地下厂房式大型水电站智能巡检系统建设研究

发布时间：2021-09-15所属分类：工程师职称论文浏览：1133次

摘 要： 摘要:本文对地下厂房式大型水电站设备设施巡检现状进行了分析，总结了国内水电站设备设施巡检的先进经验、手段，并结合地下厂房式电站运行的特点，提出了智能巡检系统功能需求及建设内容。智能巡检系统应主要从监控趋势报警、工业电视画面分析、红外温度测量

　　摘要:本文对地下厂房式大型水电站设备设施巡检现状进行了分析，总结了国内水电站设备设施巡检的先进经验、手段，并结合地下厂房式电站运行的特点，提出了智能巡检系统功能需求及建设内容。智能巡检系统应主要从监控趋势报警、工业电视画面分析、红外温度测量、油色谱在线监视、智能机器人、无人机巡检等方面展开建设，多手段、全覆盖采集现场数据，开发设备参数、图像自动识别分析系统，以实现现场三漏、超温、超压、趋势劣化等异常情况自动报警，减轻人为工作量，并大幅提升运行安全。

　　关键词:水电站;智能巡检;智能机器人;无人机;智能报警

　　随着信息化、数据化、人工智能等工业信息技术的发展，智能应用逐渐深入电力生产各个环节。打破现有电力生产模式，引进更先进、更智能的生产技术，实现电力生产更安全、更高效的目标，是目前发电厂建设的迫切需求。

　　智能巡检管理通过先进的管理系统和计算机、智能终端设备、通信技术方案，实现了设备巡检的现代化管理，保证了设备的安全稳定运行，减轻了巡、点检人员和设备管理人员的工作强度，提高了工作效率[1]。打造一套智能化、科学化、可视化的巡检系统，可实现快精准的巡检任务策划、全方位的巡检人员管理、全闭环的巡检过程管控、高效率的设备异常消缺、智能化的数据分析决策。该系统旨在提高巡检过程效率、设备运维管理水平和绩效，从而进一步提升设备的可靠性。

　　1水电站巡检现状分析

　　目前水电站正使用的巡检系统有运行巡检系统、设备点检系统、主变油色谱在线监视系统等常规系统，各自能实现相关功能，巡检基本依赖人员手持巡检仪，现场扫码、手动输入巡检数据及现场情况，巡检完成后回传数据至生产管理系统[2]。巡、点检系统能够实现设备全覆盖，但部分设备参数不能真实反映情况，巡检手段单一，不能自动报警及进行趋势分析。现场工业电视没能做到全覆盖，且无图像自动识别功能。

　　2智能巡检需求分析

　　智能巡检系统能尽早发现可能影响系统和设备故障的早期故障特征，以对生产运行、检修和管理人员提供生产决策支持，消除设备隐患，提前安排设备运行方式、合理安排设备检修等，实现机组故障的自分析、自诊断，提高设备的安全运行水平和设备可靠性水平。智能巡检应具备以下功能。

　　1)日常巡、点检数据分析。将运行巡、点检人工回传数据与定值进行对比分析，实现超标数据报警，并筛选出未按标准开展巡查的项目。

　　2)工业摄像头画面分析。增设现场工业摄像头，做到全厂重要区域全覆盖，智能巡检系统对摄像头采集到的画面进行处理分析，自动识别漏油、漏水、着火等异常情况。

　　3)电气设备温度监视分析。在厂用干式变、发电机中性点、滑环、定子引出线、电缆接头等重要部位安装红外温度传感器，将各部位回传温度与定值进行对比分析，实现超温报警及趋势分析。

　　4)机器人自动巡检分析。地线厂房发电机层、GIS配电室等重点区域配置智能巡检机器人，实现定时巡查及对单个异常设备长期运行监视，并将结果回传至生产管理信息系统。

　　5)主变油色谱在线监视分析。升级主变油色谱在线监视系统，以准确识别油劣化程度，将分析结果回传至生产管理信息系统，实现自动报警。

　　6)水工无人机巡检分析。配置无人机，对水工建筑物、库区危岩体等开展巡查，并实现泄洪前尾水渔船驱赶检查，将画面分析结果回传至生产管理信息系统，发出报警。

　　7)报警信息推送功能。各项巡检结果均在生产管理信息系统子模块中生成“报警列表”，重要信息自动推送至相关管理人员，实现实时故障提醒。

　　3智能巡检系统建设内容

　　3.1生产管理信息系统建设

　　3.1.1建设目标

　　生产管理信息系统需增加“智能巡检”模块及各子模块，增加生产管理信息系统信息推送功能，将重要报警信息推送至相关人员。

　　3.1.2系统功能

　　1)正常运行监视。将智能机器人、无人机、主变油色谱、设备温度等子系统数据及报警信号回传至生产管理信息系统，使值班人员能正常监视。

　　2)异常告警提示。各子系统生成告警列表，主目录生成告警汇总表。

　　3)历史数据查询。记录保存所有历史数据，以对比分析劣化趋势。

　　4)重要告警信息推送。主设备超温告警、主变油劣化告警、坝前大型漂浮物告警等异常告警信号能通过短信形式推送至相关管理人员，提醒其及时处理。

　　3.2工业摄像头巡查

　　3.2.1建设目标

　　在现有已建成工业摄像头系统基础上，完善摄像头布置，在应重点监视而未安装摄像头的部位增设摄像头，实现重点部位全覆盖。采用图像分析技术，实现动态画面分析，识别现场漏水、漏油、着火等情况。

　　3.2.2系统功能

　　1)正常运行监视。所有摄像头画面传回至中控室工业电视，值班人员能够自主选择监视画面查看现场情况。

　　2)异常画面查看。在现场发生异常及电厂发生事故的情况下，能够实时调取现场摄像头查看现场情况。

　　3)历史画面回放。所有摄像头须备份存储数据，能够进行历史画面回放，追溯早期录像。

　　4)图像自动识别。对各重点部位摄像头实时画面进行识别分析，自动判断现场设备漏水、漏油、着火等异常，生成报警信息。

　　5)坝前漂流船只、大型漂浮物识别。通过对进水口、近坝区域实时摄像头监视画面进行识别，在有漂流船只、大型漂浮物时第一时间发出告警，提醒值班人员处理。

　　3.3智能机器人巡查

　　3.3.1建设目标

　　在地下厂房220层配置一台智能机器人，实现定时自动巡回、视频画面分析、定点监视等功能，弥补管理人员不能长期实时监视的缺陷。

　　3.3.2系统功能

　　1)设备定点监视。设备异常或瞬时故障监控系统无法捕捉时，设置机器人定点监视，录制画面，自动识别异常信号。

　　2)实时图像传输。通过无线传输方式实时回传影像数据到生产管理信息系统。

　　3)影像数据存储管理和高效检索。通过信息管理系统实现影像数据存储管理和历史影像数据的高效检索。

　　4)库区安全风险点管理和安全预警。采用智能视频图像分析技术，利用影像数据对异常现象进行动态跟踪分析，及时发现安全隐患，及时预警。

　　5)巡查任务管理。根据巡查计划安排，自动生成巡查任务和巡查路线，结合巡查数据和结果反馈，实现机器人巡查工作的闭环管理。

　　3.4无人机巡查

　　3.4.1建设目标

　　针对水电站水库库区安全管理具体业务需求，采用无人机、移动无线通信、GPS定位、智能视频分析等先进技术，建设库区无人机巡查及安全预警系统，实现基于无人机平台的库区安全巡查、库区水土环境监测、防洪应急监测、泄洪与发电放水告警、库区安全风险预警等应用。建立和完善库区无人机安全巡查常态化管理机制，提高库区安全巡查效率，及时发现库区安全隐患。无人机信息传输示意图见图1。

　　3.4.2系统功能

　　1)无人机航拍。通过按照预设航线巡视或地面控制站遥控方式对水库库区进行空中拍照、空中摄像。

　　2)无人机喊话。通过按照预先录制播放或实时对讲(喊话)方式，对水库库区进行远距离语音通知、语音告警。在电站泄洪放水、发电放水或突发事件处置时，通过该项功能及时向周边群众和员工进行通知和告警。

　　3)实时图像传输。通过无线传输方式实时回传航拍影像数据到地面工作站的功能。

　　4)航拍影像数据存储管理和高效检索。通过无人机巡查与安全预警管理信息管理系统实现航拍影像数据存储管理和历史影像数据的高效检索。

　　5)库区安全风险点管理和安全预警。建立库区安全风险点数据库，以提供安全风险点管理及维护功能。采用智能视频图像分析技术，利用航拍影像数据对安全风险点进行动态跟踪分析，及时发现安全隐患，及时预警。

　　6)巡查任务管理。根据库区无人机巡查计划安排，自动生成巡查任务和巡查路线，结合巡查数据和结果反馈，实现库区无人机巡查工作的闭环管理。

　　3.5主变油色谱在线监视

　　3.5.1建设目标在现有主变油色谱在线监视系统的基础上，对系统进行升级改造，实现准确监视分析，将数据传至生产管理信息系统，以便于实时监视分析，及时发现告警信号。

　　3.5.2系统功能

　　1)正常运行监视。运行数据传至生产管理信息系统，能够实现实时监视。

　　2)异常告警提示。运用自动数据分析，发生油劣化时，能够及时发出告警信息，提醒管理人员处理。

　　3)历史数据查询。记录保存所有历史数据，能够据此对比分析劣化趋势。

　　3.6电气设备温度监视

　　3.6.1建设目标在厂用干式变、发电机中性点、滑环、定子引出线、电缆接头等重要部位安装红外温度传感器，采用射频技术，并建设数据分析平台，将数据传至生产管理信息系统，以便于实时监视分析，及时发现告警信号。

　　3.6.2系统功能

　　1)正常运行监视。运行数据传至生产管理信息系统，能够实现实时监视。

　　2)异常告警提示。系统自动进行数据分析，根据负荷情况，将温度值与设定值进行对比，能够及时发出告警信息，提醒管理人员处理。

　　3)历史数据查询。记录保存所有历史数据，能够据此对比分析劣化趋势。

　　4总结建议

　　智慧化水电厂的建设在提高运行监控能力、设备管控能力、安全生产管控能力和经营决策水平等多方面产生了积极作用。智能巡检系统将为故障诊断、状态监测的科学决策提供技术支撑，能结合厂站巡检数据，运用大数据挖掘及AI技术实现受控厂站设备运行参数的劣化分析和智能预警报警。远程工业电视监视、机器人巡视、无人机巡查、红外射频测温等功能，将电站数据、图像远程传送至各专业诊断中心，由专业技术人员开展后台分析诊断，组织、指导现场开展维护消缺，可提高设备运行可靠性，提升水电站智能管控水平。——论文作者：舒西刚

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