1、变电站智能联合巡检系统研究与应变电站智能联合巡检系统研究与应用用目录CONTENTS背景介绍背景介绍0102试点情况试点情况03 研究方式研究方式04 关键技术关键技术05 总结与展望总结与展望背景介绍背景介绍01背景 介绍2019年，国网设备部组织国网江苏、安 徽电力等17家单位运用高清视频和机器人等先 进手段开展了远程智能巡视系统试点建设工作，初步实现了表计免抄录、数据自动分析比对、外观异常自动识别等功能，对提升运维人员 巡视质量起到了重要辅助作用。为认真贯彻国 网工作部署，推动人工智能技术与运维检修核 心业务深度融合，构建变电站智能联合巡检体 系，提升运维人员工作效率和质量，强化设备 状
2、态管控力，决定开展变电站智能联合巡检系 统研究与应用。背景介绍背景介绍典型缺陷图像识别算法典型缺陷图像识别算法集集中验证中验证2019年8月30日，由国网公司设备部组织，国网江 苏公司、中国电科院和国网电科院承办的首届变电专业 设备典型缺陷图像判识别算法集中验证大赛在江苏南京 成功举办。国网设备部、27家省公司、中国电科院、国 网电科院以及部分图像识别技术研发公司参加了此次集 中验证活动。本次集中验证的目的是检验各单位图像识别模型训 练成果，评估应用图像识别技术发现设备外观类缺陷的 可行性，推动人工智能等新技术在变电站的落地应用，为推进远程无人化高清视频和机器人联合巡检进行技术 储备。验证活动
3、分远程云平台图片验证和东善桥变电站 现场巡检图片两部分进行，共计验证缺陷图片32000余张，涵盖鸟巢、外壳破损、表盘读数异常、硅胶筒破损、部件表面油污、挂空悬浮物等25大类常用缺陷。经过 激烈角逐，江苏、山西、山东、冀北、甘肃、吉林、新 疆、安徽获得本次集中验证活动的前八名。变电站智能联合巡检系统变电站智能联合巡检系统设备实时监控设备实时监控实时展示高清视频和机器 人巡视画面，远程查看设 备运行状态、运行环境、现场人员行为和消防安防 状况。实现远程智能巡视 全覆盖。设备自动巡视设备自动巡视按照预制巡视路线自主执 行巡视任务。巡视类型应 包括例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视、专项巡视、自 定义巡视等
4、5类。具备变电站设备状态识别 和判别功能，可识别10类 设备缺陷、7类安全风险以 及4类设备运行状态。智能判、识别智能判、识别接到主设备遥控预置、主辅设 备变位、主辅设备监控系统越 限、告警等信号后，根据配置 的联动信号和巡视点位的对应 关系，自动生成视频巡视任务。系统智能联动系统智能联动关键技术要点关键技术要点试点情况试点情况02国网安徽电力国网安徽电力（一）试点变电站（一）试点变电站芜湖公司220kV无为变，包括220kV、110kV、35kV三个电压等级，220kV及110kV设备均为户外敞开式设备，35kV设备为JYN1-35 型开关柜。（二）主要做法（二）主要做法对全站全面巡视点位进
5、行梳理，将生产任务巡视卡内容量化成机器巡 视的点位指标、巡检手段和智能分析算法；再结合变电站当前前端设 备分布情况，通过对不满足和未覆盖点位进行前端摄像机与装置改造，完成巡视点位全覆盖，辅助运维人员远程巡视。（三）试点成果（三）试点成果机器代人，降低运维人员工作负荷；自动巡视，提升变电巡视工作效率；巡检信息颗粒度细化，巡检报告支撑内容进一步精益化。国网北京电力公司国网北京电力公司（一）试点变电站（一）试点变电站220kV王四营站，包括220kV、110kV、10kV三个电压等级，220kV及110kV设备均为户外敞开式设备，10kV设备为开关柜。（二）主要做法（二）主要做法在王四营变电站搭建机
6、器人房，开关室铺设巡检轨道，室外架构区建 设轮式机器人行走道路，机器人巡检盲区架设巡检摄像头，机器人和 摄像头协同运作，建立联合巡检系统平台，从而达到巡检区域全覆盖、联合巡检的目的。（三）试点成果（三）试点成果全面替代人工例行巡视；与变电辅助系统关于电力设备信息进行数据 交互，从而实现了电网资产信息的共享和追溯，优化了设备管理成本；对特定缺陷进行自动识别，自动发出告警。（一）试点变电站（一）试点变电站220kV园田变，已有1台户外轮式机器人、2台户内挂轨机器人。国网福建电力国网福建电力（二）主要做法（二）主要做法新增防火墙装置1套、服务器3台（机器人联合控制系统服务器、智 能异物识别系统服务器
7、、辅控系统联合巡检智能分析服务器）及机器 人巡视路线道路完善。建设联合巡检系统1套，在已有的辅助监控系统功能基础上新增智能缺陷识别功能。（三）试点成果（三）试点成果通过联合巡检，220kV园田变现场人工巡视由每月4次减少为每月2 次，设备外观、表计抄录、红外测温等可由高清视频加机器人全面替 代人工完成。国网河北电力国网河北电力（一）试点变电站（一）试点变电站国网河北保定供电公司110kV留村站，变电站为平面布置，包括110kV、10kV二个电压等级。（二）主要做法（二）主要做法通过变电站布设智能巡检机器人，在现有设备上加装先进传感器和高 清摄像头等，对变电站设备、设施的环境量、物理量、状态量、
8、电气 量进行全面采集，实现变电设备状态全面感知。（三）试点成果（三）试点成果实现了实时设备监视、自动巡视、智能缺陷识别功能，实现系统间的互联互通。国网河南电力国网河南电力（一）试点变电站（一）试点变电站圣临500千伏变电站共有500千伏、220千伏、66千伏、10千伏四个 电压等级，500千伏设备为室外HGIS设备，220千伏为室外GIS设备，66千伏设备均为户外敞开式设备，10kV设备为室内开关柜。（二）主要做法（二）主要做法通过变电站布设智能巡检机器人，在现有设备上加装先进传感器和高 清摄像头等，对变电站设备、设施的环境量、物理量、状态量、电气 量进行全面采集，实现变电设备状态全面感知。（
9、三）试点成果（三）试点成果联合巡检平台对巡检系统获取任务，在平台进行关联方案，重新创建 联合巡检方案，优化巡检路径和方式，整合巡检结果数据，并进行对 比分析。（一）试点变电站（一）试点变电站哈南500kV变电站于2008年投运，共有500kV、220kV、35kV和10kV四个电压等级。（二）主要做法（二）主要做法利用原有智能巡检机器人，加装室内机器人和高清摄像头等，实现变 电站设备、设施的全覆盖巡检。国网黑龙江电力有限公司国网黑龙江电力有限公司（三）试点成果（三）试点成果实现数据采集、故障缺陷智能诊断、功能，应用物联网技术，模块可扩展，升级安防和消防功能。国网湖北电力国网湖北电力（一）试点变
10、电站（一）试点变电站木店变为220kV变电站，站内分布有220kV设备区域、110kV设备区 域、10kV设备区域、主变设备等。220kV及110kV设备均为户外敞 开式设备，10kV设备为KYN28A-12型开关柜。（二）主要做法（二）主要做法加强对变电站保护屏、生产设备、生产环境的多维度高清远程智能巡 视，支持设备远方操作和视频确认，调度动作、异常、故障、事故视 频录像联动分析，提高智能巡检设备的稳定性、设备异常的识别率，全面提升智能巡检精确度和智能化水平。（三）试点成果（三）试点成果实现设备渗漏油识别、异物识别、柜门异常开启识别、设备倾斜识别功能，实现系统间的互联互通，实现设备状态异常跟
11、踪。研究方式研究方式03机动性强，巡检覆盖范机动性强，巡检覆盖范围围广，广，可可以覆以覆盖盖绝大绝大部部分的分的变变电站电站设设备备。巡检功能多，可以实现巡检功能多，可以实现可可见光见光、红外红外成成像巡像巡检检，及，及设设备声备声音音拾取。拾取。设备特点分析设备特点分析抄录精度高，识别准确抄录精度高，识别准确，测温测温精精确，确，一一致性致性好好。恶劣环境适应能力强，恶劣环境适应能力强，巡巡检效检效率率高，高，节节省人省人力力。机机 器器 人人实时性好，可以实时捕实时性好，可以实时捕捉捉设备设备运运行状行状态态。布置灵活，可以安装在布置灵活，可以安装在狭狭小、小、封封闭等闭等区区域，域，覆覆
12、盖更盖更全全面。面。设备特点分析设备特点分析覆盖大范围设备区域需覆盖大范围设备区域需要要布置布置的的数量数量较较多多。可以同时开展多个设备可以同时开展多个设备的的巡检巡检工工作，作，巡巡检效检效率率高。高。高高 清清 视视 频频变电站智能变电站智能联合巡检联合巡检机器人巡检机器人巡检确定巡检模式确定巡检模式高清视频巡检高清视频巡检2020年，认真贯彻国网工作部署，根据变电五通运维细则、特高压交流 变电站远程智能巡视系统建设方案中关于设备巡视的要求，利用室外巡检机器 人、高清视频以及主辅设备监控系统完成巡视的全部工作，推动人工智能技术 与运维检修核心业务深度融合。亮点介绍亮点介绍1、综合设备优势
13、，互相补缺；、综合设备优势，互相补缺；2、充、充分分利用利用已有已有设备、设备、控控制建制建设设成本；成本；3、合理资源分配，巡检效率最大、合理资源分配，巡检效率最大化化。主辅设备全面监控主辅设备全面监控站端以智能巡检功能为核心，集成变电站室外机器人、高清巡检视频、主辅设备监控系统，全面监测 设备运行情况，巡视主机下发控制、巡视任务等指令，由机器人主机和视频主机分别控制机器人和摄像机开 展室内外设备联合巡视作业，将巡视数据、采集文件等上送到巡视主机；巡视主机对采集的数据进行智能分 析，形成巡视结果和巡视报告，及时发送告警。同时具备实时监控、与主辅监控系统智能联动等功能。主站采用大数据技术，实现
14、对本单位范围内机器人、视频监控进行管理，并集成和转发本单位范围主 设备数据、辅助设备运行监控数据。系系 统统 架架 构构 设设 计计变电站智能联合巡检体系变电站智能联合巡检体系巡检对象巡检对象巡检内容巡检内容巡检系统巡检系统设备名称设备名称作用作用主变、刀闸、断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器组数值读取、测温机器人巡检系统室外机器人室外设备巡检二次屏柜、开关柜、室 内设备数值读取、测温高清视频巡检系统高清视频室内设备巡检主变、刀闸、断路器、避雷器、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器组外观和异物识别 快速表计读取 快速状态分析补充室外机器人盲点，一键顺控双确认和异常联动辅
15、助设备消防、安防、环境监测、照明控制、在线监测等智能辅助监 控系统辅助设备辅助监控主设备一二次主设备主监控系统主设备主设备监控资源分配原则设计资源分配原则设计现有设备再利用现有设备再利用智能巡检机器人智能巡检机器人一键顺控摄像头一键顺控摄像头工业电视摄像头工业电视摄像头巡检流程设计巡检流程设计123任务 管理执行巡检自动运行自动抓拍智能识别巡检记录异常报警巡检报告分析研判实时数据21任务类型多样化制定自动生成 巡检策略12巡检 结果关键技术关键技术04一、智能图像识别一、智能图像识别目前，智能巡检机器人和高清 视频图像识别主要包括指针类 表计、数字类表计、电气状态 指示、机械状态指示四类，局
16、限于对位置状态或数值的检测，缺乏对设备本身及环境状态的 检测与识别。基于智能过曝/欠 曝、改进爬坡算法等图像处理 技术，模式识别、对称性特征 提取、轻量化卷积神经网络、自适应二值化算法等图像识别 算法，结合现场设备特点及分 布情况，开发针对性识别算法，可进一步深化图像识别应用。二、多系统融合二、多系统融合将智能巡检机器人系统、高清 视频系统、一键顺控系统、主 辅设备监控系统有机融合，优 势互补，实现变电站室内外一 二次设备的100覆盖巡检，实 现各系统间的智能联动，接收 到调度数据网I、II区主辅设备 变位、告警信号，按照任务分 配启动相应机器人或高清摄像 头开展巡检工作，快速反馈巡 检结果到
17、后台。机器人机器人高清视频高清视频总结与展望总结与展望05国网公司组织的一系列国网公司组织的一系列试试点工点工作作，为，为联联合巡合巡检检系统系统的的研究研究和和应用应用提提供供 了足够的样本和丰富的了足够的样本和丰富的经经验，验，明明确了确了智智能巡能巡检检技术技术的的发展发展方方向向。通过研究各种巡检系统通过研究各种巡检系统的的特点特点，确定确定了了联合联合巡巡检系检系统统的实的实现现方式方式及及关关键技键技术。术。总结总结通过对联合巡检关键技通过对联合巡检关键技术术的研的研究究，进，进一一步增步增强强联合联合巡巡检系检系统统的缺的缺陷陷、隐患识别能力及数值识隐患识别能力及数值识别别的准的
18、准确确率。率。将研究应用到试点变电将研究应用到试点变电站站中，中，大大幅提幅提升升巡检巡检工工作效作效率率，达，达到到减员减员增增效效 的目的。的目的。下一步工作计划下一步工作计划（一）深化智能联合巡检关键技术（一）深化智能联合巡检关键技术研研究究以问题为导向，着眼于解决工作中的实际问题，有针对性地深化智能 联合巡检关键技术的研究，尝试将变电站设备无人机巡检整合到联合 巡检系统中。（二）开展深入试点应用（二）开展深入试点应用在试点变电站深入开展智能联合巡检系统应用，辅助人工开展日常运维工作，减轻一线员工劳动负担，提质增效。（三）完善智能运检体系建设（三）完善智能运检体系建设从规程、规范、标准、
19、制度多个方面逐步完善智能运检体系建设，使智能联合巡检系统应用规范化。变电站设备无人机巡检变电站设备无人机巡检采用小型多旋翼高精度航测无人机，具备厘 米级导航定位系统和高性能成像系统，集成 全新RTK模块，RTK模块下备有高灵敏度GNSS系统，保障在弱信号环境仍能稳定飞行。定位系统支持连接D-RTK 2 高精度 GNSS 移 动站，可通过4G 无线网卡或WiFi 热点与 NTRIP（通过互联网进行RTCM网络传输的协 议）连接。能够提供精准的位置信息，实现 自主飞行。续航时间约30min悬停精度（RTK）垂直：0.1m水平：0.1 m图传方式数图一体2.4G/5G云台可转动范围俯仰：-90至+3
20、0CMOS1英寸CMOS，2000万有效像素有效画幅54723648图传分辨率1080P变电站设备无人机巡检变电站设备无人机巡检巡检线路规划：从五个角度拍摄变电站，实 时建立变电站内精细三维模型，通过三维模 型熟知变电站内设备分部情况，规划巡检对 象及巡检顺序，生成巡检序号列表。无人机巡视以低空飞行为主，巡检前应俯视 拍摄整体变电站情况。主要针对人工巡检在 不登高的情况下对构支架、设备金具、绝缘 子及绝缘子串、避雷器、流变、母线、主变、压变、避雷针、周边隐患、站房顶面进行无 死角精确拍照。变电站设备无人机巡检变电站设备无人机巡检无人机获取高清图像后，目前采用后期识别 专业人员图像，对每张图片进行疑似缺陷判 别，标注后提交给项目管理单位。飞巡过程中，利用自主飞巡软件记录飞行过程中的拍照点和飞行辅助点GPS坐标并生成 具有复飞性的航线。谢谢 谢谢
