“主变压器温度正常，油位指示正常，一次设备无搭挂异物，运行状况良好……”9月18日，山东济南供电公司员工利用高适应性变电设备状态多物理量感知终端，全方位巡检220千伏南郊变电站，保障设备安全运行。

 

高适应性变电设备状态多物理量感知终端由济南供电公司牵头研发。2018年，该公司成立创新研发团队，重点研究提高感知终端适应能力的智能算法，攻克了变电设备缺陷智能诊断的系列技术难点，提高了变电设备异常检测诊断的准确性和效率。

 

解决问题:

 

突破变电设备常用检测手段的局限性

 

以往，运维人员巡检变电设备需要携带红外热成像仪、带电检测仪、万用表等多种仪器。人工操作仪器时，受高度和角度等因素影响，检测数据可能误差大、准确性低。

 

“随着变电设备数量快速增加，如何精确、高效地检测设备运行状况成为一道难题。我们把解题的切入点聚焦在了感知终端上。”研发团队负责人王思源介绍。

 

可见光图像检测、红外热成像异常分析、绝缘缺陷诊断是变电设备巡检的重点。可见光图像检测能直观地查看设备外观状态，红外热成像异常分析能发现设备过热等问题，绝缘缺陷诊断则是预防电气故障的关键。“我们希望研发一种综合感知终端，提升这三方面的检测能力，替代人工巡检。”王思源说。

 

研发团队首先收集和分析巡检过程中获取的数据，明确了三种检测方式此前存在的局限性：在可见光图像检测方面，图像清晰度不足，识别算法不够精确；在红外热成像异常分析方面，已有的红外检测设备对温度变化的敏感度不够；在绝缘缺陷诊断方面，传统的诊断方法过于依赖人工经验，缺陷定位误差大。以解决这些问题为目标，团队成员开始攻关。

 

创新技术：

 

让感知终端从实验室走向现场复杂环境

 

如何将三种独立技术集成到一个小型设备中？这是研发团队面临的第一个难题。

 

团队成员从系统集成设计、硬件构造优化等方面着手，经过上百次的调整与测试，设计出了一套模块化架构，既保证了各功能模块高效运行，又便于后期维护与升级。2019年，第一代感知终端研制成功，兼具可见光图像识别、红外测温和绝缘缺陷定位功能，实现了变电设备检测感知终端集成化、小型化和轻量化。

 

“在实验室环境下实现检测功能只是万里长征第一步，如何在变电站强电磁干扰和复杂气象环境下检测好才是关键。”王思源说。2020年，研发团队在国家电网有限公司科技项目的支持下，联合上海交通大学等高校开发了多种环境适应算法，让感知终端变得更“聪明”。

 

为了解决复杂环境下可见光图像检测准确率低的问题，研发团队设计了可见光图像处理及缺陷分析算法，在大范围巡检中实现了微小目标精密检测，检测精度达97.1%，而当时主流可见光图像检测设备的检测精度为70%。他们还设计了红外热成像处理及缺陷分析算法，通过多重筛选、分割、辨识红外图像，实现了温度数据提取、异常分析、缺陷识别及定位，将温度检测精度提高14.8个百分点，缺陷识别精度提高7.5个百分点。针对噪声信号干扰绝缘缺陷诊断问题，团队成员开发了局部放电、声纹定位系统，通过信号特性匹配滤除噪声，提高了缺陷定位精度。

 

2021年，高适应性变电设备状态多物理量感知终端研发成功。相较于第一代感知终端，它的抗干扰能力和异常识别准确率大幅提升。

 

全面推广：

 

相关技术助力产业链协同创新

 

起初，高适应性变电设备状态多物理量感知终端只在几个变电站固定位置试装。“该终端像‘哨兵’一样守护变电设备，在雨、雪、雾等环境中能快速、准确感知变电设备状态，发现异常。”团队成员张雨薇说。

 

良好的应用成效给了研发团队推广使用高适应性变电设备状态多物理量感知终端的底气。随后，他们将该终端融入集中监控系统中，支撑济南供电公司西区变电集控站建设与运行，推动变电设备运维模式由人工巡检向智能巡检转变。应用该终端后，变电设备巡检效率与此前相比提高了30%。

 

2022年，研发团队与国网智能科技股份有限公司合作，将相关技术嵌入巡检机器人中，使巡检机器人可全方位检测变电设备的状态，及时发现并处理潜在问题。相关技术还在多家电力设备生产厂家的相关产品中应用，推动电力监测装备智能化升级，助力产业链协同创新。

 

2023年2月，经中国电力企业联合会鉴定，项目成果整体达到国际先进水平。目前，成果已部署于山东电网105座变电站，并推广应用至吉林、青海等地区大中型变电站，为设备异常检测诊断提供了手段。

 

来源：国家电网报