基于視頻監(jiān)控的變電站智能巡檢系統(tǒng)研究分析

付翠蓮 田琛琛 戴忱愷 羅成順 茶忠有 范智淵

(云南電網(wǎng)有限責任公司玉溪供電局,云南玉溪 653199)

0 引言

變電站運行是否可靠受到巡檢工作開展的直接影響,通過巡檢維護來發(fā)掘變電站安全隱患,并采取針對性維護方案來保證變電站的高效運行。但是以往人工巡檢形式的應用難以做到對變電站安全隱患、缺陷的全面、及時發(fā)現(xiàn),導致其巡檢工作開展無法為變電站運行提供安全支撐?；谥悄茏冸娬镜慕ㄔO,如何借助智能化手段來提升變電站巡檢水平,成為現(xiàn)階段電力企業(yè)的重要研究問題。

1 變電站巡檢現(xiàn)狀概述

1.1 巡檢現(xiàn)狀

目前仍有部分變電站以人工巡檢的方式來開展維護作業(yè),實際巡檢期間主要依托于人員的感官觀察與判斷來實現(xiàn)設備運行狀態(tài)的分析[1]。盡管人工巡檢能夠做到對油位、壓力、冒煙、銹蝕、異常聲音、滲漏油等問題的有效發(fā)掘,但是受限于心理素質、工作經(jīng)驗、責任態(tài)度、技術水平等因素的影響,極易導致在巡檢期間出現(xiàn)漏檢、檢查不到位等問題,并且部分人員對于設備內(nèi)部缺陷難以精準查探,如絕緣損壞、特殊部位過熱等問題。另外,如閘刀開閉不合理、機械卡頓等故障問題無法直觀判斷,需要通過設備實踐操作來分析問題,無疑增大巡檢開展難度。另外,變電站間隔問題同樣會影響到人員檢修效率,倘若巡檢期間突遇暴雨、風雪等惡劣天氣,意味著人員無法第一時間對變電站進行巡檢維護,進而影響變電站的可靠運行。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設現(xiàn)狀分析

縱觀現(xiàn)階段我國電力行業(yè)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用,已經(jīng)從最初的模擬信號系統(tǒng)技術演變至綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術[2]。隨著計算機、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡等技術的持續(xù)發(fā)展與融合應用,目前遠程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)應用已經(jīng)成為電力行業(yè)監(jiān)控手段應用的主要發(fā)展趨勢。但是縱觀現(xiàn)階段各地對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的建設,在某些因素的影響下出現(xiàn)以下問題:

(1)標準未統(tǒng)一。不同地區(qū)、城市在變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面的建設尚未應用統(tǒng)一化的媒體格式、接口協(xié)議等,易在運行期間出現(xiàn)“信息孤島”現(xiàn)象。(2)運維難度大。因不同業(yè)務的系統(tǒng)呈現(xiàn)出獨立運行的狀態(tài),所以無法以全網(wǎng)層面采用相關技術手段進行設備的維護,導致其運維難度加大。(3)重復建設。其不同業(yè)務開展存在視頻數(shù)據(jù)重復的現(xiàn)象,功能的重復導致資源浪費。(4)組網(wǎng)復雜。部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)在建設之初選擇以獨立組網(wǎng)的方式運行,導致其網(wǎng)絡結構因無法互通而變得更為復雜混亂,導致其網(wǎng)絡資源利用率無法得到提升[3]。

2 視頻監(jiān)控智能巡檢系統(tǒng)構建的目標與定位

2.1 系統(tǒng)定位分析

該系統(tǒng)的開發(fā)與應用以電網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)控平臺為基準,變電站智能巡檢為功能定位,運行期間以統(tǒng)一平臺為載體進行視頻數(shù)據(jù)信息的大量獲取,在此基礎上依托于只能分析算法進行變電站設備狀態(tài)參數(shù)的識別,并分析在不同條件下變電站設備的實際運行狀態(tài),以期通過分析結果制定合理維護計劃,針對設備異常第一時間預警。同時,依據(jù)對數(shù)據(jù)信息的識別、分析構建巡檢報表,并通過發(fā)揮系統(tǒng)共享功能來促進維護檢修作業(yè)的高質量開展。

2.2 系統(tǒng)目標

該系統(tǒng)設計與應用目標體現(xiàn)為:(1)其智能巡檢系統(tǒng)的構建需完全符合相關標準要求,在實現(xiàn)巡檢結果直觀化呈現(xiàn)的同時,進一步提升變電站巡檢管理的智能化、現(xiàn)代化水平。(2)視頻數(shù)據(jù)的獲取需按照規(guī)定采用標準化接口,并保證其監(jiān)控設備得到有效控制[4]。同時,生產(chǎn)管理系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)需要以通信規(guī)約為基礎進行集成,達到監(jiān)控結果共享、巡檢聯(lián)動的目的。

3 基于視頻監(jiān)控智能巡檢系統(tǒng)架構設計

3.1 總體架構

針對該智能巡檢系統(tǒng)的構建,主要以應用層、服務層、接口層的劃分為主,如圖1所示。

圖1 智能巡檢系統(tǒng)架構Fig.1 Architecture of intelligent inspection system

以相關標準規(guī)定為參照進行接口層的規(guī)范化設計,確保該巡檢系統(tǒng)可以以統(tǒng)一監(jiān)控平臺為載體進行相關數(shù)據(jù)的獲取,為后續(xù)應用層服務、應用層成果展現(xiàn)打下良好基礎。服務層的設置劃分為多個功能模塊,包括Web發(fā)布、管理服務告警聯(lián)動等[5]。其中不同模塊所提供的功能服務不同,如告警聯(lián)動模塊能夠實現(xiàn)該系統(tǒng)與統(tǒng)一監(jiān)控平臺的聯(lián)動,并具備巡檢過程告警管理;管理服務模塊功能涉及巡檢管理、運行日志服務、權限服務、數(shù)據(jù)保存、用戶服務等;Web發(fā)布模塊功能涉及Web功能提供,即在巡檢過程中相關人員可以采用瀏覽器瀏覽的形式進行巡檢系統(tǒng)的控制。應用層的設置依據(jù)其巡檢需求的分析,劃分為以下功能模塊:巡檢任務管理、巡檢結果展現(xiàn)、巡檢聯(lián)動管理、巡檢方案管理、巡檢執(zhí)行管理、巡檢安全管理等。

3.2 數(shù)據(jù)架構

以不同特點為依據(jù)進行巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)分類,具體囊括幾種數(shù)據(jù):(1)實時數(shù)據(jù)。實時在系統(tǒng)運行期間所獲取的直接數(shù)據(jù),因此類數(shù)據(jù)用于巡檢指導、處理等,所以具有實時性強等特點,能夠做到實時獲取并第一時間處理。(2)歷史數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)常用于設備狀態(tài)統(tǒng)計分析、故障分析檢修以及巡檢執(zhí)行統(tǒng)計等,主要以歷史記錄為主,是巡檢工作開展、變電站設備運行預警開展的重要支撐。(3)資源數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)囊括巡檢路線信息、系統(tǒng)屬性等類型數(shù)據(jù)[6]。(4)管理數(shù)據(jù)。相較于其他數(shù)據(jù)而言,此類數(shù)據(jù)主體為智能巡檢系統(tǒng),其中囊括用戶管理數(shù)據(jù)、聯(lián)動管理數(shù)據(jù)、日志管理數(shù)據(jù)、互聯(lián)管理數(shù)據(jù)等。

3.3 邏輯架構

該系統(tǒng)巡檢模塊主要以用戶交互層、邏輯層依據(jù)數(shù)據(jù)源進行邏輯架構的構建,如圖2所示。

圖2 巡檢模塊邏輯架構Fig.2 Logical architecture of patrol module

在實際運行期間不同層次功能不同,其中數(shù)據(jù)源獲取一方面為電網(wǎng)同一監(jiān)控平臺獲取,為系統(tǒng)前端采集設備獲取;業(yè)務邏輯層依據(jù)其系統(tǒng)運行需求劃分為數(shù)據(jù)處理、巡檢方案、碼流獲取三個子功能。其中碼流獲取主要通過對流媒體服務的交互來達到視頻流獲取的目的,同時巡檢期間以錄像模塊為載體進行聯(lián)動,實現(xiàn)巡檢全過程視頻信息的獲取。巡檢方案模塊主要是巡檢過程的開展以方案執(zhí)行為前提。數(shù)據(jù)處理則是在視頻數(shù)據(jù)獲取的前提下,進行環(huán)境監(jiān)測等數(shù)據(jù)的有效處理;用戶交互層功能體現(xiàn)為信息查詢、執(zhí)行管理以及巡檢管理三模塊構成。其中巡檢管理功能涉及到對巡檢方案、時間的設置。執(zhí)行管理則具備巡檢記錄、預案聯(lián)動等功能;信息查詢功能除為用戶提供相關信息查詢服務之外,還涉及到統(tǒng)計報表功能的提供。

4 系統(tǒng)功能

4.1 巡檢管理

以智能巡檢系統(tǒng)為載體進行變電站實際運行情況的直觀化呈現(xiàn),通過數(shù)據(jù)采集分析來達到設備內(nèi)外部全面巡檢的目的。

(1)巡檢方案管理。系統(tǒng)運行期間,會依據(jù)對巡視項目、巡視點、設備情況等方面的分析進行巡檢方案的自動化、靈活化定義[7]。系統(tǒng)可以為同用戶提供巡檢路線、設備增加、項目修改、巡視步驟調整等功能。同時,利用智能巡檢系統(tǒng)可以做到對攝像機停留時間、預置停留時間的自定義設置。(2)巡檢模式管理。為滿足不同需求、條件下開展不同模式巡檢工作的需求,可依托于智能巡檢系統(tǒng)實施巡檢手動管理、自動管理。其中自動管理主要是依據(jù)巡檢計劃進行巡檢的自啟動,并做到對巡檢全過程錄像;手動巡檢則是以人工操作的形式進行變電站的遠程巡檢,系統(tǒng)需負責提前進行巡檢任務的提醒。(3)巡檢任務管理。智能巡檢系統(tǒng)可通過對巡檢周期、時間的自動化分析進行巡檢任務的合理設置,同時通過對巡檢方案、模式的關聯(lián)來達到巡檢任務優(yōu)化的目的。且系統(tǒng)可以依據(jù)任務需求的不同,進行巡檢時間、周期的自動化調整,確保其每日巡檢任務的制定符合變電站運行需求。(4)巡檢結果管理。運行期間系統(tǒng)可以為用戶提供人員查詢、巡檢日期查詢、巡檢作業(yè)查詢等功能,進而實現(xiàn)對巡檢工作存在異常、漏檢情況的全面顯示。同時,智能巡檢系統(tǒng)還具備設備狀態(tài)情況的查詢功能。對于獲取的數(shù)據(jù)信息,在自動化計算、整合、分析后,以相應巡檢時間為參照進行巡視記錄表的自動化生成。同時,可以以異常一覽表的生成來精準展示出巡檢期間出現(xiàn)的異常情況。此外,智能巡檢系統(tǒng)可以依據(jù)用戶需求進行不同格式、類型報表的生成。

4.2 巡檢執(zhí)行

依托于智能巡檢系統(tǒng)進行變電站日常巡檢作業(yè)的開展,能夠在巡檢執(zhí)行過程中提供巡檢啟動、巡檢記錄、巡檢錄像、報表自動生成、日志管理、智能聯(lián)動等功能。

5 結語

綜上所述,基于視頻監(jiān)控的智能巡檢系統(tǒng)構建,能夠在取代以往人工巡檢基礎上,實現(xiàn)對變電站設備運行狀態(tài)的全面診斷檢查,進一步提升巡檢工作開展的效率性與準確性,在降低電力企業(yè)人力投入的同時,實現(xiàn)以智能巡檢系統(tǒng)推動我國電網(wǎng)建設的智能化發(fā)展。