变电站智能运维产品

解决方案

一、一键顺控产品

1、开关柜视频识别装置

为响应国家电网公司“电力物联网智慧变电站”试点建设思路、《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》、《变电站一键顺控改造技术规范（试行）》（运检一〔2018〕63 号）文件，文件针对变电站提出了一键顺控、智能五防、视频双确认设备的硬件要求、技术参数、功能、试验等方面的技术要求以及攻关项目落地实施，本公司开发研制出一套开关柜视频识别装置，该产品适用于监控10kV及以上电压等级开关柜断路器手车室隔离手车运行状态、识别并确认手车工作/试验位置的到位情况以及电缆室接地开关位置状态。各项性能指标完全满足智慧变电站的运行要求。

产品简介：该装置由开关柜视频识别装置主机、隔离断口监控摄像机、双确认测量摄像机、接地开关监控摄像机和智慧视觉识别系统，共五部分组成。双确认测量摄像机安装在高压开关柜中间层的手车室，当接收到智慧视觉识别系统发送的调控指令时执行任务，如启停拍照，并将视频传输至主机；隔离断口监控摄像机同样安装在中间层的手车室，用于实时传输隔离手车的运行情况；接地开关监控摄像机安装在电缆室，用于监控接地开关分合闸位置情况；智慧视觉识别系统安装于本地主控电脑上，用于在线查看开关柜内动态，以及发出定位启停等指令；主机作为整套系统的大脑，安装于高压开关柜上层的仪表室，依据来自双确认测量摄像机的视频判断手车到位情况，并将手车实时位置和到位情况发送给智慧视觉识别系统并上传至后台。

 硬件性能指标

u 智慧视频监控装置主机参数

表 1.1开关柜视频识别装置主机参数

指示灯	1路输入电源指示灯
输入电源	需24V直流电源，功率≦30W
输出电源	输出3路12V直流电源
视频数据透传网口	1进1出，共2路网口用于视频数据透传

u 摄像机参数

表 1.2 摄像机参数

传感器	200 万 1/2.8" IMX291 星光级 CMOS 传感器；彩色 0.0001Lux@F1.2，黑白 0.0001Lux@F1.2
视频处理	H.265/H.264 视频编码，支持双码流，AVI 格式;支持码流 0.1M~8Mpbs 可调; 支持帧率 1~30 帧/秒可调
图像输出	主码流：1920*1080@25fps，1280*720@25fps;子码流：704*576@25fps
降噪	支持 2D/3D 降噪
宽动态	支持宽动态
网络接口	1 个 RJ45 以太网接口，10/100M 自适应;支持 RTSP/FTP/PPPOE/DHCP/DDNS/NTP/UPnP 等网络协议
可靠性	全面防雷保护，符合国家国际标准；7*24 小时 65℃高温测试稳定可靠（含装整机测试）
业务功能	支持 WEB 配置、 OSD、移动侦测；移动侦测报警后中心提醒，画面弹出联动;支持 MJPEG 抓图；支持客户端远程监控软件、 MYEYE 平台等系统应用
ONVIF	支持
电源	电源：DC12V/500mA，功耗：≤3W

2、隔离开关双确认系统

用途：近年来，我国电网经历了高速发展，变电站数量大幅增加。传统的运检模式已经无法满足电力生产需求，因此国家电网对“一键顺控”的关键技术开展研究及试点。一键顺控是指应用自动控制技术、传感和物联网技术、状态自动识别和智能判断技术，将繁琐、重复、易误操作的传统人工倒闸操作模式转变为操作项目软件预制、操作任务模块式搭建、设备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作步骤、键启动、操作过程自动顺序执行的自动模式。适用于35kV及以上电压等级变电站的敞开式隔离开关。

实现一键顺控的关键，是实现各类高压开关位置信号的准确判别。根据《Q/GDW1799.1-2013国家电网公司电力安全工作规程变电部分》第5.3.6.6条规定，设备操作后位置检查应以设备各项实际位置为准，无法看到实际位置时，应通过间接方法，且至少有两个非同样原理或非同源的指示同时发生对应变化、所有已确定指示均同时发生对应变化才能判定分合闸是否到位，即需要实现开关位置的“双确认”。

2.1视频双确认

产品简介：本系统采用智能视频监测法，将智能视频监控技术应用于高压隔离开关中，即采用视频编解码技术、图像智能分析技术、计算机网络和通信技术等技术方法，研制高压隔离开关的智能视频分析系统，对隔离开关状态信息进行可视化视频监控，然后，再通过图像处理手段自动识别出隔离开关的分合闸状态。

          通过对隔离开关两臂设置标识贴，测量分合闸状态时标识点的坐标判断分合闸位置是否到位，并给出开关量信号输出到一键顺控主机，实现对隔离开关的一键顺控双确认。适用性非常高，安装简便。

 

表1.3 技术指标

设备名称	技术指标
摄像头支架	（1）底座：220*220mm（2）高度：1600mm（3）支架管壁：内半径30mm（4）侧面穿线孔：半径30mm（5）摄像头固定螺丝：M8*20
监控摄像头	（1）全彩筒型网络摄像机*3（2）最小照度：彩色：0.0005Lux@F1.0，AGC ON；0Lux with Light（3）镜头：可调整旋转镜头（4）宽动态范围：120dB（5）视频压缩标准：H.265 / H.264 / MJPEG（6）最大图像尺寸：1920 × 1080（7）工作温度和湿度 -30℃~60℃，湿度小于95%(无凝结)（8）电源供应：DC12V±25% / PoE(802.3af) (9)功耗：≦7.5W
电缆	（1）摄像头电源：GX16-2航空插口母头（2）摄像头网线：GX16-8航空插头母头（3）灯板控制线：GX16-2航空插口母头（4）信号输入输出：KVVP2七芯屏蔽电缆
就地箱	（1）12V/DC电源（2）电源开关（3）端子排（4）5口网络交换机（5）继电器
主控制器	（1）电源供应：AC220V（2）可供六组隔离开关识别判断（3）运行、报警、复位指示灯（4）工作温度和湿度 -30℃~60℃，湿度小于95%(无凝结)（5）内置Linux操作系统（6）内置1.4GHz 64位4核 ARM Cortex-A53 CPU处理器（7）内存：1G LPDDR2（8）含6路开关量输入输出信号

 

 2.2姿态传感器双确认

产品简介：本系统用于高压开关设备分合闸时，应用姿态传感器在线感知高压开关设备分合闸运行姿态，准确测量高压开关分合闸角度、判别分合闸状态，自动上传至上层网络系统，作为高压开关的第二位置判据，是调控一体化的重要数据支撑，提前判断操作机构及传动部件的运行状态，提高操作可靠性，提升高压开关操作自动化、智能化水平。适用于35kV及以上电压等级变电站的敞开式隔离开关。

 

序号	项目	技术指标
1	姿态角范围	翻滚角：±180º；俯仰角：±90º；偏航角：±180º
2	解析度	0.01º
3	X、Y、Z、水平轴角度精度	﹤0.5º（静态），﹤2ºRMS（动态）
4	角度值漂移精度	﹤0.5º
5	角度值重复性转度	﹤1º
6	通信方式	有线通信，采用CAN、RS485、RJ45、E1
7	功耗	﹤20mA、3.3V（100HZ数据更新率，UART模式）
8	供电电源	由接收装置提供给姿态传感器的电源，DC24V、0.9A
9	工作温度范围	-40℃~+85℃（壳体内温）
10	最大工作电流	﹤40mA
11	休眠电流	﹤40uA（锂电池供电时）
12	防水防尘	满足IP67标准
13	模块外壳	耐高温﹥200℃，耐压﹥600kV，绝缘强度：500kV/100A，抗氧化寿命：50年（户外环境），抗外力强度≥100kg
14	环境温度	-40℃~+60℃（
15	相对湿度	0%~95%RH

 

二、在线监测产品

1、无线电力测温

用途：传统的温度测量方式周期长、施工复杂，效率低，不便于管理，发生故障时要耗费大量的人力物理排查和重新铺设线缆。而在特定场合下监测点分散、环境封闭或有高电压，很多测温方式无法实现测量工作。采用超高频RFID高精度温度传感芯片，利用RFID技术实现的无源无线测温系统，直接接触并固定在被测物体表面，可实现实时有效的设备温度监测、数据报警、数据记录与分析等功能。

产品简介：主要由无源 RFID 温度传感器、无线管理机等构成，可以在大范围内实现设备温度的无线监测，对设备运行状态中的温度数据进行远程监控和记录。实时获取接触点温度并上传至后台，当检测到温度异常时输出告警信号。适用于10kV以上等级开关柜主回路、变压器、刀闸等关键设备在线测温，亦适合在高电压、大电流的环境中使用。

表2.1 技术指标

温度传感器参数		温度采集器（无线管理机）参数
温度测量范围	-30℃~135℃	可管理温度 传感器数量	256个
温度测量精度	（标准读数X1%+1℃）	工作电源	AC220V±20%或CT取能装置供电
分辨率	0.1℃	工耗	﹤5W
取电方式	射频能量取电， 无需电池、CT	通信接口	RS485 （以太网、光纤可配）
测量周期	上电初始﹤20分钟， 测量周期﹤3分钟 （5kV高压试验数据）	工作环境	温度：-25℃~55℃ 湿度：5%~95%无凝霜
射频标准	2.4GHZ	存储温度	-40℃~80℃
无线通信距离	空旷直线距离300米

 

 

2、开关柜局放及温湿度在线监测

用途：适用于10kV及以上电压等级开关柜内部局部放电和温湿度在线监测。能实时显示各个监测点局部放电数值，确定放电点相对位置，必要时给出报警，及时发现开关柜的绝缘缺陷。

产品简介：该产品配置特高频、超声波、地电波传感器，用于获取高压电气设备内部局部放电信号，能实时显示开关柜内各监测点局部放电数值，为评估开关柜设备绝缘、老化水平提供判据；配置温湿度传感器，实时采集柜内温湿度数据。当以上采集到的信号发生异常时，输出报警信号并上传至主机及后台系统。

功能特点：

1）信号处理功能：传感器感应到的放电信号，经过降噪处理后，由局放采集器进行信号采集处理，再通过485总线方式将数据上传至上位机。

2）远程测量功能：系统将各监测单元安装于开关柜仪表室，在监控主机上可通过监测软件实时监测各测点的放电信息。

3）实时数据显示及查询功能：软件界面上可以显示多个测量通道的实时数据，并能查看相关历史数据等信息。

4）谱图显示功能：系统软件可以对谱图可以进行设置，方便用户对数据的诊断。

5）良好的抗干扰功能：系统具有硬件和软件滤波，大幅度降低背景噪声影响。

6）报警功能：系统具备实时报警功能及报警查询功能。

7）平台对接功能：如有需要，系统具备与其他平台对接功能。 

 

表2.2 技术指标

环境条件		数据记录		其他参数
环境温度	-25℃~70℃	数据记录 时间周期	1分钟至24小时可设置	系统适应范围
海拔高度	﹤4500米	记录数据	日期和时间	工作电源	92V~240V 交流电源
相对湿度	0-90%RH		局放程度值	组网方式	485MODUS-RTU
安装场所	室内		局放脉冲数
设备形式	高原型		局放报警状态

 

 

3、真空断路器机械特性在线监测

用途：真空断路器是电力系统重要元器件之一，但由于机械结构或二次元件等故障原因常引发非计划停运，操动机构和传动系统的故障以及电气控制及辅助回路的故障是造成断路器拒动、误动和特性劣化等故障的主要原因。因此，对断路器进行机械特性在线监测，评估断路器工作状态，是十分必要并且具有良好经济效益的。

产品简介：在原有断路器操动及传动机构上，通过加装传感器以实现对断路器的机械特性状态参量的监测。采用弧线传感技术将数据传输至后台服务器，实时监测真空断路器的分合闸时间、速度、行程，绘制分合闸电流曲线，可诊断断路器的磨损、老化变形等情况，在线监测断路器健康状况，达到状态评价的效果，对真空断路器寿命进行有效管理。

可监测数据：

● 断路器分、合闸线圈电流波形

● 断路器分、合闸时间

● 储能电机电流

● 储能时间

● 动作行程波形图

● 断路器分合闸状态和储能状态

 

表2.3 技术指标

序号	1.监测装置	单位	参数
1	电源频率	HZ	50
2	使用寿命	年	≥10
3	外观尺寸	mm	165X140X45
4	安装方式	/	导轨式安装
序号	2.电流传感器	单位	参数
1	类型	/	电流型霍尔穿心传感器
2	监测信号	/	分/合闸电流、储能电机电流
3	分/合闸电流	A	0~25
4	储能电机电流	A	0~50
5	分辨率	mA	≤10
6	采样率	HZ	10k
7	精度	/	1%FS
8	触发方式	/	自动触发
序号	3.电流传感器	单位	参数
1	类型	/	电流型霍尔穿心传感器
2	监测信号	/	分/合闸电流、储能电机电流
3	分/合闸电流	A	0~10
4	储能电机电流	A	0~20
5	分辨率	mA	≤10
6	采样率	HZ	10k
7	精度	/	1%FS
8	触发方式	/	自动触发

 产品特点：

1）安全。本方案电流传感器采用非接触式安装，对控制回路本体无影响。电压监测采用装置内外双层保护措施，外部有明显的保护和分断点。

2）可靠。本方案使用的监测装置，传感器均通过严格的环境适应性试验。

3）先进。监测上采用分/合闸线圈电流检测技术；评估上采用波形分析、序列分析、相似性分析、智能分析等方法；应用上采用在线监测，自动评估的方式。

三、智能运检产品

1、智能综合辅助系统

用途：为实现变电站无人值守改造，公司开发出变电站智能综合辅助系统，通过多种生产辅助系统的高度集成，有利于远方人员对站内状况的全方位掌控，加强对变电站的日产运行管理，提高监管质量和工作效率，降低维护成本。

产品简介：该系统以实时状态采集、智能分析管理、故障即时预警、远程联动控制为目标，通过运用物联网技术、信息采集技术、控制技术、软件技术等智能技术，依靠现场采集设备+监控主机+云端平台三者结合，构建可视化、可控制、可预防、可管理的维护方式。实现设备测温、除湿机监控、空调监控、温湿度监测、入侵检测、门禁管理、漏水监测、六氟化硫监测等管理功能。通过安装智能插座和智能开关，实时监视空调、风机、除湿机等设备的运行状态，并实现远程开关机的控制，对各项参数设置多级告警。为变电站的运行状态提供准确的分析信息，为维护方案的决策提供技术支持，为异常故障提供高效的告警通知，以此确保电力系统故障能得到及时处理，运维人员及设备安全得到可靠保障。

效益分析

1.安全效益：及时发现环境及设备运行隐患，防止越权出入和非法入侵隐患，对违规操作报警，提高设备安全运行管理；

2.社会效益：新产品新技术应用，提升员工技术能力，提升电网安全、经济运行管理水平，提高供电可靠率；

3.经济效益：自动监控设备运行环境，减轻运行管理劳动强度，提高工作效率，减员增效。

 

2、电缆沟环境综合监测

用途：电缆沟水淹、火灾事故频发，容易造成重大损失，本系统可对电缆沟进行有效的环境实时监控管理。

产品简介：该产品可以将水位、温度、气体等参数以数据、视频图片的形式反馈给监控平台，使得工作人员可以实时了解电缆沟运行环境。

有以下五大特点：

1.水位监测：有效避免电缆长期浸泡，对电缆沟内水位进行全天候监测。

2.气体监测：对有毒有害气体进行有效监测（如CO，CH4，NO等气体）可有效避免因此造成的伤亡和爆炸事故。 

3.火灾监测：对电缆沟温湿度和烟雾进行监测，可有效提前预防火灾事故发生。 

4.超长续航：产品采用低功耗设备，电池可使用3年以上。 

5.安装便捷：现场安装无需布线，无需停电，安装环境适应性强。

3、变电站智能巡检

用途：为了能够实时掌握现场设备的运行情况，减轻变电运维人员的巡视任务，提高巡视效率。开发变电站智能巡检系统，可实现全面巡检覆盖和多站集中管控，显著提升变电站自动化、智能化水平。

产品简介：该系统利用室外（内）巡检机器人，整合电力设备检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术及物联网技术等，实现变电站全天候、全方位智能巡检和监控。可对站内设备开展可见光巡检，主要包括站内一次设备的外观、状态指示和表计读数等；开展红外测温，对设备本体、套管瓷瓶、导电臂、引流线、引线接头、末屏等易发热处进行红外测温，巡视结果自动生成、整理、储存，异常情况发出报警信号。将巡检机器人及采集到的的数据与综合管理平台对接，实施统一管控，支持远程查看信息和实时监控。

 

电力巡检机器人可搭载各种传感设备，如局放监测、温湿度传感器、红外热成像、气体检测、监控球机等多种前端设备。预先设置多个监测点，从多个角度对全站设备进行整体性扫描式温度局放采集。系统能够对变器、互感器等设备本体以及各开关触头、母线连接头等的温度进行检测。并采用系统分析，温差对比、历史趋势分析等手段，对设备各项数据进行智能分析和诊断，实现对设备热缺陷的判别和自动报警。有以下三个特点：

1、自主巡检

运行人员根据巡检时间、周期、路线、目标、灵活进行任务定制,机器人按照定制任务进行自主巡检。    

2、定点巡检

运行人员选择部分设备进行巡检，系统自动生成最佳巡检路线并执行定点任务。    

3、遥控巡检

运行人员通过后台手动控制界面，控制机器人执行巡检任务。

室内巡检机器人，与传统的人工巡视相比，由于变电站人工巡视质量受运维人员工作经验等客观因素影响较大，智能巡检机器人补了人工巡检的缺陷和不足，极大的保障了巡检的客观性、可靠性。同时，将红外测温与机器人巡检系统相结合，选取最佳测温角度，实现红外精确测温全覆盖。通过整合电力设备非接触监测技术、多传感器融合技术、模式识别技术等，全方位监视运行设备，弥补常规监控死角，实现对变电站室内设备的全方位、全自主智能巡检和实时监控。

可检测：开关柜设备外观、断路器（手车）位置指示，机械指示与电气指示、运行信息显示、带电显示装置指示、设备指示状态、柜面表计读数、室内温湿度、柜面二次设备状态。

 表3.1 技术指标

序号	项目	技术指标
1	探测器类型	非制冷焦平面微热型
2	像素	384X288/640X480
3	镜头焦距	18mm/37mm
4	热灵敏度	≤0.06℃@30℃
5	帧频	50/60HZ
6	调焦	自动/手动电调焦
7	波长范围	8-14um
8	高清摄像机传感器	1/2.8’’Progressive Scan CMOS
9	高清摄像机焦距	4..5-135mm，30倍光学变焦
10	高清摄像机分辨率	50HZ:25fps(1280X720、1920X1080)  60HZ:30fps(1280X720、1920X1080)
11	例行方式	根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡视任务
12	特巡方式	由操作人员选定巡视内容并手动启动巡视，可自主完成巡检任务
13	爬坡能力	≥15°
室外巡检同时支持定时、定点自动拍照、摄像，一键返航；具备按照预先设定路线和停靠位置自主行走和停靠的功能；系统提供传承数据访问接口，可远程浏览系统采集到的巡检数据和信息；提供自动生成设备缺陷报表、巡检任务报表等功能，并提供历史数据展示等功能。

 

4、变电站站用电智能监测控制系统

用途：基于变电站站用电设备耗电量大，负荷波动影响电网安全运行；用电需要人工管理，缺少对站用电能效评估及灵活的管理模式。开发变电站站用电智能监测控制系统，评估变电站用电情况，可实现用电监测，提高电能利用效率，降低变电站能耗。

产品简介：该系统在自主开发智能电表、智能插座等多种能效终端和智能网关的基础上，对变电站站用电的监控网络、节能技术及参与电网负荷调控方法进行深入研究，提出一种需求响应机制与算法，完成需求响应潜力计算与站用电负荷精准控制，并建立以手app/web为终端的远程变电站站用电智能监控网络，实现高压室、主控室及值守室的用电设备监控与能效管理。

 

四、智慧消谐产品

1、全息感知与主动消谐装置

用途：实现变电站电压互感器( potential transformer，PT)柜运行信息的全息感知，由在线监测装置、视频监控装置及综合控制单元组成。包括母线过电压异常信号采集及典型波形分析研判，超声波、地电波、特高频局部放电在线检测，温湿度信息、避雷器动作次数及泄露电流在线监测，并对隔离手车运行情况实现视频监控，对系统产生的铁磁谐振进行主动消谐。

有以下六大功能：

1）过电压监测，可实现操作过电压、谐振过电压等典型波形监测及分析研判；

2）局部放电检测，可实现超声波、地电波、特高频开关柜局放检测；

3）温湿度监测，可实现柜体内温度、湿度在线实时监测；

4）避雷器运行情况监测，可实现避雷器动过次数及泄露电流在线监测；

5）视频监控，可实现隔离手车视频监控，实时查看手车运行情况；

6）智能消谐，对系统产生的铁磁谐振进行快速有效地检测和消除。