摘 要：为了满足现代化大电网的发展需求,迫切需要发展智能运维技术,提高高压电缆输电线路的运维质量和效率。本文提出了一种高压电缆线路终端户外场智能运维的方法,通过云平台和物联网将可见光视频监控、红外视频监控和环流在线监测汇聚在一起,实时推送电缆终端户外场的综合信息给运行人员,以在线监测、智能判断和告警的方式代替传统人工运维,解决了高压电缆线路终端户外场人工运维效率低、耗时长的问题。该方法能够实时监测和智能识别电缆终端户外场的设备状况,保证了电缆线路的安全稳定运行。
关键词：高压电缆;视频监控;红外测温;环流监测;智能运维，孙钦章,林 斌,胡壮丽(广东电网有限责任公司佛山供电局,广东佛山528000 )
0 引言
随着国民经济的高速发展,城市可供建设架空线路的土地越来越少,高压电力电缆具有“大容量、高可靠、占地少”等多方面的优势,其规模增长迅速。输电电缆线路在运行中面临的外部环境越来越复杂,不可避免会发生各种各样的故障或存在安全隐患,不仅加大了运行维护难度,也影响着输电线路的供电安全性与持续性。输电电缆线路是电网的重要组成部分,其运行维护是电力企业日常工作的重点内容,是电力企业管理中尤为重要的一项工作。传统的人工巡检线路方式难以满足现代化大电网的发展需求,为此必须借助在线监测、人工智能、现代通信技术等尖端技术对传统的运行维护方式进行革新,加速发展输电线路智能化运行维护,实现机器代人,提高运行维护质量和效率,提高输电电缆线路运行可靠性。
1 高压电缆线路的日常运维
高压电缆线路的日常运维主要有:巡视和专业检测。巡视主要是对电缆线路的设备和路径进行检查,检查电缆线路是否存在缺陷和隐患,检查是否有施工威胁到线路的安全稳定运行。日常专业检测包括红外测温和护层接地环流测试。高压电缆的日常运维具有简单、周期性的特点。
传统的运维方法是运行人员根据巡视和检测周期,携带仪器驾车到现场对电缆线路开展巡视、测温和环流测试。传统运维存在效率低、重复性高、应急响应慢、大量消耗人力物力等缺点。随着线路规模的扩大,而运维人员负增,传统运维方式难以满足现代化大电网的发展需求,迫切需要发展智能运维技术,提高运维质量和效率。
随着人工智能、物联网、移动互联网、云计算、大数据等技术的发展,机器代人实现电缆线路的智能运维成为可能。以电缆终端户外场的日常运维为例,可通过集成视频监控、红外在线测温、环流在线监测的方式,配合后台数据处理,完成电缆终端户外场日常运行维护中的主要工作:查看户外场围墙、地面和线路设备的状况,测量电缆金属护层环流,对电缆终端和避雷器进行红外测温。在线监测系统的应用能够及时发现高压电缆运行过程中存在的安全隐患,可预防事故事件的发生,对于提高高压电缆运行的安全性和可靠性具有重要作用[1-3]。
2 电缆户外场综合监控系统
电缆线路终端户外场综合监控系统如图1 所示,包括:数据采集单元、4G 无线通信网络和远程监控后台终端。数据采集单元通过4G 无线通信网络与远程监控后台连接[4]。
数据采集单元用于采集存储监控现场的视频、图像和测量数据,通过4G 通信传输模块发送、经4G 无线网络将数据流(视频、图像、文本)传输到远程监控后台终端上,包括供电模块、通信模块和数据采集模块,其组成如图2 所示。供电模块由太阳能板、太阳能控制器和蓄电池组成。数据采集模块由可见光摄像头、红外摄像头、罗氏线圈或电流互感器组成,可见光摄像机和红外摄像机内置储存卡储存视频录像,能自动覆盖历史录像进行更新,同时对现场的视频和画面进行采集。通信模块由4G 网卡和工业路由器组成,用于发送监控现场的视频、图像和测量数据;供能装置与数据采集模块、通信传输模块相连,为整套监控系统供电。
远程监控后台终端用于接收和处理监控现场的视频、图像和测量数据,其工作流程如图3 所示。当数据发送到后台终端时,通过图像识别技术对视频流进行分析,判断是否有人员进入或设备遗失并进行预警;通过红外图像分析对红外测温数据进行分析,判断电缆终端和避雷器是否温度异常并进行预警;通过环流数据分析,判断电力电缆金属护层环流是否异常并进行预警。当发现异常时,远程监控后台终端记录异常信息和时间,并在远程监控后台终端触发预警提示音,监控人员可看到远程监控后台终端接收到的视频画面和异常数据,并作出相应的处理,同时立即将数据异常信息发送到云服务器,通过微信平台传送给运行人员。当没有异常时,远程监控后台终端对可见光和红外视频进行定时截图,对环流和负荷电流数据进行定时发送,将图片和数据存储到云服务器,通过微信平台自动获取图片和数据并汇聚在一起定时推送到关注该企业公众号中的运行人员手机。
3 运行数据的智能判断
随着大数据、人工智能等技术的发展,视频监控、红外在线测温、环流在线监测都可以实现智能判断结果,真正实现机器代人。
视频监控系统除了满足实时查看设备运行环境的需要外,还需具备户外场人员进入和设备缺陷识别的功能。依托人工智能,视频监控可实现移动物体监测、设备缺失识别的功能,通过对前后画面进行对比,当发现有移动物体时则可认为有人员进入,并对移动物体进行跟踪锁定并触发报警;当发现有物体缺失时则认为设备遗失,并对该物体所在位置进行锁定并触发报警。
红外监控具备温度识别和判定的功能,首先对监控画面进行区域划分,圈出线夹、电缆终端、避雷器的区域,设定一个温度阀值A,当各个区域的最高温度超过所设阀值A 时,则认为温度异常,进行后台报警;当各个区域的最高温度小于阀值A 时,则进行同类区域A、B、C 三相温度对比,并对三相电缆终端、三相避雷器、三相线夹设置一个温差阀值B,当温差大于阀值B 时,则判断为温度异常,进行后台报警。
环流在线监测具备环流和负荷电流异常识别的功能,对同一时刻同一相的环流和负荷电流进行比较,当环流值大于或等于负荷电流的10%时,则判断环流异常并进行后台报警;当负荷电流为0 或者超过额定载流量时,则判断负荷电流异常并进行后台报警。
远程监控后台将所有监控信息汇聚在一起并推送到运行人员手机。现场监控装置将视频监控、红外监控、环流在线监测装置的数据通过4G 无线网络发送到云服务器,通过PHP 等网页编程语言存放到数据库SQL 并对数据进行图形绘制等数据处理,再将图文消息传送到微信平台,推送到企业微信,使运行人员可通过手机随时查看综合监控信息。
4 现场应用实例
本文介绍的综合监测系统已在220 kV 电缆线路终端户外场安装使用,其应用效果如图4、图5、图6 所示。图4 为视频监控数据,图5 为红外监控数据,图6 为环流监测数据,包括推送时刻的负荷电流和环流,以及当天数据绘制成的曲线。
5 结语
现代化大电网的发展迫切需要发展智能运维技术,本文提出了一种基于综合监控的电缆终端户外场智能运维方法,实现了对电缆终端户外场的视频监控,对电缆终端和避雷器的红外在线测温,对电缆线路负荷电流和金属护层环流的实时测量。综合监控系统具备灵活可靠的通信和报警功能,运行人员通过微信可随时掌握户外场设备情况、终端温度数据、负荷电流和环流数据,实现了电缆终端户外场的智能运维,大大减少了人力物力,提高了运维效率和设备可靠性。
参考文献
[1]杨忠君.高压电缆护层环流在线监测的实现与应用[J].冶金动力,2017(2):47-50.
[2]杨宇峰,孙满法,尤灵伟.接地电流监测在高压电缆在线监测中的应用[J].电力安全技术,2015,17(6):64-66.
[3]李勇.基于分布式光纤温度传感器的高压电缆在线监测系统设计[J].电工技术,2011(1):51-52.
[4]郭圣,曾懿辉,张纪宾,等.输电线路防外力破坏智能监控系统的应用[J].广东电力,2018,31(4):139-143.
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