变电站智能可视化运维系统

变电站智能可视化运维系统
摘要：设计开发变电站智能巡检机器人系统,变电站工作人员可通过远程监
控室,不仅对现场机器人巡检车体（以下简称车体）的运动进行控制,而且对车体
的视频和红外设备进行控制。

首先车体能够沿着导航设定的路线进行巡检,并根
据导航系统对待检设备进行智能精准定位；其次通过红外热成像仪和可见光摄像
机等成像系统对变电站设备的运行状态进行分析检测,并将检测数据传送至监控
中心（包括远程监控室和本地监控室）；最后将检测设备进行故障报警,并采取
相应措施。

关键词：可视化;系统架构;监控;运维；安防；操作票
引言
由于变电站使用时间的持续增加，变电站也就必然的会产生相应的问题，这
种问题如不采取相应的对策加以解决，则必定会使得变电站运行质量水平遭受直
接破坏，所以必须为此进行高度重视。

1系统平台架构
系统平台架构可以分为三层和一些支撑服务。

三层包括通信层、业务层和展
现层，支持服务主要包括数据存储服务、系统交互服务和服务自注册服务。

通信层：负责从各个子站通过相应的规约获取需要的数据，原则上通信层只与业务层
进行数据交互。

业务层：负责子站数据的业务处理，响应展示层界面的业务请求。

它既可以和展示层交互，也可以和通信层进行交互。

展现层：主要用于图形及数
据的展示以及用户的交互，它只与业务层进行数据交互。

系统通信服务：主要负
责各层之间的数据通信及命令数据传递。

数据存储服务：主要负责各层之间的数
据固化及实时数据存储和读取。

服务自注册服务：为了各个层之间的交互方便，
各个层需要和其他层进行数据交互时，无须知道自己所需要的服务是哪个业务服务，无须获取业务的通信参数，通过服务自注册服务可以自动地查找到相应的服
务进行业务请求分配。

2智能操作的基本要求
从目前变电运行操作的方法和原则出发，变电智能操作设备需满足如下要求：1）智能操作应通过站内一次设备实现，且应支持站端控制或调度端控制。

2）实
现智能操作的断路器、隔离开关、开关柜电动开关小车应具备遥控操作功能，并
满足双确认条件，其位置信号的采集采用分/合双位置辅助接点遥信。

3）实现智
能操作的变电站设备应具备完善的防误闭锁功能。

4）实现智能操作的变电站每
个间隔的总操作电源/电机电源空气开关宜具备遥控操作功能。

5）实现智能操作
的变电站保护设备应具备软压板的投退、装置定值区切换及远方信号复归操作等
遥控功能。

6）智能操作应能完成单一电气间隔或跨间隔设备在“运行、热备用、冷备用”三种状态间的相互转换。

3智能可视化运维系统的主要功能
3.1运维总览
本系统应用三维动画制作及渲染软件搭建了氯碱公司主要配电所分布图，数
据库具有关联3D模型功能，厂区、配电室、动力变、配电变及开关柜等三维效
果在大屏上组态展示。

主页面展示内容主要有35kV供电线路的实时有功、无功
负荷及功率因数，各高低压配电室负荷曲线，运维系统的告警信息，昨日用电及
今日用电，装机负荷及今日负荷等重要信息。

点击配电室名称可以进入各个配电
室的监控画面，查看各配电室所辖设备运行状态、电能及用电分析，实时数据，
以及各个遥测数据的曲线、报表等。

3.2全网变电站状态可视化监视
通过配置各个子站地理位置信息将子站抽象为地图上的一个信号点，信号点
状态数据来源于站内保护状态信息。

保护状态信息分为五大类，按照优先级排序
分别是闭锁、动作、异常、检修和运行，根据优先级计算出保护状态信息，再根
据保护状态信息计算得到子站站点状态信息。

全网变电站状态可视化监视可以实
现电网公司辖区内所有变电站的状态远程可视化，并通过将全网采集到的告警数
据进行分类，采用饼状图形式展示各类告警信息占比。

通过三级电网事件处理机
制，自动收集电网故障时两侧变电站所有的保护动作信息，并通过智能分析自动形成装置级、变电站级和电网级三级分层式故障报告。

3.3安防监控
依据运行经验，开发了视频监控、越界告警、违章识别、电子门禁及远程指导功能，组建了安防监控功能模块。

越界告警功能为在配电室开关柜前后0.6米范围内，有人员闯入发出预警信号，提示远离带电设备。

有检修或操作时，主控室可以设置作业区域解除告警。

违章识别功能主要为安全帽及工装识别，违反劳保穿戴，系统发出告警提示。

远程指导功能主要为，利用旋转摄像头及实时通话对讲设备，在运行人员现场操作设备时，建立现场与主控室远程实时连接，当班主值可以随时监控、指导现场人员正确操作，及时制止违章工作。

视频监控模块淘汰了原模拟监控摄像系统，安装了高清网络摄像头、视频服务器等硬件，通过高清视频传输技术，达到4K画面显示，充分利用LED拼接屏技术，分画面、多方位监控各个配电室电气设备。

3.4基于人工智能的设备状态识别技术
基于人工智能的设备状态识别技术可分为单阶段和两阶段两种方法。

基于两阶段识别技术的典型算法包括R-CNN等，其思路是从原始输配电线路缺陷图片中选出2000个的候选区域，经过缩放到固定大小后，再进行特征提取，因此检测速度比较慢。

基于单阶段的思路是将候选区域的概念去掉，先输入CNN中，生成对应分类数量的张量，对张量进行非极大值抑制，大幅提升了检测速度，作为其典型算法的代表，Yolov5s在识别检测以及准确度方面进行了许多优化，是变电站进行设备状态监测的关键模型之一。

3.5注重无人机巡检数据交换以及分析统计工作
（1）分析数据交换工作。

要想使智能无人机变电站智能巡检体系得以较为科学的建立，那么较为关键的举措就是，使用巡检软件实现与手持器之间的数据交换，而手持器在巡检流程中的主要任务重点则是，发挥引导、提醒、完成情况记载和数据收集等功能。

在有关巡检任务得到落实以后，对现有任务过程的管理规范也就会按照相应流畅需要，切实关注其流程中的安全注意事项，并完成了相
应的检查情况登记表报告，使相关信息得以下到了实际工作开展过程中。

（2）
在巡检管理工作任务完成以后，还需要更新历史数据，准确的上传资料到巡检管
理工作当中，或是保存资料在更新数据库之中。

巡检管理软件还需要实现与生产
管理系统之间的数据交换，并接收工业生产管理所下达的巡查任务，甚至是审核
意见等，其目的就是建立巡查方案、确定巡查目标，而所有环节的数据分析都必
须借助增强无人机巡检功能来进行完成。

然后进行分析计算工作。

（3）智能无
人机变电站每日巡查各项任务，或是各项任务顺利完成的情况，都应当及时输入
在巡查管理数据库当中，以进行实时记录的检查、并得到有关设备工作情况、人
员巡查情况的各类报告，以便判断设备的完好性、以及巡查人员的正常工作状况。

结束语
本文详细论述了一款智能巡检机器人系统的研究和设计。

对系统整体设计、
机器人巡检车体设计做了完整阐述。

随着变电站的智能巡检机器人系统的安全可
靠设计和功能不断完善,以实现变电站巡检任务的标准化、统一化、智能化。

参考文献
[1]包兴.基于人工智能的变电站运检技术研究[J].自动化应
用,2021,(06):99-100.
[2]马东巍,于文强.论智能变电站继电保护调试技术[J].科技创新与应
用,2021,11(17):124-126.
[3]陈大华.智能变电站继电保护安全措施探讨[J].电工材料,2021,(03):63-64.
[4]汤骏.智能变电站继电保护故障信息系统的设计[D].苏州大学,2021.
[5]韩寅.煤矿智能变电站二次设备在线监测的研究[D].西安科技大学,2021.。