远程智能巡视系统

一、系统概述

 

设备巡视作为变电运维的一项主要工作,在保障电网安全可靠运行中发挥了重要作用。随着电网快速发展,变电站数量大幅增加,同时,由于设备老化问题,缺陷和安全隐患增多,使得变电运维业务迅猛增长,目前的人工巡视方式面临巨大挑战,存在着人员不足、到站路程远、巡视不到位、巡视人员作业安全风险高等问题。

 

变电站远程智能巡视系统通过机器人和视频监控开展变电站室内外设备巡视作业,以视频、红外、声音等传感器为载体,将人工智能、图像识别、自动导航技术应用于变电站巡视,系统具备自动巡视、智能识别、智能预警、智能联动、数据分析、远程遥控等功能,实现机器对人工的替代,提高巡视效率。

 

系统适用于35kV及以上电压等级的变电站。

 

 

 

二、系统特点

 

远程巡视可视化: 通过高清网络摄像机和巡检机器人,实现设备的全方位、多角度监控,通过远程自动巡视、远程人工巡视两种方式,完成全面巡视、例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视等工作,自动记录巡视结果、生成巡视报表。

 

巡视缺陷自动识别: 系统采用图像比对、人工智能等图像视频分析技术,实现设备状态识别和设备外观缺陷识别,建立设备外观缺陷库,通过对样本的不断自动收集和学习,提高缺陷识别精度,满足变电设备巡视需要。

 

异常智能预警: 系统获取主变油温、油位,SF6压力表、设备发热部位的温度等数据,形成历史数据曲线,自动分析数据的变化趋势和关联关系,实现对设备运行状态的智能判断,当这些数据的发展趋势可能影响电力设备正常运行时,系统提前预警,提醒运维人员重点关注或现场检查。

 

主辅设备智能联动: 系统与主辅设备监控系统形成报警联动,在接到主设备遥控预置、主辅设备变位、主辅设备监控系统越限或告警等信号后,根据配置的联动信号和巡视点位的对应关系,自动生成视频巡视任务,对需要复核的点位进行巡视,便于运维人员对现场进行全面分析和判断。

 

 

三、系统架构

 

 

系统部署在变电站站端,主要由巡视主机、巡检机器人、高清网络摄像机、红外热成像仪等组 成,同时巡视主机具备与主辅监控系统智能联动等功能。系统总体架构下图所示。

 

 

巡视主机通过下发控制、巡视任务等指令,由机器人主机和视频主机分别控制机器人和摄像机开展室内外设备联合巡视作业;在建设主站系统的情况下,巡视主机与主站系统通信,接收巡视、控制指令,上传巡视数据、巡视数据识别结果、机器人状态、视频流等数据。

 

视频主机和机器人主机将高清视频、红外热像仪、拾音器等采集装置获得的巡视信息,通过网络上传到巡视主机;图像分析主机对获取的图像和视频进行智能判断识别,并将结果输出给巡视主机。

 

巡视主机通过实时监控、查询统计、缺陷识别等功能,对采集的数据进行综合分析,形成巡视报告,及时发送告警,为变电设备管控工作服务。

 

硬件典型配置清单

 

 

四、系统功能

 

数据自动采集

 

(1) 巡视数据采集

 

可见光照片数据采集:采集SF6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计等表计示数;采集断路器、隔离开关等一次设备及切换把手、压板、指示灯、空气开关等二次设备的位置状态指示;采集设备设施的外观等状况。

 

红外图谱数据采集:包括设备本体、接头、套管、引线等重点部位的红外图谱数

 

音频数据采集:包括变压器、电抗器等设备的声音数据。

 

(2)机器人状态数据采集

 

 

(3)环境数据采集

 

通过微气象设备,采集大气温度、大气湿度、风速、雨雪状态等微气象数据。

 

 

图像智能分析

 

缺陷识别:利用深度学习智能分析技术,自动识别表盘模糊、表计破损、绝缘子破裂、硅胶变色、油封破损、挂空悬浮物、鸟窝、部件表面油污、地面油污、金属锈蚀等设备缺 陷,分析图像中是否存在异常,并将疑似具有异常的图片用矩形框在图片上标注并保存。

 

状态识别:系统可对联合巡视过程记录的红外图谱、可见光照片等进行智能分析。通过红外图谱分析,获取图中目标设备的最高温度信息,自动判断设备是否存在过热缺陷;通过图像识别技术,自动判断设备的运行状态,包括表计读数、开关类设备位置指示状态。

 

实时监控展示

 

巡视监控实现机器人状态信息显示、巡视地图展示、机器人和视频监控系统的视频监控;机器人控制实现云台控制操作、云台预置位的设置与调用,机器人自检、远方复位、一键返航等控制功能;视频监控系统控制实现视频监控系统的云台控制、可见光图像控制、红外图像控制、音频控制等控制功能。

 

 

巡视任务管理

 

实现巡视任务的设置、下发和展示功能。巡视任务内容包括巡视点位信息以及月、周、日、小时等不同时间维度的巡视周期,巡视类型包括全面巡视、例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视、专项巡视、自定义巡视等6类。任务执行支持立即执行、定期执行和周期执行三种方式。

 

 

自动智能巡视

 

系统以自主运行的方式,机器人和视频摄像机按照预制巡视路线执行巡视任务,对变电站进行智能巡视,及时发现设备问题、本体热故障、外观缺陷等设备异常现象,高运行的工作效率和质量。

 

 

巡视结果确认

 

巡视结果浏览:实现对巡视数据的确认归档,巡视完成后结果自动保存,以设备树的形式,按照巡视点位设置次序展示,每个巡视点包含本次巡视任务的全部采集信息、阈值,所有点位均确认后,记录审核人和审核时间,具备识别状态异常或无法识别的巡视点汇总查询功能。

 

设备告警确认:提供设备告警分析、告警查询确认、主接线展示、间隔展示功能,包括设备名称、部件名称、缺陷类别、告警等级、缺陷或异常图像(已标注出具体缺陷或异常位置)等信息;告警信息的实时监控画面链接快捷跳转,可人工查看告警设备实时监控画面,人工核查告警信息是否属实和反馈意见录入。

 

巡视报告生成:系统具备查询、浏览、输出功能。在巡视任务审核完成后自动生成巡视报告;具备通过设备区域、间隔名称、设备类型、检测类型、巡视时间段等组合条件,查询历史巡视报告功能;任务查询具备查询、重置、导出、查看报告功能。

 

 

巡视结果分析

 

历史数据分析:系统整合各类设备的历史巡检数据,形成设备的历史状态数据曲线,更直观的反应设备的状态变化趋势,通过分析不同时间段内不同设备数据间的曲线波动及走势,从宏观上把控常见故障及其产生原因,从而达到提前发现问题、分析及解决故障的目的。

 

趋势分析:系统具备智能分析功能,可将巡检数据有效整合、关联,自动分析其变化趋势和关联关系,发现数据达到报警阀值时自动告警,当这些数据的发展趋势可能影响电力设备正常运行时,系统提前预警,从历史数据的趋势及特征中,提取有价值的信息,提醒运检人员重点关注或现场检查,预防设备运行隐患。

 

异常专项分析:系统汇总异常巡检数据,并将其按照设备特征分类管理;对某一类型的设备异常,系统能够综合其发生频率、时间分布、异常占比、环境状况等多个维度的数据,对该类异常进行深度、专项分析,分析异常重要性、判断异常产生原因、预测异常发生可能性,为变电站的智能化管理提供辅助决策依据。

 

 

巡视智能联动

 

系统具备与主设备遥控预置信号、变位信号、越限信号和告警信号的联动功能;主辅监控系统向巡检主机发送联动信号,巡检主机接到联动信号后,根据配置的联动信号和巡检点位的对应关系,自动生成巡检任务,由机器人或视频对需要复核的点位进行巡检,复核点位巡检完成后,可在巡检主机查看复核结果。

 

 

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