地下廠房式大型水電站智能巡檢系統建設研究

發布時間：2021-09-15所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:本文對地下廠房式大型水電站設備設施巡檢現狀進行了分析，總結了國內水電站設備設施巡檢的先進經驗、手段，并結合地下廠房式電站運行的特點，提出了智能巡檢系統功能需求及建設內容。智能巡檢系統應主要從監控趨勢報警、工業電視畫面分析、紅外溫度測量

　　摘要:本文對地下廠房式大型水電站設備設施巡檢現狀進行了分析，總結了國內水電站設備設施巡檢的先進經驗、手段，并結合地下廠房式電站運行的特點，提出了智能巡檢系統功能需求及建設內容。智能巡檢系統應主要從監控趨勢報警、工業電視畫面分析、紅外溫度測量、油色譜在線監視、智能機器人、無人機巡檢等方面展開建設，多手段、全覆蓋采集現場數據，開發設備參數、圖像自動識別分析系統，以實現現場三漏、超溫、超壓、趨勢劣化等異常情況自動報警，減輕人為工作量，并大幅提升運行安全。

　　關鍵詞:水電站;智能巡檢;智能機器人;無人機;智能報警

　　隨著信息化、數據化、人工智能等工業信息技術的發展，智能應用逐漸深入電力生產各個環節。打破現有電力生產模式，引進更先進、更智能的生產技術，實現電力生產更安全、更高效的目標，是目前發電廠建設的迫切需求。

　　智能巡檢管理通過先進的管理系統和計算機、智能終端設備、通信技術方案，實現了設備巡檢的現代化管理，保證了設備的安全穩定運行，減輕了巡、點檢人員和設備管理人員的工作強度，提高了工作效率[1]。打造一套智能化、科學化、可視化的巡檢系統，可實現快精準的巡檢任務策劃、全方位的巡檢人員管理、全閉環的巡檢過程管控、高效率的設備異常消缺、智能化的數據分析決策。該系統旨在提高巡檢過程效率、設備運維管理水平和績效，從而進一步提升設備的可靠性。

　　1水電站巡檢現狀分析

　　目前水電站正使用的巡檢系統有運行巡檢系統、設備點檢系統、主變油色譜在線監視系統等常規系統，各自能實現相關功能，巡檢基本依賴人員手持巡檢儀，現場掃碼、手動輸入巡檢數據及現場情況，巡檢完成后回傳數據至生產管理系統[2]。巡、點檢系統能夠實現設備全覆蓋，但部分設備參數不能真實反映情況，巡檢手段單一，不能自動報警及進行趨勢分析。現場工業電視沒能做到全覆蓋，且無圖像自動識別功能。

　　2智能巡檢需求分析

　　智能巡檢系統能盡早發現可能影響系統和設備故障的早期故障特征，以對生產運行、檢修和管理人員提供生產決策支持，消除設備隱患，提前安排設備運行方式、合理安排設備檢修等，實現機組故障的自分析、自診斷，提高設備的安全運行水平和設備可靠性水平。智能巡檢應具備以下功能。

　　1)日常巡、點檢數據分析。將運行巡、點檢人工回傳數據與定值進行對比分析，實現超標數據報警，并篩選出未按標準開展巡查的項目。

　　2)工業攝像頭畫面分析。增設現場工業攝像頭，做到全廠重要區域全覆蓋，智能巡檢系統對攝像頭采集到的畫面進行處理分析，自動識別漏油、漏水、著火等異常情況。

　　3)電氣設備溫度監視分析。在廠用干式變、發電機中性點、滑環、定子引出線、電纜接頭等重要部位安裝紅外溫度傳感器，將各部位回傳溫度與定值進行對比分析，實現超溫報警及趨勢分析。

　　4)機器人自動巡檢分析。地線廠房發電機層、GIS配電室等重點區域配置智能巡檢機器人，實現定時巡查及對單個異常設備長期運行監視，并將結果回傳至生產管理信息系統。

　　5)主變油色譜在線監視分析。升級主變油色譜在線監視系統，以準確識別油劣化程度，將分析結果回傳至生產管理信息系統，實現自動報警。

　　6)水工無人機巡檢分析。配置無人機，對水工建筑物、庫區危巖體等開展巡查，并實現泄洪前尾水漁船驅趕檢查，將畫面分析結果回傳至生產管理信息系統，發出報警。

　　7)報警信息推送功能。各項巡檢結果均在生產管理信息系統子模塊中生成“報警列表”，重要信息自動推送至相關管理人員，實現實時故障提醒。

　　3智能巡檢系統建設內容

　　3.1生產管理信息系統建設

　　3.1.1建設目標

　　生產管理信息系統需增加“智能巡檢”模塊及各子模塊，增加生產管理信息系統信息推送功能，將重要報警信息推送至相關人員。

　　3.1.2系統功能

　　1)正常運行監視。將智能機器人、無人機、主變油色譜、設備溫度等子系統數據及報警信號回傳至生產管理信息系統，使值班人員能正常監視。

　　2)異常告警提示。各子系統生成告警列表，主目錄生成告警匯總表。

　　3)歷史數據查詢。記錄保存所有歷史數據，以對比分析劣化趨勢。

　　4)重要告警信息推送。主設備超溫告警、主變油劣化告警、壩前大型漂浮物告警等異常告警信號能通過短信形式推送至相關管理人員，提醒其及時處理。

　　3.2工業攝像頭巡查

　　3.2.1建設目標

　　在現有已建成工業攝像頭系統基礎上，完善攝像頭布置，在應重點監視而未安裝攝像頭的部位增設攝像頭，實現重點部位全覆蓋。采用圖像分析技術，實現動態畫面分析，識別現場漏水、漏油、著火等情況。

　　3.2.2系統功能

　　1)正常運行監視。所有攝像頭畫面傳回至中控室工業電視，值班人員能夠自主選擇監視畫面查看現場情況。

　　2)異常畫面查看。在現場發生異常及電廠發生事故的情況下，能夠實時調取現場攝像頭查看現場情況。

　　3)歷史畫面回放。所有攝像頭須備份存儲數據，能夠進行歷史畫面回放，追溯早期錄像。

　　4)圖像自動識別。對各重點部位攝像頭實時畫面進行識別分析，自動判斷現場設備漏水、漏油、著火等異常，生成報警信息。

　　5)壩前漂流船只、大型漂浮物識別。通過對進水口、近壩區域實時攝像頭監視畫面進行識別，在有漂流船只、大型漂浮物時第一時間發出告警，提醒值班人員處理。

　　3.3智能機器人巡查

　　3.3.1建設目標

　　在地下廠房220層配置一臺智能機器人，實現定時自動巡回、視頻畫面分析、定點監視等功能，彌補管理人員不能長期實時監視的缺陷。

　　3.3.2系統功能

　　1)設備定點監視。設備異常或瞬時故障監控系統無法捕捉時，設置機器人定點監視，錄制畫面，自動識別異常信號。

　　2)實時圖像傳輸。通過無線傳輸方式實時回傳影像數據到生產管理信息系統。

　　3)影像數據存儲管理和高效檢索。通過信息管理系統實現影像數據存儲管理和歷史影像數據的高效檢索。

　　4)庫區安全風險點管理和安全預警。采用智能視頻圖像分析技術，利用影像數據對異常現象進行動態跟蹤分析，及時發現安全隱患，及時預警。

　　5)巡查任務管理。根據巡查計劃安排，自動生成巡查任務和巡查路線，結合巡查數據和結果反饋，實現機器人巡查工作的閉環管理。

　　3.4無人機巡查

　　3.4.1建設目標

　　針對水電站水庫庫區安全管理具體業務需求，采用無人機、移動無線通信、GPS定位、智能視頻分析等先進技術，建設庫區無人機巡查及安全預警系統，實現基于無人機平臺的庫區安全巡查、庫區水土環境監測、防洪應急監測、泄洪與發電放水告警、庫區安全風險預警等應用。建立和完善庫區無人機安全巡查常態化管理機制，提高庫區安全巡查效率，及時發現庫區安全隱患。無人機信息傳輸示意圖見圖1。

　　3.4.2系統功能

　　1)無人機航拍。通過按照預設航線巡視或地面控制站遙控方式對水庫庫區進行空中拍照、空中攝像。

　　2)無人機喊話。通過按照預先錄制播放或實時對講(喊話)方式，對水庫庫區進行遠距離語音通知、語音告警。在電站泄洪放水、發電放水或突發事件處置時，通過該項功能及時向周邊群眾和員工進行通知和告警。

　　3)實時圖像傳輸。通過無線傳輸方式實時回傳航拍影像數據到地面工作站的功能。

　　4)航拍影像數據存儲管理和高效檢索。通過無人機巡查與安全預警管理信息管理系統實現航拍影像數據存儲管理和歷史影像數據的高效檢索。

　　5)庫區安全風險點管理和安全預警。建立庫區安全風險點數據庫，以提供安全風險點管理及維護功能。采用智能視頻圖像分析技術，利用航拍影像數據對安全風險點進行動態跟蹤分析，及時發現安全隱患，及時預警。

　　6)巡查任務管理。根據庫區無人機巡查計劃安排，自動生成巡查任務和巡查路線，結合巡查數據和結果反饋，實現庫區無人機巡查工作的閉環管理。

　　3.5主變油色譜在線監視

　　3.5.1建設目標在現有主變油色譜在線監視系統的基礎上，對系統進行升級改造，實現準確監視分析，將數據傳至生產管理信息系統，以便于實時監視分析，及時發現告警信號。

　　3.5.2系統功能

　　1)正常運行監視。運行數據傳至生產管理信息系統，能夠實現實時監視。

　　2)異常告警提示。運用自動數據分析，發生油劣化時，能夠及時發出告警信息，提醒管理人員處理。

　　3)歷史數據查詢。記錄保存所有歷史數據，能夠據此對比分析劣化趨勢。

　　3.6電氣設備溫度監視

　　3.6.1建設目標在廠用干式變、發電機中性點、滑環、定子引出線、電纜接頭等重要部位安裝紅外溫度傳感器，采用射頻技術，并建設數據分析平臺，將數據傳至生產管理信息系統，以便于實時監視分析，及時發現告警信號。

　　3.6.2系統功能

　　1)正常運行監視。運行數據傳至生產管理信息系統，能夠實現實時監視。

　　2)異常告警提示。系統自動進行數據分析，根據負荷情況，將溫度值與設定值進行對比，能夠及時發出告警信息，提醒管理人員處理。

　　3)歷史數據查詢。記錄保存所有歷史數據，能夠據此對比分析劣化趨勢。

　　4總結建議

　　智慧化水電廠的建設在提高運行監控能力、設備管控能力、安全生產管控能力和經營決策水平等多方面產生了積極作用。智能巡檢系統將為故障診斷、狀態監測的科學決策提供技術支撐，能結合廠站巡檢數據，運用大數據挖掘及AI技術實現受控廠站設備運行參數的劣化分析和智能預警報警。遠程工業電視監視、機器人巡視、無人機巡查、紅外射頻測溫等功能，將電站數據、圖像遠程傳送至各專業診斷中心，由專業技術人員開展后臺分析診斷，組織、指導現場開展維護消缺，可提高設備運行可靠性，提升水電站智能管控水平。——論文作者：舒西剛

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