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在变电站的日常运行中，变电站室内设备（如开关柜室、GIS 室、电容器室、继电保护室）的稳定安全运行是保证变电站正常运行的关键因素，需要运行人员准确全面地了解变电站室内设备运行状态[1-2]。人工检测的内容主要包括测温、读表、指示灯、保护压板位置状态等。变电站室内设备是设备缺陷的高发区，需要运行人员重点巡检，但是人工巡检存在着比较大的安全风险；变电站设备检修布置安全措施时存在误碰带电设备的安全隐患，比如在变电站检修过程中，检修人员在部分间隔停电过程中面对相邻带电间隔仅依靠人工目测安全距离难以获得精确数据，有可能导致检修人员和机械设备发生触电事故[3]。最后还有变电站设备若存在隐蔽缺陷紧靠人工很难发现，需要借助智能设备才能及时发现并及时处理才能确保电力系统安全稳定运行。本文中220kV 磐石变电站引进新的技术以巡检机器人、无人机、视频监控系统等智能感知设备为信息采集主体，兼站内原有的其他巡检设备搭建了一套联合巡检平台，该联合巡检平台采用智能图像分析算法、三维巡视主机、一键顺控联动确认、数据采集、数据分析、任务管理、巡视监控功能、巡视结果确认、巡视结果分析、智能联动等功能，实现220kV 磐石变电站巡视无人化、全方位可视化管控。

1 智能化联合巡检平台设计概述

该220kV 磐石变电站智能化联合巡检平台设计网络结构图如1所示。该智能化联合巡检平台站端以智能巡检功能为核心，集成变电站室内外机器人、无人机、高清巡检视频（原有和新增加）全面监测设备运行情况和巡视主机下发控制、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，将巡视数据、采集文件等上送到巡视主机对采集的数据进行智能分析形成巡视结果和巡视报告并及时发送告警[4]。同时具备实时监控和智能联动等功能。主站采用大数据技术实现对本单位范围内机器人、无人机、视频监控进行管理，并集成转发至本单位范围智能设备数据和设备运行监控数据。技术特点包括以下方面：

设备自动巡视。按照预制巡视路线自主执行巡视任务。巡视类型应包括例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视、专项巡视、自定义巡视等5类。

设备实时监控。实时展示高清视频和机器人巡视画面，远程查看设备运行状态、运行环境、现场人员行为和消防安防状况。实现远程智能巡视全覆盖。

图1 智能化联合巡检平台设计网络结构图

系统智能联动。巡视主机接到联动信号后，应支持根据配置的联动信号和巡视点位的对应关系，自动生成巡视任务[5]。

智能判、识别。具备变电站设备状态识别和判别功能，可识别设备缺陷、安全风险以及设备运行状态。

220kV 磐石变电站智能联合巡检平台资源分配原则如表1所示。

表1 联合巡检平台资源分配原则设计体系表

2 智能化联合巡检平台功能及关键技术

2.1 智能图像分析

通过深度学习图像识别技术实现设备外观缺陷识别。其中智能图像分析识别缺陷种类表如表2所示。系统拥有海量电力设备样本库与典型算法模型库，在传统开关刀闸类、表计类等识别基础上，实现设备外观类、人员作业类、入侵诊断类、烟火感知类等自动识别。通过深度学习训练平台，持续收集误报漏报样本，迭代训练更新算法模型。通过变电设备状态实时预警模型、设备缺陷自动分析模型构建，实现基于多物理量感知的变电设备缺陷主动预警机制。

表2 智能图像分析识别缺陷种类表

2.2 实景三维

通过激光点云扫描、实景三维重构，实现沉浸、直观、融合的变电站三维实景智能可视化管控[6]。利用空间视野分析技术，实现对关注目标的视频视野画面自动匹配、自动聚焦，监控人员无需关注具体摄像机安装位置，在三维场景（点云场景+全景场景）中通过鼠标点击想要查看的设备部位目标即可自动打开视频画面。

2.3 一键顺控联动确认

通过摄像头预置位的按序录入，按序展示画面并分析识别开关指示位置。任务启动后，自动调动相关摄像头对准指示位置，按序展示关联摄像头画面，其一键顺控联动摄像头画面图，在人工操作确认后，系统自动分析分合指示、输出结果并存档。

2.4 事故告警录像

通过对实时视频流的智能分析，自动捕捉事故位置，输出告警信号并录像。实时监测并分析画面中高温火点、异物闯入等事故信息，告警后自动推送该摄像头画面，并自动关联告警点前后5秒录像。本功能亦支持联动周边监控摄像头，即告警后联动周边摄像头对准事故位置，并推送其画面。

2.5 数据采集

巡视数据采集：采集无人机、四足机器人、巡检机器人、摄像机等方式联合巡视数据，数据包括可见光视频及图像、红外图谱、音频等。

红外图谱数据采集：采集设备本体、接头、套管、引线等重点部位的红外图谱数据，红外热成像摄像机支持框测温和点测温。

声纹监测数据采集：采集变压器、电抗器、电压互感器等一次设备的声音数据。

2.6 数据分析

分析对象。对设备本体及附件、运行环境的智能分析。

分析方式。分析方式包括：支持现场缺陷图像识别和异常图像判别功能；变压器等设备声纹分析功能。

2.7 任务管理

本地任务设置。支持本地巡视任务制定和设置功能，巡视任务内容应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，巡视类型应包括例行巡视、特殊巡视、专项巡视、自定义巡视等4类。

任务执行方式。任务执行应支持立即执行、定期执行和周期执行三种方式。

任务优先级。任务优先级4级代表优先级最高，1级代表优先级最低。紧急情况下允许巡视系统管理员权限账号接管现场控制权，任务优先级最高。在具体应用场景下，优先级可调整。主辅设备联动任务，优先级4级；现场控制任务，优先级3级；上级系统控制任务，优先级2级；站端日常巡视任务，优先级1级。

任务执行策略。站端巡视主机根据主站下发的任务类型判断执行优先度（决定是将新任务排队执行，还是暂停当前任务立即执行新任务），在新任务执行完毕后恢复暂停的任务继续执行。

任务展示。具备月历与日历相结合的展示功能，月历展示每日计划执行的主要任务名称及个数；日历展示当日任务的信息列表，包括任务名称、执行时间、任务状态等，不同任务状态应以不同颜色加以区分。同时还具备按时间段、任务名称、任务状态等组合条件，查询任务列表功能。

2.8 巡视监控功能

以列表方式显示当前任务包括的点位总数，视频设备及机器人点位数量，并显示点位状态，包括已完成巡视、为完成巡视、巡视失败等状态。

以列表实时滚动方式展示当前巡视任务的巡视点位信息，包括点位名称、巡视时间、分析结果、单位、是否告警以及巡视图片等信息。

以列表实时滚动方式展示当前巡视任务的巡视点告警信息，包括点位名称、巡视时间、分析结果、单位、告警级别、巡视图片等信息。

对巡视图片点击查看以及局部放大等功能。

2.9 巡视结果确认

告警确认。包括设备名称、部件名称、间隔名称、实物ID、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）和实时监控画面链接等7类信息。

巡视结果归档。按照巡视点位设置次序展示巡视结果，每个巡视点包含本次巡视任务的全部采集信息、阈值；具备巡视结果修正功能，修正值不应覆盖自动识别的原始数据所有点位均确认后，记录审核人和审核时间。

2.10 巡视结果分析

数据对比分析。系统具备巡视数据对比分析、历史曲线生成等功能，并根据需要生成分析报告。

生成报表。具备按查询结果生成分析报表功能。

2.11 智能联动

主设备遥控预置信号、主设备变位信号、主辅设备监控系统越限信号和主辅设备监控系统告警信号的联动，主辅设备监控系统与巡视主机之间互相发送联动信号，巡视主机接到联动信号后，应支持根据配置的联动信号和巡视点位的对应关系，自动生成巡视任务，由机器人、无人机或视频对需要复核的点位进行巡视[7]。

3 结语

该220kV 磐石变电站通过智能化联合巡检平台搭建设计并采用智能图像分析算法、三维巡视主机、一键顺控联动确认、数据采集、数据分析、任务管理、巡视监控功能、巡视结果确认、巡视结果分析、智能联动等功能，实现该变电站巡视无人化、全方位可视化管控，为国内变电站搭建智能化联合巡检平台提供参考和借鉴意义。