变电运维中智能化技术的有效应用

2023-01-10张博文谢怡琚李思朴王艺铭

现代制造技术与装备 2022年12期

张博文谢怡琚胡瑛李思朴王艺铭

（1.国网宁夏电力有限公司超高压公司，银川 750011；2.宁夏中科恒瑞智能科技有限公司，银川 750011）

在人工智能、大数据等各种技术快速发展的背景下，各行各业朝着智能化方向发展。电力系统依托变电站为人们的日常生产、生活提供能源支撑。探索智能化技术有效应用的方法，有助于推动变电运维的智能化发展，高效率、高质量地开展变电运维活动，确保电力系统安全、稳定供应电能。

1 变电运维智能化发展意义

在电网规模不断扩大的过程中，变电站数量持续增加，需要日常对大量电力设备、设施进行检修、维护，确保变电站稳定运行。采取传统管理模式依靠专业技术人员对变电站不同设备进行管理和定期运维工作，会受设备离散等因素的影响，难以保证运维活动及时、有效开展，导致变电站运行承担较高安全风险。引入智能化技术可推动运维活动的智能化发展，通过实时采集各种设备、设施信息形成完善的信息网络体系，利用智能化装备实现设备、设施的自动化管理，为运维活动开展提供有力的数据和技术支撑。日常运行期间，智能化管理系统可以发现设备异常，通知运维人员及时处理的同时辅助人员定位，确保运维活动高效开展，降低事故发生概率。设备发生故障后，依靠智能装备可以全面监控变电站运行状态，采取切断故障电路等手段抵制灾害影响，为运维人员开展现场检修活动争取足够的时间，同时降低事故影响范围。因此，在智能化技术支撑下，变电运维可以向着高水平方向发展，为电力系统安全、可靠运转提供保障。

2 变电运维中智能化技术应用

2.1 智能巡检机器人应用

变电站中一次设备大多分散布置在室外，给运维活动开展带来了一定挑战。在人员有限的情况下难以及时发现设备问题，会给变电站运行带来安全威胁。为解决这一问题，应用智能巡检机器人开展运维活动，可以在机器人上配备激光雷达、超声传感器等各种仪器实现自主定位，完成变电设备状态信息的自动采集，开展全面巡检工作[1]。图1为智能巡检机器人的系统架构，需要通过集控站系统对基站系统、外部系统等各种系统进行集中控制，实现机器人的远程操控。通过配备硬盘录像机、视频监控器等设备，能够完成巡检视频采集和存储。通过无线设备，系统可以向机器人发送信号，使机器人按照巡检路线完成巡检任务。通过配备可靠的导航设备，机器人能够实现精准定位。配备可见光摄像仪、夜间照明以及雨刷等部件，机器人可以在任何天气条件下开展巡检活动。巡检过程中，利用红外测温装置对不同变电设备进行测温，可完成设备的整体扫描，发现设备温度过高时发出警告，提醒人员及时开展检修工作。应用智能巡检机器人可以对变电设备温度、运行负荷、光信号以及声信号等进行检测，并完成图片和视频拍摄，辅助人员完成设备巡视、检查等活动。

图1 智能巡检机器人系统架构

应用智能巡检机器人需要掌握相关的技术应用要点。首先，建设充电室为机器人循环供电，确保机器人在完成巡视任务后可以返回自动充电。其次，确保机器人能够与后台监控平台保持可靠通信，便于机器人采集的数据可以及时上传至平台，为完成数据对比和生产设备运行状态评估报告提供支持。再次，确保平台发送指令可以及时传递给机器人，确保机器人正确采集变电设备温度等信息。在引入智能巡检机器人的过程中应加强网络设施建设，确保无线通信信号覆盖整个巡检区域，为机器人稳定传输信号提供保障。最后，为确保机器人准确检测变电设备的各种信号，应安装温湿度传感器、风速传感器等辅助设备，并利用机器学习等智能算法加强数据分析，通过生成数据表格确保人员及时发现异常情况[2]。在数据处理上，机器人应自动绘制设备历史曲线表，辅助人员掌握设备运行参数变化。针对机器人采集的图像，利用识别算法进行处理，通过与预设图像进行比对确认是否超出限值，确保准确反映设备运行状态，为人员开展设备故障检修工作提供有力依据。现阶段，智能巡检机器人主要用于220 kV以下变电站运维工作，可以按照标准制度积累和“学习”历史数据提高设备故障判断的准确率，为运维活动的高效率、高质量开展提供支持。

2.2 远程智能管理系统应用

在变电站智能化建设背景下，开始采用视频监控系统、移动办公系统等各种辅助系统开展运维工作。但是，在系统间配合不紧密的情况下，依靠人员进行系统操作将导致运维人员承受较大的工作负担，导致变电站运行存在安全风险。应用远程智能管理系统开展运维工作，可以通过运维中心二级组网实施远程管理。在变电站内各子站设置检验单元，全面收集变电站运行数据，在主站监控中心汇总分析，为运维活动开展提供支持[3]。依靠智能化技术，即便网络发生中断，系统依然可以通过整理存储信息开展运维业务，加强设备状态监测和维护检验，辅助人员制定科学检修计划，推动运维工作规范化开展。从系统功能来看，如图2所示，通过建设数据库实现各种系统联动，能够实现二维码管理、两票管理等核心功能。

图2 远程智能管理系统功能

根据运维需要实现故障预测、识别等操作，运用设备自检、监控等手段方便人员加强变电站运维管理[4]。在系统智能化技术支撑下，运维人员可以在检修中心开展日常巡检工作，将结果以报表形式上传至系统数据库，为日后检修活动开展提供依据。目前，该技术在110 kV、220 kV等多个等级变电站得到了应用，能够通过安保、巡检等功能缩减运维成本，为变电站运营带来更多效益。

技术应用实践中，应加强原有设备使用，通过将设备引入监督控制系统提高设备巡检质量，高效开展设备运维活动。在设备发生紧急事故时，通过系统进行外观检查，利用子站检验单元收集现场数据信息。如果存在安全隐患需及时发动预警，实现保护装置联动控制，增强变电站的运行安全性。变电站配备独立保护系统，因此通过远程智能管理系统在本地存储信息，可以通过数据汇总、分析实现基础安保功能，监督系统自检等过程，提高变电站运维效率。例如，针对110 kV变电站，结合运行特征设定每间隔5～6 d实施一次检验，220 kV变电站则需每隔2 d检验一次，确认变电站设备运行状态。立足整体情况，运用神经网络等算法对各种数据进行汇集分析，可以加强故障预测，为人员采取有针对性的运维措施提供支持。通过采取设备分级管理模式，确定不同设备的维修等级，可以建立标准运维机制，通过周期检修、状态维修等方式加强设备管理，降低设备发生故障的可能[5]。

2.3 智能可视化装置应用

为及时发现和处理变电隐患，应用智能可视化装置进行变电智能化研判，可以在深度学习等算法支撑下挖掘数据信息，通过全方位分析变电运行状态确定重点部位巡查频次，为运维活动的科学化开展提供支持。装置采用虚拟浸入式观测技术，通过导入变电站数据可以建立三维可视化网络，帮助人员精准制定运维计划。装置运行期间能够打破站点间的数据壁垒，实现主、辅监控系统联通，全方位监管变电运行环境，确保人员在未进入现场的情况下能够全面查看设备及周围情况。通过可视化管理督促值班人员做好环境清扫等工作，然后逐点巡查，利用图像识别等技术监视关键部位生成巡查报告，推动运维活动高精度发展。具体来讲，利用可视化装置确认设备实际状态，然后汇总系统采集到的一次设备电流、电压等信息，对变电部位展开综合判断。发现门禁、空调等设备存在异常时可以进行跟踪调查，并在现场设置安全防线，确保有效消除威胁设备安全的隐患。经常性确认重点变电部位情况，针对设备缺陷、异常出现的频次展开分析，制定科学的巡视方案，加强变电部位动态监管，并通过持续改进落实闭环管理要求。在智能化技术支撑下，人员仅需利用无人机等设备拍摄照片，即可通过可视化装置生成实景图像，辅助人员判断变电部位状态，制定科学运维决策，确保变电设备维持高质量运行。