国华（河北）新能源有限公司 苏国军

当前对于变电站所开展的运维工作基本采取人工巡视检修的方法，运维时间长且工作效率低下、时效性差。带电检测技术是一种较完善的技术，对变电站运维工作具有一定的促进作用，利用该技术开展运维工作时可发现工作人员无法发现的问题，进而能提前找出对变电站运维安全造成影响的隐患，该技术可不用停电工作、也不会对用户用电造成影响，非常的安全和便捷。可在对变电站设备进行带电检测时联合日常巡检同步进行，进而提升对于电站运维工作的效率及可靠性。

1 变电站智能运维装置分析

本次设计运用分层分布的结构形式进行变电站智能化带电运维的系统设计，主要分成远程主站（变电站运维监控管理平台）和站内的管理层（变电站智能运维装置）及本地监测层，并包括上下位机，上位机是运维数据的监测与运维的界面，下位机则为硬件开发与嵌入式程序，主要是运维装置、采集与监测的单元等。

此系统主要运用带电的检测技术，并接入不同的带电检测传感器，主要有红外摄像机、局部放电检测仪、工频电场检测仪、红外成像测温仪、噪声检测仪等。且此系统还能利用远程的操控来制定相应的运维任务和策略，以及自动化采集相关的运维数据，并进行分析处理后形成运维的实际报告。此系统无需停电即可操作，针对变电站不同的设备制定科学合理、具有针对的运维任务，进一步提升了变电站运维工作的效率。运维装置属于站内管理层，其针对变电站带电检测系统中由带电检测传感器所收集的全部数据，经汇聚和融合及存储后再经通信单元进行传送到主站的管理层（图1）。

图1 硬件框图

智能运维装置的主控采用i.MX6Quad芯片，主要负责系统数据的处理，以及管理和调度其它模块。通信部分主要是Wi-Fi与5G通信，Wi-Fi用于和手持终端连接与数据传输，5G通信则用在和远程主站进行通信及数据的交互。定位部分主要利用NEO-M8模块，支持当前主流的多种定位系统。存储部分负责程序运行及存储相关的数据，基本使用内部和外部两部分存储模块，内部存储主要是1GB DDR3内存、4GB eMMC闪存，外部存储主要是SD卡与固态硬盘。供电部分主要为系统整体提供安全稳定的工作电压，利用线性稳压器来供应所有模块的电压。传感器主要利用主控外设的接口和主控单元开展数据信息的通信，外设的接口主要有USB、RS-485、RS-232、以太网等接口，用于各种传感器的连接。变电站的智能运维装置主要设备有主机、红外摄像机、工频电场检测仪、噪声检测仪、红外成像测温仪。

2 带电检测系统分析

带电检测系统属于本地监测层，作用是针对带电检测的传感器采集数据，然后再传送至智能的运维装置中[1]。系统中主要有以下仪器：

红外成像测温仪。一种新型测温传感器，集成了红外探测和成像系统，主要利用热成像来对目标进行温度的监测，可实现快速发现设备过热的情况。红外探测器利用自身镜头把监测目标红外光聚集，然后把采集的红外信号传送到信号的采集单元[2]，再由红外图像处理单元对数据处理分析换成温度，最后由通信模块把数据传送至带电检测的系统中。

工频电场检测仪。此仪器针对变电站工频电场的数据进行检测，如变电站中的设备产生缺陷后会导致工频电场发生一定的变化。仪器主要利用球形电容工频的电场传感器来采集数据，其运用球形电容检测感应的方法对电场进行相应检测。当在电场中置入球形电容传感器后，传感器外壳电荷量和球心电场的强度成现正比：，式中K代表比例的系数。传感器的球壳感应电荷测量电容CM上产生微小电压，其电压为将其代入上式得出测量电压为经接入外部电路检测出测量电容电压UM（ t），利用本式得出即该点电场。

局部放电检测仪。主要利用暂态地电波检测对局部的放电情况进行相应的检测，进而可实现对开关柜、环网柜等设备局部放电的检测，暂态地电压检测原理为：局部放电时会制造部分电磁波，其利用设备传递至地面进而产生暂态电压脉冲信号。如设备出现局部放电问题，带电的设备把电子传递至相关位置，在此过程中伴有电磁波[3]。当电磁波经设备的内部向外传递时，其和金属的物质相接即出现瞬间的电压信号（暂态地电压信号），而对暂态地电压信号进行相应的检测即可检测设备局部放电的实际状况。

3 分层分布变电站的智能带电运维模式分析

智能化的带电运维系统能够有效的运用在变电站日常的运维监测工作中，利用远程主站的运维监测平台便可以实现对于多设备进行有针对性的运维和任务，并且可以进行远程的运维操作，依据变电站的典型缺陷及典型监测量为基础，然后再此基础上使用带电检测传感器，并选择合适的数量及种类加以部署[4]。多种带电检测的传感器进行有效的实时跟踪，可以实现对变电站较为关键的设备实时监测运维的数据。并且运用该监测管理的平台可以对前端收集的数据加以融合处理，并形成监测运维的结果与报告，提升运维工作的可靠性。

3.1 智能化运维关键技术

智能化运维最重要部分是多种检测传感器采集的数据融合问题。变电站智能运维时传感器对于数据的采集存在一定的异构性且数据量非常大，本文则使用D-S证据理论来处理数据融合的算法，其能有效融合不确定性的信息，并能针对不同的数据源和不同类型数据加以融合，通过信任函数表达和传感器的监测诊断获得传感器特征归属状态函数，再通过D-S的判决规则对信息开展相应的融合，对各类运行的状态信任函数进行有效区分[5]。

变电站智能运维决策系统经带电检测传感器数据的采集获取对数据预处理，然后再经D-S对运维的数据进行相应的融合，最后对融合结果结合运维专家库对运行的状态异常进行相应的有效判定。当运行产生异常时则发出相应的告警，然后依据运维的最终结果决定运维的各项需求并形成报告进行上报。智能运维的决策系统流程如下：效果-获取带电检测传感器数据-传感数据预处理-变电站运维数据融合（D-S证据理论）-变电站运行状态异常判定-如否，转运维结果/如是，异常报警后转运维结果-运维报告。

3.2 智能化运维的创新

变电站运维。对传统的运维各项工作进行了升级，对涉及检测的项目均开展在线监测，并增加一些常规带电检测的内容[6]，如设备红外测温、局部放电检测、电场的强度检测、开关柜局部放电检测等；运维人员安排。运维系统可进行远程操作，当系统部署结束后，可依据设备特点设定科学合理的运维策略及任务，智能化的运维系统通过对数据进行自动采集，然后再对数据开展融合的分析，最终形成运维的实际报告，进而实现工作人员依据报告开展下一步的工作，无需运维人员再到实际现场进行操作，能达到全天候开展运维的任务，大量节省工作量，提升运维工作的效率。

运维效率。部署智能运维的系统可在不同节点来同时开展运维的任务，并能达到对全站设备同步运维监测。运用分层分布变电站的智能运维系统可提高运维的智能化水平[7]，并提升管理效率、加强运维手段、减少人力投入，进而降低员工的工作量。

3.3 应用验证

通过在某一变电站中运用分层分布变电站的智能带电运维系统，对缺陷监视在不同运维场景检测所需仪器如下：局部放电。工频电场检测仪、噪声检测仪、局部放检测仪；发热。红外成像测温仪、红外摄像机；渗油及单一间隔通信失灵均选用红外摄像机。对设备监视在不同运维场景检测所需仪器如下：GIS。红外摄像机、局部放电检测仪、工频电场检测仪；断路器。红外摄像机、工频电场检测仪、噪声检测仪、局部放电检测仪；主变。红外摄像机、红外成像测温仪；互感器及隔离开关均选用红外摄像机、红外成像测温仪、工频电场检测仪。

经远程主站对运维监测系统进行相应的设定，主要是不同设备运维的策略和时间，经智能运维的装置采集相关的数据并融合后发送至远程主站，主站再根据运维的任务结束后形成报告。经现场实际应用显示，分层分布变电站的智能带电运维系统可提升运维工作更加智能化，节省大量人员成本投入。

4 结语

本系统主要有以下优点：具有高水平的网络化、自动化、智能化，智能化的带电运维系统与运维实践加以有效的融合，将运维工作人员现实的相关需求进行综合，再把将网络化和自动化及智能化结合至现实问题中，与国家制定发展智能变电站的方向相同；具有较高运维工作效率，能有效对变电站设备运维数据进行采集，再以综合运维报告进行上报，进一步提升运维工作的效率；具有较高经济效益，智能化的运维模式能提升运维水平，进而确保电站稳定正常运行，由此减少设备出现故障的机率，由此具有良好的经济性；具有较好的扩展性并容易推广使用，该运维系统能扩展不同的带电检测传感器。