1.???? 技術(shù)條件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

??? 本系統(tǒng)的設(shè)計、試驗和實施依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本方案設(shè)計時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本方案的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。

• GBJ115-87 ???? 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范
• GB50198-94 民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范
• GB12322-90 通用性應(yīng)用電視設(shè)備可靠性試驗方法
• GB 4798.4-90 電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件無氣候防護場所使用
• GB 2423.10-89 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程
• GB/T17626.2 ???? 靜電放電抗擾度試驗
• GB/T17626.3 ???? 射頻電磁場輻射抗擾度試驗
• GB/T17626.4 ???? 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗
• GB/T17626.5 ???? 浪涌（沖擊）抗擾度試驗
• GB/T17626.6 ???? 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度
• GB/T17626.8 ???? 工頻磁場的抗擾度試驗
• GB50217-94 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范
• IEC364-4-41 保護接地和防雷接地標(biāo)準(zhǔn)
• GB/T 14429-93 遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)-術(shù)語
• GB/T 13926.n-92 工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性
• ITU-T H.323 網(wǎng)絡(luò)電視電話系統(tǒng)和終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)
• CCITT G.703 脈沖編碼調(diào)制通信系統(tǒng)網(wǎng)路數(shù)字接口參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)
• ISO/IEC14496-2 MPEG4視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)-視聽對象的編碼（6部分）。
• ITU H.263 視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)
• IEC60870-5-104 遠(yuǎn)動網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)約
• 3 10BASE-T以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)

2.???? 系統(tǒng)設(shè)計

應(yīng)用目的和應(yīng)用前景分析

2.1.?? 目的和意義

隨著現(xiàn)代電力工業(yè)向著高電壓等級，超大容量的發(fā)展，為保證電力生產(chǎn)安全高效運行，對電力設(shè)備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴于對運行中設(shè)備的狀態(tài)檢測以及在線監(jiān)測手段，所以，電力設(shè)備運行狀態(tài)檢測和在線監(jiān)測在電力安全生產(chǎn)中始終起著重要的作用。紅外成像技術(shù)作為一門新技術(shù)，在電力設(shè)備運行狀態(tài)檢測中有著無比的優(yōu)越性。紅外成像是以設(shè)備的熱狀態(tài)分布為依據(jù)對設(shè)備運行狀態(tài)良好與否進行診斷，它具有不停運、不接觸、遠(yuǎn)距離、快速、直觀地對設(shè)備的熱狀態(tài)進行成像。由于設(shè)備的熱像圖是設(shè)備運行狀態(tài)下熱狀態(tài)及其溫度分布的真實描寫，而電力設(shè)備在運行狀態(tài)下的熱分布正常與否是判斷設(shè)備狀態(tài)良好與否的一個重要特征。因此采用紅外成像技術(shù)可以通過對設(shè)備熱像圖的分析來診斷設(shè)備的狀態(tài)及其隱患缺陷。

由于普通的紅外熱成像遠(yuǎn)程檢測大都停留在人工操作檢測，對存儲的熱圖像往往停留在后臺PC機上的分析診斷，只能是間斷性的分析控制，不能對熱分布場實時監(jiān)控和診斷熱像的故障性質(zhì)等操作，這往往會造成監(jiān)視延誤而引起比較大財產(chǎn)損失。另外對某些特殊場合如無人職守變電站運行設(shè)備的熱狀態(tài)檢測，若是人工操作的紅外設(shè)備，往往會造成人們勞動強度的提升及診斷不及時等缺陷?？傊?，目前的紅外熱成像儀雖在熱像處理技術(shù)上不斷改進提高，但始終仍需要人為加以控制操作，這仍未減輕人們的工作方便性和控制實時性。在此基礎(chǔ)背景下，人們強烈希望能出現(xiàn)一種可以遠(yuǎn)程控制的智能化的紅外熱像監(jiān)控診斷系統(tǒng)，以實現(xiàn)對紅外圖像的遠(yuǎn)程控制操作。

在傳統(tǒng)的采用人工巡檢的基礎(chǔ)上，是通過運行人員的遠(yuǎn)程巡視來掌握設(shè)備的運行狀態(tài)。人的自覺性、行政手段、運行經(jīng)驗及現(xiàn)場實證構(gòu)成了目前變電站設(shè)備巡視管理的四大要素。基于上述四個基本要素，供電企業(yè)根據(jù)自身特點已建立并實施了一系列諸如設(shè)備巡視、運行分析、設(shè)備缺陷管理等規(guī)章制度，在很大程度上保證了電力企業(yè)的安全生產(chǎn)，但同時也暴露出了許多難以克服的問題:

• 自覺性問題：由于缺少有效的監(jiān)督機制，設(shè)備巡視到位率、工作質(zhì)量高低等都無法得到保證。
• 運作問題：管理工作的復(fù)雜性、人員考核的完整性和有效性、具體操作的隨意性和規(guī)范性等，都直接或間接地造成了較高的操作費用。
• 衡量尺度問題：運行經(jīng)驗是確保電力設(shè)備安全運行的一種技術(shù)能力，但運行經(jīng)驗的積累過程具有單一性。人員一旦變動，就可能造成經(jīng)驗流失。這些問題造成了對運行設(shè)備狀態(tài)把握的難度，而且間接地引起了較高的管理費用。
• 原始數(shù)據(jù)積累問題：由于設(shè)備運行狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)和信息的積累不足，對事故的預(yù)防及排除無法提供有用的輔助性資料。

另外對某些特殊場合如無人值守變電站運行設(shè)備的熱狀態(tài)監(jiān)測，若是人工操作的紅外設(shè)備，往往會造成勞動強度的提升及診斷不及時等缺陷?？傊?，目前的紅外熱成像儀雖在熱像處理技術(shù)上不斷改進提高，但始終仍需要人為加以控制操作，操作人員的工作方便性和控制實時性仍需加強。

隨著人工智能的發(fā)展和新型傳感器、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)的融和，特別是高電壓絕緣在線監(jiān)測技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，使得變電站在不停電的情況下，自動安全檢測成為可能，因此在線監(jiān)測的應(yīng)用為高電壓設(shè)備的狀態(tài)檢修、安全運行監(jiān)測及無人值守變電站等工作提供理想的手段，新的《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》也專門對在線型熱像儀提出了要求。

變電站作為電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對安全性有著非常高的要求，其中安全性涉及設(shè)備的運行安全和人員生命安全。目前，變電站事故時有發(fā)生，主要包括設(shè)備發(fā)生故障和人身傷亡事故兩種。在這些事故發(fā)生之后尋找原因都能看出是因為設(shè)備運行異常狀態(tài)沒能及時發(fā)現(xiàn)或人員對設(shè)備操作時因疏忽大意而進入危險區(qū)域而引起的。因此需要研發(fā)一套變電站安全區(qū)域監(jiān)控與自動巡檢系統(tǒng)。將能改變目前靠人為巡視設(shè)備熱故障的現(xiàn)狀，而通過對安全區(qū)域的自動監(jiān)控，將能有效避免安全事故的發(fā)生。

紅外防誤報智能巡檢監(jiān)測系統(tǒng)通過對即時紅外熱圖在被監(jiān)測區(qū)域的紅外全景圖中進行位置配準(zhǔn)的方法，擺脫了被監(jiān)控目標(biāo)位置的確定對云臺裝置的預(yù)置位參數(shù)及轉(zhuǎn)角參數(shù)的依賴，有效的提高在即時紅外熱圖中確定被監(jiān)控目標(biāo)位置的精度，識別誤差精度小于2個像素點，實現(xiàn)了在線式紅外監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備溫度的高精度監(jiān)測。

2.2.?? 推廣應(yīng)用前景及經(jīng)濟與社會效益的定量分析

變電站原有設(shè)備紅外監(jiān)測方式，基本采用由運行人員以人工巡檢方式進行，由于使用中的不便和方法中存在缺陷，難以滿足電力系統(tǒng)對實時性、經(jīng)濟性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增長的要求。

采用變電站遠(yuǎn)程紅外自動監(jiān)測系統(tǒng)后，可以實時自動巡檢運行設(shè)備的溫度情況并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲音報警信號，從而使運行人員（或通過值班調(diào)度員）能及時采取相應(yīng)的措施，用減少負(fù)荷或改變系統(tǒng)運行方式等手段，確保設(shè)備運行的安全。提高運行人員對設(shè)備缺陷的識別能力和預(yù)見性。具備以下優(yōu)點：

• 設(shè)備自動識別管理：對與系統(tǒng)采集的熱圖（無論自動采集還是人工采集）進行自動識別，通過圖像配準(zhǔn)的方法識別出該熱圖能有效的設(shè)備目標(biāo)，保證溫度檢測的有效性。
• 防誤報識別系統(tǒng)：所有的溫度測量都基于有效的目標(biāo)識別，根據(jù)巡查策略可以只測量標(biāo)記過的設(shè)備，對于外界的干擾熱源自動剔除，有效的防治了誤報警的產(chǎn)生。
• 詳細(xì)設(shè)備工作狀態(tài)管理：建立所有設(shè)備以及設(shè)備部件的管理體系，在自動巡檢的同時對本紅外熱像儀巡視范圍內(nèi)的所有設(shè)備部件進行溫度分析記錄。在報警的時候可以詳細(xì)到具體設(shè)備故障部位。
• 自動巡航：系統(tǒng)可對云臺設(shè)置預(yù)置位（每個云臺可設(shè)置128個預(yù)置位），并最大利用機器智能方式運作，無需看管而自動定時啟動巡測，并保存巡檢時所采集的熱圖和記錄巡檢時的溫度信息。
• 自動預(yù)警：在系統(tǒng)巡航過程中，如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動報警，報警信息有文字信息和聲音信息，提示運行人員具體的報警位置狀況信息，以便跟蹤故障點，確認(rèn)告警情況并排除故障。
• 自動生成報表：系統(tǒng)軟件可自動生成單幅紅外圖像的設(shè)備接點溫度分析報表；或綜合報表，即系統(tǒng)可自動記錄每次測溫時的溫度值，并生成溫度報表，以反應(yīng)該接點在某一時間段內(nèi)的溫度變化情況。
• 檢測精度高：采用的紅外熱像儀本身的采樣精度比便攜式儀器的精度和分辨率高，且紅外熱像儀與高倍變焦可見光攝像機安裝在同一個云臺上，既可以保證兩個攝像頭監(jiān)視的是同一個設(shè)備位置，也解決了紅外熱像難以識別設(shè)備安裝位置的問題，便于及時判斷設(shè)備的具體過熱點，為準(zhǔn)確判斷并采取相應(yīng)措施爭取了寶貴的時間。
• 數(shù)據(jù)具有可對比性：系統(tǒng)能自動根據(jù)預(yù)先設(shè)計的巡檢策略，定時控制紅外熱像儀轉(zhuǎn)動的各個預(yù)置位，檢測該預(yù)置位上各個設(shè)備的工作狀態(tài)，采集當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)熱圖，記錄這時設(shè)備的工作溫度，同時比較當(dāng)前設(shè)備的工作溫度是否高于預(yù)先設(shè)置的報警溫度。通過這樣的工作序列以后，系統(tǒng)可以給出所有處于巡檢策略的設(shè)備在一段時間內(nèi)每天同一時間上的溫度變化趨勢，該溫度變化趨勢結(jié)合其他在線檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如該設(shè)備的電流變化趨勢），可以極大的方便對本設(shè)備的工作狀態(tài)給出準(zhǔn)確的判斷。
• 系統(tǒng)具備可靠性、實時性較高的優(yōu)點。采用本系統(tǒng)，自然環(huán)境不會有任何影響，無論是刮風(fēng)下雨，還是低溫寒冷都可以實現(xiàn)不間斷自動監(jiān)測，更不用擔(dān)心裝置的電源剩余量問題。
• 節(jié)省人力：采用本系統(tǒng)，由于系統(tǒng)自動化程度較高，可實現(xiàn)設(shè)備自動巡檢、自動預(yù)警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現(xiàn)場巡視次數(shù)，提高運行人員工作效率，適應(yīng)變電站向少人或無人值班發(fā)展趨勢的需要。
• 兼容現(xiàn)有人工巡檢數(shù)據(jù)：現(xiàn)有的手持紅外熱像儀生成的數(shù)據(jù)可直接進入本系統(tǒng)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理維護。

由此可見，采用變電站遠(yuǎn)程紅外自動監(jiān)測系統(tǒng)，在保證設(shè)備健康運行的同時，同時也為設(shè)備檢修重點提供了科學(xué)的依據(jù)，提高了工作效率，減少了停電的時間，也就相應(yīng)增加了設(shè)備的可用率，為電網(wǎng)安全乃至社會的穩(wěn)定提供了技術(shù)保障。

?

2.3.?? 系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)

靈蜂全面測溫系統(tǒng)的建設(shè)達到以下目標(biāo)：

• 自動巡檢：系統(tǒng)具備預(yù)置行程，最大利用計算機系統(tǒng)的智能方式運作，無需看管而自動巡測。
• 自動預(yù)警：發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動報警，存儲設(shè)備工作狀態(tài)熱圖，提示人員具體位置狀況信息，以便馬上排除故障及給出工作報告。
• 遠(yuǎn)程控制：實現(xiàn)對變電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程溫度分析，遠(yuǎn)程監(jiān)視。
• 監(jiān)視變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運行設(shè)備的外觀狀態(tài)、工作狀態(tài)、溫度場分布情況；
• 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)CT、PT、避雷器和瓷絕緣子等高壓設(shè)備的外觀狀態(tài)、工作狀態(tài)、溫度場分布情況；
• 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)其他充油設(shè)備、易燃設(shè)備的外觀狀態(tài)、工作狀態(tài)、溫度場分布情況；
• 輔助監(jiān)視變電站內(nèi)隔離開關(guān)的分合狀態(tài)；
• 變電站端紅外視頻監(jiān)控有告警硬接點接至變電站綜合自動化系統(tǒng)或遠(yuǎn)動設(shè)備，提供消防、預(yù)警的遠(yuǎn)動報警信息。
• 實現(xiàn)對變電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程電力紅外視頻監(jiān)控；

3.???? 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)

3.1.?? 綜述

本方案所闡述的變電站遠(yuǎn)程紅外自動監(jiān)測系統(tǒng)，是以一定數(shù)量的可相對獨立工作的網(wǎng)絡(luò)紅外熱像儀監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合智能機器人巡檢技術(shù)、特殊點位測溫技術(shù)等來運作，并且采用星型拓?fù)浞绞铰?lián)接的監(jiān)控系統(tǒng)，適合于大型超高壓變電站設(shè)備運行、維護和管理的要求。

變電站遠(yuǎn)程紅外自動監(jiān)測系統(tǒng)是為配合變電站實現(xiàn)提高工作成效而增設(shè)的電網(wǎng)輔助監(jiān)控系統(tǒng)。

• 系統(tǒng)具有性能可靠、技術(shù)成熟、功能完善、體系先進的分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)配置靈活、操作方便、布局合理，滿足長時間穩(wěn)定工作的要求。
• 系統(tǒng)具有良好的標(biāo)準(zhǔn)性、開放性、集成性、安全性、可擴充性及可維護性，可根據(jù)需要方便地進行網(wǎng)絡(luò)逐級匯接，增減各類站級前端設(shè)備等。
• 系統(tǒng)所使用的視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)采用符合大規(guī)模拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的傳輸需要的、低比特率的、交互式的、先進通用的國際標(biāo)準(zhǔn)。
• 系統(tǒng)所用軟件、硬件、人機界面、通信協(xié)議和通信接口等遵循當(dāng)前最新國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
• 采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的耐壓、抗浪涌電壓沖擊、抗雷擊、抗強電磁干擾等其它抗干擾措施。
• 系統(tǒng)各層次的網(wǎng)絡(luò)互連優(yōu)先使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源。

3.2.?? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、免維護式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有高度的可靠性和安全性，同時符合ISO/OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。

• 系統(tǒng)具備軟硬件的擴充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴展和功能升級；
• 系統(tǒng)為其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)圖像接口，以利于其它系統(tǒng)調(diào)用及二次開發(fā)；
• 系統(tǒng)所提供的支撐軟件能支持用戶進一步開發(fā)應(yīng)用軟件；
• 系統(tǒng)的軟硬件接口采用國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持與其它標(biāo)準(zhǔn)硬件、其它網(wǎng)絡(luò)及不同生產(chǎn)商的設(shè)備互聯(lián)。可以達到信息資源共享；
• 系統(tǒng)所選用的硬件平臺符合現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定市場銷售規(guī)模的通用化、系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，并有可靠的維修服務(wù)支持，存在有其它替代品的可能，并充分考慮到計算機硬件的飛速發(fā)展；
• 為適應(yīng)系統(tǒng)多級監(jiān)控要求，系統(tǒng)具有靈活的多級組網(wǎng)能力；
• 系統(tǒng)具備開放的二次接口。

3.3.?? 系統(tǒng)擴展性設(shè)計

• 為了適應(yīng)電力系統(tǒng)建設(shè)階段性特點，本系統(tǒng)具備良好的可擴展性。
• 在系統(tǒng)加入新的變電站時，只須建立站端監(jiān)控系統(tǒng)并建立和監(jiān)控中心的連接即可，系統(tǒng)監(jiān)控中心的軟硬件無須做大的改動。
• 系統(tǒng)各項功能和運行狀態(tài)不受擴建影響；

3.4.?? 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信采用IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)，并可使用網(wǎng)絡(luò)延伸器、網(wǎng)橋、路由器設(shè)備延伸接入站點，進行有線和無線AP網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

• 主控中心網(wǎng)絡(luò)至區(qū)域監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)之間鏈路，采用雙向10/100/1000Mb/s (10/100/1000BASE)光/電接口互聯(lián)，并實現(xiàn)第三層路由隔離。區(qū)域監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)至變電站端系統(tǒng)之間鏈路，采用10/100Mb/s (10/100BASE)光/電接口連接方法。
• 變電站端至現(xiàn)場設(shè)備之間鏈路，采用超五類網(wǎng)線、光纜等抗干擾強的介質(zhì)來實現(xiàn)；
• IP地址及以太網(wǎng)地址滿足IP網(wǎng)絡(luò)單播、組播功能等組網(wǎng)要求，IP地址分配符合供電局有關(guān)規(guī)范。

系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計：

方案設(shè)計涵蓋了地面變電站測溫、高空輸電線路測溫、地下電纜測溫等幾大板塊的架構(gòu)設(shè)計，從基礎(chǔ)變電站到地市供電公司，再到省電力公司，全方位覆蓋。做到全面精確高效率的測溫方式，減少了人員大量測溫工作，避免漏檢、測量誤差大的情況，提高了安全性和工作效益。接下來將介紹每個板塊的具體子架構(gòu)。

靈蜂智能電力施工圖：

（高壓線纜金屬接頭接觸不良）

(配電箱接頭金屬部件接觸不良)

(T型線夾金屬部件接觸不良)