维成本，提高正常巡检作业和管理的自动化水平。随着变电站智能巡检机器人被列入《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》，变电站智能巡检机器人在电力企业得到广泛推广应用。

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8～20 M，复杂环境下，传输峰值可以达到20 M；红外视频为标清，一般占用带宽为4～8 M，峰值可以达到8 M，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18 M，可见光高清、红外标清为30 M。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 变电站移动红外巡视

变电站智能巡检机器人红外普测，是通过预先设置多个监测点，对全站设备进行整体性、多角度、扫描式温度采集。对变压器、互感器等设备本体以及各刀闸触头、引线、母线连接头等进行温度检测，采用温升分析、同类或三相设备温差对比、历史趋势等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备热缺陷的判别和自动报运维人员在本地监控系统设定每类设备可能发生缺陷的关键测温点，由机器人针对这些测温点进行定点测温。机器人可以自动对设备进行多方位、多角度检测诊断，测温精确度更高；同时针对同一设备，每次都可确保在位置、角度、配置参数方面的高度一致性，结果可对比性强，本地监控系统可自动保存测温数据，形成历史分析曲线和多样化的分析报表，便于运维人员进行诊断分析，保证了温度检测的精确性和有效性。

3 变电站智能巡视系统验收

3.1 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2 s。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0.1 s，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。

3.2 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。

3.3 红外测温功能

机器人在程序化任务、后台遥控工作模式下，分别检查红外热成像是否具备自动对焦功能、红外影像是否实时显示温度最高点位置及温度值。检查、核对红外摄像装置技术参数资料，检查分辨率不低于320×240，接口方式一般采用以太网或RS-485，热灵敏度不低于50 MK，测温精度不低于2 K，测温范围–20～300 ℃。

3.4 电源功能

进行机器人持续巡视时间测试，电池供电一次充电续航能力不小于5 h，续航时间内机器人应稳定工作。检查巡检任务执行完毕后，机器人是否自动返回充电室进行自主充电。

3.5 通信功能

当机器人巡视至站内距离通讯设备最远处时，进行遥测功能测试，检查机器人能否正确执行指令，检查对应的可见光及红外视频能否正常传输并显示。

机器人巡检过程中，现场拔掉监控后台网线，模拟通信中断情景，检查机器人是否返回充电室。检查后台主界面告警信息栏，观察是否发出通信告警信号。执行不少于3次工作任务，测试通讯中断自动返回功能。

3.6 巡检结果验收

3.6.1 测温精度验收

验收标准：应能够对站内设备进行温度检测，能按照DL/T 664—2008规范的要求对电流致热型和电压致热型缺陷或故障进行自动分析判断，并提出预警。测温精度应控制在±2 ℃或±2%.

验收方法：从全面巡视报告中选取6张不同设备红外测温图谱，使用红外测温仪在对应点位以相同角度采集对应设备图谱，对两组图谱进行比对，分析温度最高点、最低点等精度差异。

3.6.2 表计识别精度验收

验收标准：对变电站设备的敞开式仪表、油位计指示应进行全覆盖拍照和表计数值读取，照片应清晰，可准确识别仪表数字，读取的数据应能自动记录并实现智能报警；仪表读取数据的误差在±5%内。

验收方法：导出巡视报告中全部表计读数并打印，按照变电站巡视路线，逐个检查室外敞开式仪表和油位计是否有识别记录；对照当天巡视记录，检查机器人采集图片是否清晰，并对仪表、油位计逐项核对，可见光图片示数与系统记录读数误差是否在±5%内；选取数字表、指针表、油位计各2组，将对应报警值调低至当前值以下，采用表计抄录专项功能验证智能报警。