摘要：电力系统运行下变电设备安全稳定直接关系到整个变电站工作。随着变电站的智能化发展，设备智能巡检系统的应用转变了传统设备检修的不足。文章通过对智能巡检系统进行分析，探讨变电设备智能巡检系统的应用。
关键词：变电设备；智能巡检；设备巡检；巡检系统
引言
当前变电站巡检主要采用传统的人工巡检方式，这种方式很大程度上依赖于巡检人员的经验水平，受其责任心和技术水平的制约，容易出现设备漏检的情况，存在安全隐患，同时也耗费大量人力成本。迫切需要借助信息化、自动化的技术手段，提供智能巡检工作方式，实时自动巡检运行设备，减少人力成本，提高巡检的工作效率。
1变电设备智能巡检系统概述
该系统提供了一个人机交互界面，使用户可以方便的管理和控制巡检机器人，系统通过网络服务器可以实现对大量机器人的集中管理，同时还具有只控制一个机器人的单机监控端，可以实现多种控制功能，其主要功能包括监控总览、单站管理、任务制定、任务展示、设备告警、机器人告警、数据浏览、用户配置、站点配置等。集中管理系统由变电站端控制系统和省级主控系统构成，站端系统负责对单一变电站的巡检过程进行控制，其控制范围为站内的机器人；而主控系统则负责调控全省的变电站巡检机器人，主要起宏观部署和集中监控和储存作用。
2变电设备智能巡检系统应用优势
第一，巡视频次有保障。智能巡检机器人巡视设备少受天气、人员等因素制约，可按固定周期和路线，对预定的巡视点进行可见光和红外检测，确保巡视点每次都能按时巡视到位。第二，巡视质量高。智能巡检机器人可以对巡视点的仪表读数进行可见光拍照并识别，对越限的读数自动报警；对设备外观进行可见光拍照并远传至有人值守场所；对瓷瓶破裂放电闪络、渗漏油等进行性缺陷实现远方人工识别定位；对设备易发热部位进行红外检测，并自动判别温度超限和报警。第三，实现对个别部位的不间断巡视。如果设备出现严重缺陷，就可以让智能巡检机器人不间断地对缺陷部位进行监控，一旦缺陷继续发展就立即报警，提醒运维人员进行处置，人工巡视就很难做到这一点。第四，可以在不适宜人员巡视的场所进行巡视。因灭弧后SF6气体含有剧毒物质，不适宜人员进入，此时就可以让智能巡检机器人进入故障区域拍照上传，让有关人员掌握现场情况，并采取相应的措施进行处置。
3变电设备智能巡检系统的应用分析
3.1多源异构数据融合整体架构
要对无人值守变电站的设备状态进行准确评估，需对变电站内机器人巡检数据、视频监控数据、主辅系统在线监测数据、安消防监控等数据，按照大数据统一架构规范进行融合，存储在一体化智能巡检集控平台中。多源异构技术的实现需要将来自不同格式、不同时间的巡检计划、机器人上报的海量图像、视频、表计读数、设备温度及固定摄像头、传感装置等终端采集的结构化或非结构化数据进行共享与交换，这就需要一套对应的架构体系使得这些多源异构数据进行融合，实现数据间的互联互通，支撑一体化智能巡检集控平台对变电设备状态信息和运行数据进行深度分析和研判，进而实现缺陷预警和故障预判，提高无人值守变电站的运维管理效率和安全可靠性。多源异构数据融合架构采用主流SOA技术，SOA是一种标准化架构体系，通过设计统一的标准化接口实现不同对象及不同服务之间的调用。数据共享与交换采用XML格式标准，接口通信通过WebService实现，WebService是一种开放的标准化编程体系，可作为多源异构平台间信息交换标准，实现变电站内跨平台数据交互与共享。
3.2任务制定
任务中心可以向机器人发出指令，从而实现例行巡检、全面巡检、定向巡检、特殊巡检等巡检方式。例行巡检是指机器人按照设定好的航线进行巡检的方式，全面巡检是指机器人对变电站中所有的机组进行巡检的方式，定向巡检是指针对特定的机组进行巡检的方式，而特殊巡检则是对机组的某几项指标进行巡检的方式。
通过任务制定中心，可以编制机器人的巡检任务，通过设定机器人的工作状态、工作路线以及关键巡检位置等实现上文中不同形式的巡检。在任务制定完成后，还可以选择执行的方式，有立即执行、定期执行、周期执行三种方式。其中，例行巡检适合第三种，而临时组织的巡检则使用第一种。
3.3表计图像识别
在对机器人拍摄图像进行预处理的前提下，通过对智能巡检机器人云台姿势微调的方式，获取高清目标图像，采用预建模和图像旋转法进行表计识别，其实现过程包括以下内容：第一，基于视觉选择性注意机制的图像预处理。可以利用视觉选择性注意机制，提取显著图和最显著图区域的图像，将其与存储的仪表轮廓特征中的显著区域进行比较，再判断其是否为待识别的目标表计。第二，基于视觉的机器人云台姿势微调。考虑到变电站环境相对复杂，难免存在定位误差、机器人姿态误差、机械误差等，为此要根据图像进行云台姿势的精准微调，使目标仪表居中显示，实现对仪表的精准判读。第三，基于预建模和图像旋转法的指针式仪表识别。可以采用基于预建模和图像旋转法的指针式仪表识别算法，进行仪表图像的预建模；依据建模信息采用旋转匹配的方式进行指针位置检测；再利用插值法进行读数计算。基于图像旋转法的指针位置检测法包括角度搜索区域选取和旋转匹配两个内容，确定正确的角度范围，并以表盘中心为旋转支点，逆时针旋转图像，选取距离最小的角度为指针角度。最后通过拉格朗日插值法计算并获取指针式仪表的示数。
3.4移动端APP
定制终端的性能需满足系统稳定运行，并且符合电网企业的安全管理规定。作业人员分配固定的账号，进入APP中进行操作，辅助进行输电线路的各项巡检作业。只有定制的终端和指定的用户两项条件同时满足时，作业人员才能使用移动APP。移动端APP涵盖输电巡视、检测、检修、工程验收管理、项目管理、缺陷隐患管理等各项基本业务功能，可在现场替代作业指导书和现场记录，使用方便。
3.5红外测温
变电站智能巡检机器人系统既可进行全站设备红外普测，也可针对关键测温点进行精确测温。一方面，通过预先设置多个监测点，机器人可以从多个角度对全站设备进行红外普测，包括变压器、互感器等设备本体以及各开关触头、母线连接头等，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备热缺陷的判别和自动报警。另一方面，运维人员通过在本地监控后台设置，可以利用机器人针对设备发生缺陷后的关键测温点进行定点测温。针对某一测温点，机器人可确保每次都在位置、角度、配置参数方面的高度一致，测温结果的可对比性更强。同时，监控后台可将得到的测温数据整理形成历史分析曲线和多样化的分析报表，方便运维人员诊断分析，保证了测温的精确性和有效性。
3.6基于大数据的设备健康趋势分析
依据设备特性、实时巡检信息、历史巡检信息和历史检修信息，为不同类型的原始数据分配初始权重，应用大数据技术构建设备健康度评估模型，实现状态监控可视化。将当前设备运行状态与历史数据进行大数据比对，预测故障类型和剩余寿命，健康趋势变化、供应商评价等。
结语
综上所述，智能巡检使变电站的运营维护工作变得更加安全和高效，当前智能巡检的应用仍处于初级阶段，大部分巡检机器人只能代替人类完成一些较常规的巡检任务，更加复杂的维修工作仍需要人类进行大量的干预。在日后发展中还应该重点关注变电站智能巡检的创新发展，提高变电运维检修的智能化水平。
参考文献
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