變電站智能運維產品

解決方案

一、一鍵順控產品

1、開關柜視頻識別裝置

為響應國家電網公司“電力物聯網智慧變電站”試點建設思路、《國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施（修訂版）》、《變電站一鍵順控改造技術規范（試行）》（運檢一〔2018〕63 號）文件，文件針對變電站提出了一鍵順控、智能五防、視頻雙確認設備的硬件要求、技術參數、功能、試驗等方面的技術要求以及攻關項目落地實施，本公司開發研制出一套開關柜視頻識別裝置，該產品適用于監控10kV及以上電壓等級開關柜斷路器手車室隔離手車運行狀態、識別并確認手車工作/試驗位置的到位情況以及電纜室接地開關位置狀態。各項性能指標完全滿足智慧變電站的運行要求。

產品簡介：該裝置由開關柜視頻識別裝置主機、隔離斷口監控攝像機、雙確認測量攝像機、接地開關監控攝像機和智慧視覺識別系統，共五部分組成。雙確認測量攝像機安裝在高壓開關柜中間層的手車室，當接收到智慧視覺識別系統發送的調控指令時執行任務，如啟停拍照，并將視頻傳輸至主機；隔離斷口監控攝像機同樣安裝在中間層的手車室，用于實時傳輸隔離手車的運行情況；接地開關監控攝像機安裝在電纜室，用于監控接地開關分合閘位置情況；智慧視覺識別系統安裝于本地主控電腦上，用于在線查看開關柜內動態，以及發出定位啟停等指令；主機作為整套系統的大腦，安裝于高壓開關柜上層的儀表室，依據來自雙確認測量攝像機的視頻判斷手車到位情況，并將手車實時位置和到位情況發送給智慧視覺識別系統并上傳至后臺。

 硬件性能指標

u 智慧視頻監控裝置主機參數

表 1.1開關柜視頻識別裝置主機參數

u 攝像機參數

表 1.2 攝像機參數

2、隔離開關雙確認系統

用途：近年來，我國電網經歷了高速發展，變電站數量大幅增加。傳統的運檢模式已經無法滿足電力生產需求，因此國家電網對“一鍵順控”的關鍵技術開展研究及試點。一鍵順控是指應用自動控制技術、傳感和物聯網技術、狀態自動識別和智能判斷技術，將繁瑣、重復、易誤操作的傳統人工倒閘操作模式轉變為操作項目軟件預制、操作任務模塊式搭建、設備狀態自動判別、防誤聯鎖智能校核、操作步驟、鍵啟動、操作過程自動順序執行的自動模式。適用于35kV及以上電壓等級變電站的敞開式隔離開關。

實現一鍵順控的關鍵，是實現各類高壓開關位置信號的準確判別。根據《Q/GDW1799.1-2013國家電網公司電力安全工作規程變電部分》第5.3.6.6條規定，設備操作后位置檢查應以設備各項實際位置為準，無法看到實際位置時，應通過間接方法，且至少有兩個非同樣原理或非同源的指示同時發生對應變化、所有已確定指示均同時發生對應變化才能判定分合閘是否到位，即需要實現開關位置的“雙確認”。

2.1視頻雙確認

產品簡介：本系統采用智能視頻監測法，將智能視頻監控技術應用于高壓隔離開關中，即采用視頻編解碼技術、圖像智能分析技術、計算機網絡和通信技術等技術方法，研制高壓隔離開關的智能視頻分析系統，對隔離開關狀態信息進行可視化視頻監控，然后，再通過圖像處理手段自動識別出隔離開關的分合閘狀態。

          通過對隔離開關兩臂設置標識貼，測量分合閘狀態時標識點的坐標判斷分合閘位置是否到位，并給出開關量信號輸出到一鍵順控主機，實現對隔離開關的一鍵順控雙確認。適用性非常高，安裝簡便。

表1.3 技術指標

 2.2姿態傳感器雙確認

產品簡介：本系統用于高壓開關設備分合閘時，應用姿態傳感器在線感知高壓開關設備分合閘運行姿態，準確測量高壓開關分合閘角度、判別分合閘狀態，自動上傳至上層網絡系統，作為高壓開關的第二位置判據，是調控一體化的重要數據支撐，提前判斷操作機構及傳動部件的運行狀態，提高操作可靠性，提升高壓開關操作自動化、智能化水平。適用于35kV及以上電壓等級變電站的敞開式隔離開關。

二、在線監測產品

1、無線電力測溫

用途：傳統的溫度測量方式周期長、施工復雜，效率低，不便于管理，發生故障時要耗費大量的人力物理排查和重新鋪設線纜。而在特定場合下監測點分散、環境封閉或有高電壓，很多測溫方式無法實現測量工作。采用超高頻RFID高精度溫度傳感芯片，利用RFID技術實現的無源無線測溫系統，直接接觸并固定在被測物體表面，可實現實時有效的設備溫度監測、數據報警、數據記錄與分析等功能。

產品簡介：主要由無源 RFID 溫度傳感器、無線管理機等構成，可以在大范圍內實現設備溫度的無線監測，對設備運行狀態中的溫度數據進行遠程監控和記錄。實時獲取接觸點溫度并上傳至后臺，當檢測到溫度異常時輸出告警信號。適用于10kV以上等級開關柜主回路、變壓器、刀閘等關鍵設備在線測溫，亦適合在高電壓、大電流的環境中使用。

表2.1 技術指標

2、開關柜局放及溫濕度在線監測

用途：適用于10kV及以上電壓等級開關柜內部局部放電和溫濕度在線監測。能實時顯示各個監測點局部放電數值，確定放電點相對位置，必要時給出報警，及時發現開關柜的絕緣缺陷。

產品簡介：該產品配置特高頻、超聲波、地電波傳感器，用于獲取高壓電氣設備內部局部放電信號，能實時顯示開關柜內各監測點局部放電數值，為評估開關柜設備絕緣、老化水平提供判據；配置溫濕度傳感器，實時采集柜內溫濕度數據。當以上采集到的信號發生異常時，輸出報警信號并上傳至主機及后臺系統。

功能特點：

1）信號處理功能：傳感器感應到的放電信號，經過降噪處理后，由局放采集器進行信號采集處理，再通過485總線方式將數據上傳至上位機。

2）遠程測量功能：系統將各監測單元安裝于開關柜儀表室，在監控主機上可通過監測軟件實時監測各測點的放電信息。

3）實時數據顯示及查詢功能：軟件界面上可以顯示多個測量通道的實時數據，并能查看相關歷史數據等信息。

4）譜圖顯示功能：系統軟件可以對譜圖可以進行設置，方便用戶對數據的診斷。

5）良好的抗干擾功能：系統具有硬件和軟件濾波，大幅度降低背景噪聲影響。

6）報警功能：系統具備實時報警功能及報警查詢功能。

7）平臺對接功能：如有需要，系統具備與其他平臺對接功能。 

表2.2 技術指標

3、真空斷路器機械特性在線監測

用途：真空斷路器是電力系統重要元器件之一，但由于機械結構或二次元件等故障原因常引發非計劃停運，操動機構和傳動系統的故障以及電氣控制及輔助回路的故障是造成斷路器拒動、誤動和特性劣化等故障的主要原因。因此，對斷路器進行機械特性在線監測，評估斷路器工作狀態，是十分必要并且具有良好經濟效益的。

產品簡介：在原有斷路器操動及傳動機構上，通過加裝傳感器以實現對斷路器的機械特性狀態參量的監測。采用弧線傳感技術將數據傳輸至后臺服務器，實時監測真空斷路器的分合閘時間、速度、行程，繪制分合閘電流曲線，可診斷斷路器的磨損、老化變形等情況，在線監測斷路器健康狀況，達到狀態評價的效果，對真空斷路器壽命進行有效管理。

可監測數據：

● 斷路器分、合閘線圈電流波形

● 斷路器分、合閘時間

● 儲能電機電流

● 儲能時間

● 動作行程波形圖

● 斷路器分合閘狀態和儲能狀態

表2.3 技術指標

 產品特點：

1）安全。本方案電流傳感器采用非接觸式安裝，對控制回路本體無影響。電壓監測采用裝置內外雙層保護措施，外部有明顯的保護和分斷點。

2）可靠。本方案使用的監測裝置，傳感器均通過嚴格的環境適應性試驗。

3）先進。監測上采用分/合閘線圈電流檢測技術；評估上采用波形分析、序列分析、相似性分析、智能分析等方法；應用上采用在線監測，自動評估的方式。

三、智能運檢產品

1、智能綜合輔助系統

用途：為實現變電站無人值守改造，公司開發出變電站智能綜合輔助系統，通過多種生產輔助系統的高度集成，有利于遠方人員對站內狀況的全方位掌控，加強對變電站的日產運行管理，提高監管質量和工作效率，降低維護成本。

產品簡介：該系統以實時狀態采集、智能分析管理、故障即時預警、遠程聯動控制為目標，通過運用物聯網技術、信息采集技術、控制技術、軟件技術等智能技術，依靠現場采集設備+監控主機+云端平臺三者結合，構建可視化、可控制、可預防、可管理的維護方式。實現設備測溫、除濕機監控、空調監控、溫濕度監測、入侵檢測、門禁管理、漏水監測、六氟化硫監測等管理功能。通過安裝智能插座和智能開關，實時監視空調、風機、除濕機等設備的運行狀態，并實現遠程開關機的控制，對各項參數設置多級告警。為變電站的運行狀態提供準確的分析信息，為維護方案的決策提供技術支持，為異常故障提供高效的告警通知，以此確保電力系統故障能得到及時處理，運維人員及設備安全得到可靠保障。

效益分析

1.安全效益：及時發現環境及設備運行隱患，防止越權出入和非法入侵隱患，對違規操作報警，提高設備安全運行管理；

2.社會效益：新產品新技術應用，提升員工技術能力，提升電網安全、經濟運行管理水平，提高供電可靠率；

3.經濟效益：自動監控設備運行環境，減輕運行管理勞動強度，提高工作效率，減員增效。

2、電纜溝環境綜合監測

用途：電纜溝水淹、火災事故頻發，容易造成重大損失，本系統可對電纜溝進行有效的環境實時監控管理。

產品簡介：該產品可以將水位、溫度、氣體等參數以數據、視頻圖片的形式反饋給監控平臺，使得工作人員可以實時了解電纜溝運行環境。

有以下五大特點：

1.水位監測：有效避免電纜長期浸泡，對電纜溝內水位進行全天候監測。

2.氣體監測：對有毒有害氣體進行有效監測（如CO，CH4，NO等氣體）可有效避免因此造成的傷亡和爆炸事故。 

3.火災監測：對電纜溝溫濕度和煙霧進行監測，可有效提前預防火災事故發生。 

4.超長續航：產品采用低功耗設備，電池可使用3年以上。 

5.安裝便捷：現場安裝無需布線，無需停電，安裝環境適應性強。

3、變電站智能巡檢

用途：為了能夠實時掌握現場設備的運行情況，減輕變電運維人員的巡視任務，提高巡視效率。開發變電站智能巡檢系統，可實現全面巡檢覆蓋和多站集中管控，顯著提升變電站自動化、智能化水平。

產品簡介：該系統利用室外（內）巡檢機器人，整合電力設備檢測技術、多傳感器融合技術、模式識別技術、導航定位技術及物聯網技術等，實現變電站全天候、全方位智能巡檢和監控。可對站內設備開展可見光巡檢，主要包括站內一次設備的外觀、狀態指示和表計讀數等；開展紅外測溫，對設備本體、套管瓷瓶、導電臂、引流線、引線接頭、末屏等易發熱處進行紅外測溫，巡視結果自動生成、整理、儲存，異常情況發出報警信號。將巡檢機器人及采集到的的數據與綜合管理平臺對接，實施統一管控，支持遠程查看信息和實時監控。

電力巡檢機器人可搭載各種傳感設備，如局放監測、溫濕度傳感器、紅外熱成像、氣體檢測、監控球機等多種前端設備。預先設置多個監測點，從多個角度對全站設備進行整體性掃描式溫度局放采集。系統能夠對變器、互感器等設備本體以及各開關觸頭、母線連接頭等的溫度進行檢測。并采用系統分析，溫差對比、歷史趨勢分析等手段，對設備各項數據進行智能分析和診斷，實現對設備熱缺陷的判別和自動報警。有以下三個特點：

1、自主巡檢

運行人員根據巡檢時間、周期、路線、目標、靈活進行任務定制,機器人按照定制任務進行自主巡檢。    

2、定點巡檢

運行人員選擇部分設備進行巡檢，系統自動生成最佳巡檢路線并執行定點任務。    

3、遙控巡檢

運行人員通過后臺手動控制界面，控制機器人執行巡檢任務。

室內巡檢機器人，與傳統的人工巡視相比，由于變電站人工巡視質量受運維人員工作經驗等客觀因素影響較大，智能巡檢機器人補了人工巡檢的缺陷和不足，極大的保障了巡檢的客觀性、可靠性。同時，將紅外測溫與機器人巡檢系統相結合，選取最佳測溫角度，實現紅外精確測溫全覆蓋。通過整合電力設備非接觸監測技術、多傳感器融合技術、模式識別技術等，全方位監視運行設備，彌補常規監控死角，實現對變電站室內設備的全方位、全自主智能巡檢和實時監控。

可檢測：開關柜設備外觀、斷路器（手車）位置指示，機械指示與電氣指示、運行信息顯示、帶電顯示裝置指示、設備指示狀態、柜面表計讀數、室內溫濕度、柜面二次設備狀態。

 表3.1 技術指標

4、變電站站用電智能監測控制系統

用途：基于變電站站用電設備耗電量大，負荷波動影響電網安全運行；用電需要人工管理，缺少對站用電能效評估及靈活的管理模式。開發變電站站用電智能監測控制系統，評估變電站用電情況，可實現用電監測，提高電能利用效率，降低變電站能耗。

產品簡介：該系統在自主開發智能電表、智能插座等多種能效終端和智能網關的基礎上，對變電站站用電的監控網絡、節能技術及參與電網負荷調控方法進行深入研究，提出一種需求響應機制與算法，完成需求響應潛力計算與站用電負荷精準控制，并建立以手app/web為終端的遠程變電站站用電智能監控網絡，實現高壓室、主控室及值守室的用電設備監控與能效管理。

四、智慧消諧產品

1、全息感知與主動消諧裝置

用途：實現變電站電壓互感器( potential transformer，PT)柜運行信息的全息感知，由在線監測裝置、視頻監控裝置及綜合控制單元組成。包括母線過電壓異常信號采集及典型波形分析研判，超聲波、地電波、特高頻局部放電在線檢測，溫濕度信息、避雷器動作次數及泄露電流在線監測，并對隔離手車運行情況實現視頻監控，對系統產生的鐵磁諧振進行主動消諧。

有以下六大功能：

1）過電壓監測，可實現操作過電壓、諧振過電壓等典型波形監測及分析研判；

2）局部放電檢測，可實現超聲波、地電波、特高頻開關柜局放檢測；

3）溫濕度監測，可實現柜體內溫度、濕度在線實時監測；

4）避雷器運行情況監測，可實現避雷器動過次數及泄露電流在線監測；

5）視頻監控，可實現隔離手車視頻監控，實時查看手車運行情況；

6）智能消諧，對系統產生的鐵磁諧振進行快速有效地檢測和消除。