變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要：變電站在電力系統(tǒng)中具有變換電壓等級、匯集和分配電能、控制電能流向等作用。作為電網(wǎng)輸送電能的重要環(huán)節(jié)，變電站的安全穩(wěn)定運行直接影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性。變電站內(nèi)存在大量變壓器、斷路器、刀閘、電容器、電抗器和消弧線圈等電氣設(shè)備，其安全可靠運行是變電站安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；智能檢修；設(shè)計1檢修工作存在的問題目前變電設(shè)備檢修工作主要存在如下問題。（1）檢修人員技能水平參差不齊。變電設(shè)備種類、數(shù)量繁多，檢修人員需掌握大量變電設(shè)備檢修方法，且由不同廠家生產(chǎn)的同一類型設(shè)備檢修工序和工藝標準也存在差異，檢修人員全部掌握相關(guān)設(shè)備檢修方法存在一定客觀難度，導(dǎo)致檢修人員技能水平存在差異，難以保障檢修質(zhì)量。（2）檢修計劃缺乏自動管理。變電設(shè)備檢修類型、周期各不相同，目前生產(chǎn)管理系統(tǒng)檢修計劃編制主要依靠人工完成，工作量大。生產(chǎn)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的信息共享和數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用程度不高，存在計劃編制遺漏導(dǎo)致設(shè)備超期檢修的隱患。（3）檢修方案缺乏智能管理。目前，制定變電設(shè)備檢修方案時需依靠人工查詢設(shè)備運維狀況、缺陷狀況、歷史檢修狀況等數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢修類型、檢修規(guī)范確定檢修方案。檢修方案質(zhì)量對編審人員技術(shù)技能水平和責(zé)任心依賴程度高，工作質(zhì)量難以保障且工作效率低，缺乏對生產(chǎn)管理系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的綜合智能應(yīng)用，缺乏典型檢修方案數(shù)據(jù)庫管理、自動引用和針對性完善功能。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)設(shè)計原則是利用站內(nèi)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)全面反映設(shè)備當(dāng)前運行狀況，為設(shè)備檢修作業(yè)提供支持。變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)打破了以往各個數(shù)據(jù)系統(tǒng)間獨立的狀態(tài)，采用多種交互方式融合站內(nèi)多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)。變電站目前使用的智能系統(tǒng)主要有SCADA系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。SCADA系統(tǒng)集中收集變電設(shè)備運行核心數(shù)據(jù)，可實時展示變電設(shè)備運行狀況，該系統(tǒng)通過正反向隔離裝置與變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。在線監(jiān)測系統(tǒng)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過防火墻接入到變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)。在線監(jiān)測系統(tǒng)主要收集油色譜、主變套管電容量及介損、超高頻局放、環(huán)境在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，而生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要包含設(shè)備檢修計劃、工作票信息、設(shè)備臺賬和缺陷記錄等數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)功能設(shè)計3.1檢修計劃智能管理按南方電網(wǎng)《電力設(shè)備檢修試驗規(guī)程》規(guī)定需對變電設(shè)備開展周期性規(guī)范化檢修。變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，從生產(chǎn)管理系統(tǒng)中獲取設(shè)備運行年限、歷史檢修記錄、歷史缺陷記錄、設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行綜合評價，自動生成年度、月度變電設(shè)備檢修計劃，對需要停電檢修的設(shè)備則自動生成年度、月度停電計劃。該系統(tǒng)每月自動統(tǒng)計年度、月度變電設(shè)備檢修計劃完成情況，滾動編制下月月度變電設(shè)備檢修計劃。3.2檢修方案智能編制變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)建有檢修方案庫，囊括了各類型規(guī)范化檢修典型方案以及設(shè)備消缺檢修典型方案。該檢修方案庫具備修編、擴容功能，方便檢修人員定期開展檢修方案的修編擴容工作。檢修方案主要包含檢修對象、檢修任務(wù)、臺賬信息、歷史缺陷記錄、歷史檢修記錄、工序工藝要求、備品備件等內(nèi)容，防止發(fā)生工作疏漏。該系統(tǒng)生成年度、月度變電設(shè)備檢修計劃后，針對每項檢修任務(wù)智能關(guān)聯(lián)推送對應(yīng)的檢修方案，經(jīng)管理人員確認后即可派工執(zhí)行。當(dāng)變電設(shè)備發(fā)生缺陷，該系統(tǒng)在生成設(shè)備消缺檢修任務(wù)的同時可智能推送設(shè)備消缺檢修方案，指導(dǎo)檢修人員開展消缺工作。3.3檢修預(yù)演針對變電站變電設(shè)備檢修作業(yè)，變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)可提供設(shè)備零部件級的檢修預(yù)演3D視頻。AR移動作業(yè)平板根據(jù)具體檢修任務(wù)可從該系統(tǒng)調(diào)取對應(yīng)的設(shè)備檢修流程預(yù)演視頻。檢修預(yù)演視頻包含檢修對象、檢修任務(wù)、備品備件、零部件展示、拆解工序、安裝工序、調(diào)試工序、試驗工序、整組傳動工序等內(nèi)容，同時展示作業(yè)風(fēng)險點及控制措施、相關(guān)作業(yè)標準等內(nèi)容，實現(xiàn)了檢修前的技術(shù)培訓(xùn)及檢修過程的技術(shù)指導(dǎo)。4系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4.1AR作業(yè)支持技術(shù)AR技術(shù)是一種實時計算攝影機影像的位置、角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，利用該技術(shù)可以實時將真實的環(huán)境和虛擬的物體同時疊加到同一個畫面進行呈現(xiàn)。變電設(shè)備AR作業(yè)支持技術(shù)的實現(xiàn)建立在變電站三維建模的基礎(chǔ)上。作業(yè)過程中檢修人員手持AR移動作業(yè)平板聚焦檢測到檢修設(shè)備后，可將設(shè)備以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以AR技術(shù)進行展示，實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的疊加可視化。檢修人員可在現(xiàn)場通過AR移動作業(yè)平板實時查看變電設(shè)備的臺賬、運行數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)原理以及檢修工作危險點等信息。當(dāng)檢修人員對變電設(shè)備結(jié)構(gòu)原理不熟悉時，可通過AR移動作業(yè)平板進行三維零部件級模型AR檢修預(yù)演，展示設(shè)備的拆解、安裝、調(diào)試、試驗、整組傳動等工序、工藝、流程及要求內(nèi)容，從而加深變電設(shè)備結(jié)構(gòu)原理的理解，確保變電設(shè)備檢修工作順利開展。AR移動作業(yè)平板掃描識別出設(shè)備后，檢修人員可查詢檢修工單關(guān)聯(lián)的檢修計劃、檢修方案、作業(yè)指導(dǎo)書，確認檢修對象、檢修任務(wù)，并可進行AR檢修預(yù)演，熟悉掌握相關(guān)設(shè)備工作原理及工序、工藝標準，同時了解作業(yè)風(fēng)險點及控制措施。檢修人員還可通過AR移動作業(yè)平板快速查詢檢修對象臺賬信息、歷史缺陷記錄、歷史檢修記錄、歷史試驗記錄，為現(xiàn)場檢修工作提供綜合數(shù)據(jù)支持。在現(xiàn)場作業(yè)過程中，檢修人員在AR移動作業(yè)平板的作業(yè)指導(dǎo)書上記錄當(dāng)前檢修作業(yè)執(zhí)行情況并上傳到變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)主站，執(zhí)行結(jié)果主要以已完成、無需進行、未完成三種狀態(tài)記錄。變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)主站在識別出作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行漏項時將立即向AR移動作業(yè)平板推送告警信息，提醒檢修人員管控檢修工作質(zhì)量。4.2激光雷達定位技術(shù)激光雷達定位技術(shù)具有極高的角度、距離及速度分辨率，可實現(xiàn)多目標的跟蹤并獲取目標的清晰圖像；同時激光按直線傳播，方向性強，受電磁波等有源干擾源的影響小，故該技術(shù)適用于變電站內(nèi)的人員跟蹤定位，以實現(xiàn)變電站人員位置的實時管控功能。變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)采用激光雷達定位技術(shù)獲取檢修人員的位置信息。布置在變電站內(nèi)不同位置的激光雷達感應(yīng)樁每秒鐘發(fā)射15次激光脈沖信號。激光脈沖信號射向被測目標物體后反射回激光雷達感應(yīng)樁，感應(yīng)樁通過測量光脈沖往返傳播所需時間來計算檢修人員與感應(yīng)樁的距離。通過多個激光雷達感應(yīng)樁的配合及聯(lián)合多目標跟蹤智能分析算法，可確定檢修人員的當(dāng)前位置，定位誤差為30cm以內(nèi)。系統(tǒng)根據(jù)獲取的人員位置信息判斷分析人員位置是否在相應(yīng)工作安全區(qū)域內(nèi)，識別出檢修人員跨越電子安全圍欄的不安全行為時立即啟動告警功能，從而保障現(xiàn)場作業(yè)安全。通過集成應(yīng)用AR作業(yè)支持技術(shù)、激光雷達定位技術(shù)，研制了變電設(shè)備智能檢修系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了變電設(shè)備檢修計劃智能管理功能，可自動跟蹤變電設(shè)備檢修周期并制定檢修計劃以避免設(shè)備超期未檢修。該系統(tǒng)還實現(xiàn)了檢修方案智能編制、檢修預(yù)演、檢修過程智能管控功能，為檢修人員提供了直觀有效的技術(shù)支持，提升了變電設(shè)備檢修質(zhì)量及效率，保障了檢修人員的人身安全。該系統(tǒng)對變電設(shè)備檢修智能技術(shù)發(fā)展起到推動作用。參考文獻李建，車曉濤,劉華偉.應(yīng)用可視化管理提高變電站運行管理水平[J].電力安全技術(shù),2011,13（4）:10-13.李東,王修龐.注意安全防護,做好變電站巡視檢查[J].電力安全技術(shù)，2012,14（4）:57-59.