楊清喆 葉露艷 馮彥棟

【摘要】AI智能分析與識別技術(shù)、分布式機器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、邊緣計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、激光技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、低功耗技術(shù)，設(shè)計一套智能AI分析傳感器，將設(shè)備在特定成像系統(tǒng)建立特征點進行狀態(tài)自動識別。智能AI分析傳感器具有非接觸式分析與識別特性，支持內(nèi)置電池過渡電源和機柜取電雙電源設(shè)計，即插即用，可不停電施工，不存在集中安裝工期長導(dǎo)致電力業(yè)務(wù)中斷等問題，以適應(yīng)對運行中設(shè)備快速安裝部署和投運的目的。設(shè)計目標(biāo)是基于非接觸傳感技術(shù)實現(xiàn)硬壓板的在線狀態(tài)監(jiān)測，不影響待測裝置的平穩(wěn)、安全運行。新增監(jiān)測模塊與控制面板及硬壓板之間沒有任何物理連接，最極端情況下，即便監(jiān)測模塊發(fā)生異常也不會干擾、破壞硬壓板設(shè)置。故針對在實際工作中遇到的這些情況，對二次設(shè)備進行了研究，研發(fā)一套變電站硬壓板智能監(jiān)測系統(tǒng)，來解決這一問題。

【關(guān)鍵詞】智能;通信技術(shù);監(jiān)測

1.研發(fā)背景

隨著我國電力的快速發(fā)展，供電能力和質(zhì)量要求越來越高。在電力網(wǎng)絡(luò)變電站設(shè)備中，壓板用于設(shè)置系統(tǒng)的某個功能投退，保護壓板是保護裝置聯(lián)系外部接線的橋梁和紐帶， 關(guān)系到保護的功能和動作出口能否正常發(fā)揮作用。

日常變電運維管理中變電管理所（運行人員）的日常工作之一就是對所轄變電站保護定值、壓板進行核查，包括日常定期巡查和不定期專項核查，以確保不發(fā)生繼電保護原因引起的誤動作事故和電網(wǎng)擴大事故。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，運行專業(yè)工作越來越繁雜，班組承載力較大。以110千伏典型變電站為例，壓板總數(shù)1200個左右。再加上數(shù)值型定值、控制字、定值區(qū)，一個地區(qū)電網(wǎng)定值壓板核對總數(shù)是很可觀的。在實際運維管理工作中，運行人員采取逐站逐臺進行核查的方式開展工作，工作量繁重，效率低，出錯風(fēng)險高。

綜上所述，研制一套先進的自動核對監(jiān)測系統(tǒng)，把繁雜的人力核對工作解放出來，節(jié)省核對時間從而縮短巡視周期，確保核對質(zhì)量，實現(xiàn)核對正確率100%的目標(biāo)。本方案通過定制研發(fā)一套電網(wǎng)專用智能壓板監(jiān)測產(chǎn)品，在機柜面板上增加專用嵌入式微系統(tǒng)模塊，24H不間斷在線監(jiān)測硬壓板投退狀態(tài)，實現(xiàn)對硬壓板“在線監(jiān)測、自動比對、智能篩選”，監(jiān)控壓板狀態(tài)、記錄硬壓板數(shù)據(jù)、及時預(yù)警上報，以提升電網(wǎng)安全運行控制和運維管理水平，提高保護適應(yīng)運行方式變化能力，加強保護定值和壓板風(fēng)險管控水平，實現(xiàn)變電站精益化管理和設(shè)備健康安全運行。

2.智能監(jiān)測系統(tǒng)介紹：

系統(tǒng)架構(gòu)包含主要設(shè)備：

A：監(jiān)測主機：主機采用安卓壁掛式，操作簡單小巧，具備定值數(shù)據(jù)維護和管理功能，能夠根據(jù)設(shè)定對被監(jiān)測壓板實現(xiàn)：自動巡查、異常報警、投退作業(yè)監(jiān)護指引功能。

B：信息匯聚單元（無線接收裝置）：通過物聯(lián)網(wǎng)通信模式構(gòu)建無線通道，實現(xiàn)傳感器和主機之間的數(shù)據(jù)通信。

C：智能AI分析傳感器：AI智能傳感器具備全天候在線分析和邊緣計算能力，能夠按照計劃自動執(zhí)行對目標(biāo)的監(jiān)測，通過邊緣計算技術(shù)、圖像分析與識別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，感知被監(jiān)測對象狀態(tài)，并傳回主機。

3.智能監(jiān)測系統(tǒng)特征

初始化 提供系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護與管理功能，包括設(shè)備臺賬定義、圖形維護和模型庫管理。

監(jiān)控主頁 提供人機交互界面，展示保護屏二次壓板、空開實時狀態(tài)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通道、傳感器等采集設(shè)備的運行工況，滾動顯示壓板、空開等設(shè)備的變位信息、異常告警信息。

定值管理 提供變電站保護定值單快速登記管理，支持定值單批量導(dǎo)入、人工錄入，對保護壓板、空開等二次設(shè)備的正常運行狀態(tài)和執(zhí)行二次安措票信息進行記錄維護管理。

智能巡查 監(jiān)護 根據(jù)工作需要定義例行、周期巡查任務(wù)，對保護壓板、空開狀態(tài)進行圖像識別輸出，自動與系統(tǒng)保存的二次設(shè)備正常運行狀態(tài)值進行核對，輸出巡查報告。誤投退壓板及空開等二次設(shè)備即時發(fā)出告警。

異動報警 對保護屏上的壓板、空開等二次設(shè)備進行實時監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時自動推送報警信息到終端設(shè)備。

巡查報表 可根據(jù)年、季、月、周維度定期輸出各種設(shè)備、狀態(tài)、操作、報警報表。

網(wǎng)絡(luò)通信 匯聚裝置支持網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，能夠通過有線或無線方式組網(wǎng)，接收傳感器數(shù)據(jù)匯聚，與主機保持通信。

AI智能傳感器

技術(shù)原理

基本思想是在壓板附近增加非接觸式壓板分析傳感器，新增監(jiān)測模塊與控制面板及硬壓板之間沒有任何物理連接，實時采集數(shù)據(jù)。傳感器采用專用攝像頭背景光系統(tǒng)斜，自動采集圖像、識別壓板、通過邊緣計算技術(shù)判別狀態(tài)。

方案原理：現(xiàn)場應(yīng)用典型配置及外部互操作接口

智能傳感器不依賴環(huán)境光照度，對環(huán)境無亮度要求。被監(jiān)測的壓板矩陣被劃分為兩個區(qū)域，配置兩個傳感器，分別監(jiān)控一個區(qū)域，左側(cè)攝像頭監(jiān)測右側(cè)區(qū)域，右側(cè)攝像頭監(jiān)測左側(cè)區(qū)域，傳感器自動通過邊緣計算進行數(shù)據(jù)融合、重建、消除畸變。

智能傳感器系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸距離近，不出保護室，安全可靠。

結(jié)論：該變電站硬壓板智能監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)，既對設(shè)備管理進一步提升，又提高了現(xiàn)場工作效率，對實現(xiàn)智能化變電站具有至關(guān)重要的意義，其獨有的創(chuàng)新性、實用性、便捷性，使其具有很強的實用性及推廣性。

參考文獻：

《貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司變電站運行管理實施細則Q/CSG-GZPG211002-2015》