智能巡检系统在变电运维中的应用

　　陈文文　李晟　竺学涛　陈波

　　【摘　要】电力系统的安全运行事关国家安全与国民生计，而变电运维是保障电力系统安全、稳定运行的关键环节。当前，在变电运维工作中，传统人工巡检成本高、效率低、漏洞多等劣势，已经无法满足电力行业高质量发展需求，而对智能巡检系统的深化研究与应用，则成为变电运维工作发展的新趋势。变电运维中的智能巡检系统是一项集成了多种先进技术的综合解决方案，旨在提高运维效率、保障电网安全稳定运行。

　　【关键词】智能巡检系统；变电运维；巡检管理

　　引言

　　随着电力系统的持续发展以及智能化技术的不断创新，智能巡检系统在变电运维中的合理应用，不仅显著提升了变电运维效率，还切实保障了电力安全。该系统的应用横跨电力安全、智能化技术等多个领域，推动了变电站巡检管理的改造升级。在变电运维管理中，智能巡检系统能够实时监测变电站设备的运行状态，精准判断故障并及时发出报警提示，使变电站巡检管理工作朝着网络化、流程化、规范化、智能化方向发展，这不仅确保了电力设备的正常运行，还极大地提高了巡检工作的效率、安全性与可靠性。

　　一、智能巡检系统基本概述

　　智能巡检系统遵循预设的巡检轨迹，对设备、设施及周围环境实施持续监控与检查，并能自动记录并上报检测所得数据及任何异常设备状态，从而实现巡检与管理的全面自动化。此外，该系统还具备了全过程可视化管理能力。相较于传统的人工巡检模式，智能巡检系统的引入极大提高了巡检效率与精确度，同时削减了巡检成本。更为重要的是，它为数据深度分析与风险控制策略的制定提供了坚实的技术基础。

　　智能巡检系统主要包含了数据采集模块、数据处理模块、智能化识别和诊断模块、智能化决策和调度模块、数据可视化和交互模块5 大功能模块，每一模块均为不可或缺的关键要素，通过紧密协作与互动，确保各项巡检任务能够高效、精确、安全且可靠地执行。这一系列模块的集成应用，为变电运维作业的高效运作、高精密度、安全性以及成本节约提供了坚实的技术支撑与保障。

　　二、变电运维中智能巡检系统关键技术

　　（一）机器人技术

　　在变电运维中，智能巡检机器人作为核心设备，发挥了至关重要的作用。这些机器人集成了自主导航、自动避障、图像识别等多种功能，能够实现对变电站设备的全面、快速、准确巡检[1]。

　　1. 机器人选型。在机器人技术应用的过程中，机器人选型至关重要。在实际操作中，应当从多维度进行综合考量，这涵盖了机器人尺寸、精度、运行速度以及重量等多个方面。确保所选机器人类型的科学性和合理性，对于提升巡检作业的效率具有显著的优势。

　　2. 传感器技术。在部署机器人巡检任务时，通常需要借助多种传感器来采集环境数据。具体而言，在传感器技术的实际运用中，能更有效地获取目标物体的颜色特征和形状特征。

　　3. 数据处理技术。在智能巡检系统的实施过程中，运用数据处理技术能更有效地辅助机器人对所收集的数据信息进行深度分析和处理，从而提升巡检的准确性。研究表明，采用机器学习算法，能更出色地完成图像信息的识别与分类任务，进而助力企业和工作人员更迅速、精确地识别设备故障及潜在风险。

　　4. 运动控制技术。应用运动控制技术，能够更有效地实现对机器人运动的精准调控，保证机器人能遵循预设路径行进，并在遭遇障碍物时迅速做出规避动作。

　　5. 人机交互技术。在智能巡检系统中，运用人机交互技术能更有效地促进人与机器人之间的沟通与协作，从而提升巡检任务的质量。例如，可以通过采用语音识别与语音合成技术，实现人类与机器人之间的语音互动，不仅能够传达巡检任务指令，还能反馈巡检结果。

　　（二）自动化技术

　　自动化技术是利用计算机程序和智能控制系统，实现生产流程的自动管控与提升。在变电站巡检系统中，自动化技术包含了数据采集与处理和自动化控制两个方面。数据的采集与处理主要是对摄像头、红外热像仪、激光雷达等多种高科技监测设备的综合利用，实时监测变电设备的运行情况，并记录各设备的工作数据，然后利用计算机系统对采集数据进行智能分析和处理，实现对设备故障隐患的及时发现与排除，确保变电站设备的安全稳定运行。自动化控制则是对巡逻目标采用控制器和执行器开展自动化管理和监测工作任务，涵盖了自动定位（即：精准确定巡检目标具体位置）、智能识别（即：对巡检目标系统予以自动识别和区分，采用目标检测、跟踪、识别技术设备来实现巡检目标的有效检测、跟踪、识别）、自动报警（即：巡检对象有异常问题产生，系统就会自动响应，发出紧急信号予以提示）和自动化控制（即：系统依据识别、定位异常报警信号实际，先自动化采取相应的控制措施，如设备自动化停运、发出警报做出响应、异常情况自动化监测等[2]）。

　　（三）数据通信技术

　　数据通信技术负责将机器人采集的设备状态数据、图像信息等实时传输至后台服务器进行处理和分析。数据通信技术的稳定性和可靠性直接关系到智能巡检系统的性能和效果。

　　数据通信技术负责将机器人所收集的设备状态数据、图像资料等即时传送给后台服务器进行深度处理与分析的任务。数据通信技术的稳定与可靠程度，对智能巡检系统的整体性能与成效具有直接影响。

　　在变电运维的实践中，数据通信技术往往融合有线与无线通信手段。有线通信常借助以太网等物理网络链路，将数据传输至后台服务器；而无线通信则利用GPRS、3G、4G、5G 及Wi-Fi 等无线传输技术，实现数据的远程接力。无线通信技术的显著优势在于其高度的灵活性与便捷性，能够摆脱地理位置与有线网络布局的限制。

　　智能巡检系统为确保数据通信的稳固与可信，常采用多元化的通信协议与技术措施来实现数据的传输与校验。例如，运用TCP/IP 协议来保障数据传输的完整与精确；通过数据加密技术来捍卫数据传输过程中的安全；以及利用冗余备份与故障转移机制来增强通信系统的可靠性与稳定性。

　　此外，数据通信技术与物联网技术的融合应用，使得对变电站设备的远程监视与智能调控成为可能。借助物联网技术，变电站内的各类设备得以相互连接，构筑起一个智能化的设备网络体系，运维工作者能够借助远程监控平台，实时观测设备的运作状况及数据信息，进而实施远程调控与操作[3]。

　　（四）图像识别技术

　　在智能巡检系统中，图像识别技术依靠先进的计算机视觉和机器学习技术，对捕捉到的图像进行深入提取、分析和鉴定，确保精准检测设备，做好设备异常预测。图像识别技术在变电运维智能巡检系统中的主要作用如下。

　　1. 利用深度学习技术的图像辨识技术的应用，可以将图像分析算法融入神经网络之中，实现图像特征的自动化捕捉，然后自动化完成识别图像的任务。如：利用深度学习算法来对变压器开展巡检工作，实现对变压器主体上缺陷的鉴定和区分。2. 在变电站设备表面损伤、裂纹或者其他缺陷的巡查中，可以借助图像识别技术进行清晰、精准地定位和分析诊断，为设备维修维护和故障分析筛查提供了技术保障。

　　3. 无人机巡检技术的应用，可以借助无人机上的高清摄像头对巡检设备以及环境图像进行精准设备和分析，在较短时间内就能够获得大量数据信息，既提高了巡检效率，又具有较高的精准性。

　　三、智能巡检系统在变电运维管理中的应用

　　（一）数据采集与实时监控

　　智能监控系统融合了多种传感装置，诸如双光摄像机、无人机、自动化机器人以及声音识别装置等，实现了对变电设施的全面且持续性的监控覆盖。这些传感装置能够即时捕捉电力设施及其周围环境的详尽数据，数据范围广泛，涵盖设备温度、湿度状况、振动情况、能源消耗率、压力水平等一系列核心指标。通过采用远程巡检方式取代人工现场检查，该智能监控系统引入了以数据为核心的新变电站巡检机制，极大提升了巡检作业的效率，并有效缩减了巡检成本。

　　在实时监控方面，智能巡检系统具备实时追踪变电站设备运行状态的能力，一旦监测到任何异常情况，系统会迅速触发警报并及时通知运维团队。这一即时响应机制显著缩减了故障处理的时间窗口，有效减少了因设备失效而可能引发的安全事故风险。同时，该系统还负责监控环境参数，包括但不限于环境温度、湿度水平以及烟雾状况，以确保变电站能够维持在一个安全且稳定地运行状态[4]。

　　（二）故障诊断与预警

　　智能巡检系统在变电运维管理的应用还体现在故障预测与预警环节，凭借内置的智能解析算法，该系统能对所收集的数据进行深度挖掘，精准捕捉设备可能存在的隐患。这些算法擅长辨识设备状态的演变趋向，预估故障出现的概率，并预先释放预警信号。运维工作者可依据预警提示，预先采取行动进行介入，有效防止故障的产生或蔓延。

　　在故障诊断方面，智能巡检系统能够自动检测设备异常状态，诸如油液泄漏、裂痕、腐蚀等现象，并能精确判定故障的种类及其所在位置，这一功能显著缓解了运维人员的工作压力，增强了故障应对的精确度和时效性。此外，系统还能够提供故障过往记录及详尽的分析总结报告，为运维人员提供了宝贵的参考依据，助力他们更深入地掌握设备运行详情，从而规划出更具针对性的维护保养策略。

　　（三）运维管理与决策支持

　　智能巡检系统不仅增强了变电运维的效能与安全性，还为运维管理工作带来了坚实的支撑。借助系统的集成功能及数据分析手段，运维团队能够全方位地了解变电站设备的当前运行状态、过往维护历程以及故障记录详情。这些详尽的信息为运维决策过程提供了科学的基础，促使运维行动更加精确无误且效率倍增。

　　在运维管控方面，智能巡检系统能够实现对变电站设备全寿命周期的监管，从设备的安装、调试阶段开始，到设备正常运行、维护保养，再到最终报废，系统都会对每个阶段的关键信息进行详尽记录与实时追踪，确保设备在整个生命周期内都处于有效监管之下，为变电运维的高效开展提供有力支持。这一功能有助于运维人员更深入地洞察设备的性能表现与使用状况，从而制定出更为合理的维护策略与预算规划[5]。

　　在辅助决策层面，智能巡检系统能够凭借所采集并深入分析的数据，为运维团队提供有力的决策辅助。举例来说，系统能够依据设备的当前运行状况与过往故障记录，预估设备的剩余使用寿命及维修需求。同时，还能根据变电站的负载状况及运行规划，对电力调度与分配方案进行优化调整。这些决策辅助信息对于运维人员精准把握变电站的运行态势及未来趋势至关重要，有助于他们制定出更加科学合理、行之有效的运维策略。

　　（四）智能联动与协同作业

　　智能巡检系统在变电运维管理中的效用还展现在智能协同与联动操作层面。通过与电网中的其他关键子系统，诸如控制系统、安全防护系统、动力环境监控系统、消防系统及监测系统等实现无缝集成，达成了与这些系统的智能协同与联动运行。

　　在智能协同方面，智能巡检系统具备与其他系统实现信息互通与协同操作的能力。举例来说，当变电站触发火灾或烟雾告警时，该系统能够自主激活消防装置以实施灭火行动；而当设备温度异常攀升时，系统则可自动调控冷却系统的作业模式以达到降温效果。这种智能协同机制有效降低了人工介入及误操作的可能性，进一步增强了变电运维的安全系数与可靠性。

　　在协同操作方面，智能巡检系统能够与无人机、机器人等其他巡检工具实现协同运作。借助统一的调配与管理，这些工具能够完成对变电站设备的全方位、多角度检查，此举不仅提升了巡检的覆盖面与精确度，还减轻了巡检作业对人员的体力负担及潜在安全风险。此外，系统还具备生成可视化巡检记录与报告的功能，为运维工作者提供了直观且详尽的巡检结果及解析信息。

　　结语

　　智能巡检系统的应用标志着电力设备维护工作迈入了智能化、数字化的新阶段。该系统通过整合物联网感知、人工智能分析和自动化控制等先进技术，构建了全方位、多层次的智能监测体系，实现了对变电站设备运行状态的实时动态监控。相较于传统人工巡检模式，智能巡检系统不仅解决了人工巡检效率低、漏检率高、数据记录不准确等问题，更重要的是建立了设备健康状态的数字化评估模型，使设备维护从被动应对转向主动预防。系统采用的分布式传感器网络能够全面采集设备温度、振动、局部放电等关键参数，结合边缘计算技术实现数据实时处理，大幅提升了异常识别的时效性。同时，基于深度学习的故障诊断算法不断优化迭代，使系统具备持续进化的能力。这些技术创新不仅提高了设备维护的精准度和可靠性，也为电力系统的安全稳定运行提供了有力保障。

　　展望未来，智能巡检系统将在三个方面持续深化发展：一是进一步融合数字孪生技术，构建更加精细化的设备虚拟模型，提升故障预测能力；二是加强5G 通信技术的应用，实现海量监测数据的高速传输与云端协同分析；三是探索人工智能与大数据的深度结合，建立更加智能化的决策支持系统。随着技术的不断进步和应用场景的拓展，智能巡检系统将在电力设备全生命周期管理中发挥更加关键的作用，推动电力行业运维模式向更加高效、智能的方向发展。这不仅有助于降低运维成本、提高供电可靠性，也将为构建新型电力系统提供重要的技术支撑。

　　参考文献：

　　[1] 吴海涛.变电运维技术中的智能化技术分析[J].集成电路应用,2024,41(12):334-335.

　　[2] 秦魏.机器人巡检系统在变电运维管理中的应用[J].集成电路应用,2021,38(11):168-169.

　　[3] 苏慧平.智能巡检机器人在变电系统运行中的应用分析[J].大众标准化,2020(24):188-189.

　　[4] 郭飞能.智能巡检管理系统在输电线路运维中的应用研究[J].华东科技,2023(12):58-60.

　　[5] 蔡艳艳.智能巡检机器人系统在500 kV变电站的应用[J].电力设备管理,2024(24):21-23.

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