1.???? 技術條件、技術標準

??? 本系統的設計、試驗和實施依據以下標準：

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本方案設計時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本方案的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。

• GBJ115-87 ???? 工業電視系統工程設計規范
• GB50198-94 民用閉路監視電視系統工程技術規范
• GB12322-90 通用性應用電視設備可靠性試驗方法
• GB 4798.4-90 電工電子產品應用環境條件無氣候防護場所使用
• GB 2423.10-89 電工電子產品基本環境試驗規程
• 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 ???? 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度
• GB/T17626.8 ???? 工頻磁場的抗擾度試驗
• GB50217-94 電力工程電纜設計規范
• IEC364-4-41 保護接地和防雷接地標準
• GB/T 14429-93 遠動設備及系統-術語
• GB/T 13926.n-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性
• ITU-T H.323 網絡電視電話系統和終端設備標準
• CCITT G.703 脈沖編碼調制通信系統網路數字接口參數標準
• ISO/IEC14496-2 MPEG4視音頻編解碼標準-視聽對象的編碼（6部分）。
• ITU H.263 視音頻編解碼標準
• IEC60870-5-104 遠動網絡傳輸規約
• 3 10BASE-T以太網接口標準

2.???? 系統設計

應用目的和應用前景分析

2.1.?? 目的和意義

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

由于普通的紅外熱成像遠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控和診斷熱像的故障性質等操作，這往往會造成監視延誤而引起比較大財產損失。另外對某些特殊場合如無人職守變電站運行設備的熱狀態檢測，若是人工操作的紅外設備，往往會造成人們勞動強度的提升及診斷不及時等缺陷。總之，目前的紅外熱成像儀雖在熱像處理技術上不斷改進提高，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。在此基礎背景下，人們強烈希望能出現一種可以遠程控制的智能化的紅外熱像監控診斷系統，以實現對紅外圖像的遠程控制操作。

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

• 自覺性問題：由于缺少有效的監督機制，設備巡視到位率、工作質量高低等都無法得到保證。
• 運作問題：管理工作的復雜性、人員考核的完整性和有效性、具體操作的隨意性和規范性等，都直接或間接地造成了較高的操作費用。
• 衡量尺度問題：運行經驗是確保電力設備安全運行的一種技術能力，但運行經驗的積累過程具有單一性。人員一旦變動，就可能造成經驗流失。這些問題造成了對運行設備狀態把握的難度，而且間接地引起了較高的管理費用。
• 原始數據積累問題：由于設備運行狀態的原始數據和信息的積累不足，對事故的預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備的熱狀態監測，若是人工操作的紅外設備，往往會造成勞動強度的提升及診斷不及時等缺陷。總之，目前的紅外熱成像儀雖在熱像處理技術上不斷改進提高，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。

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

變電站作為電力系統的重要環節，對安全性有著非常高的要求，其中安全性涉及設備的運行安全和人員生命安全。目前，變電站事故時有發生，主要包括設備發生故障和人身傷亡事故兩種。在這些事故發生之后尋找原因都能看出是因為設備運行異常狀態沒能及時發現或人員對設備操作時因疏忽大意而進入危險區域而引起的。因此需要研發一套變電站安全區域監控與自動巡檢系統。將能改變目前靠人為巡視設備熱故障的現狀，而通過對安全區域的自動監控，將能有效避免安全事故的發生。

紅外防誤報智能巡檢監測系統通過對即時紅外熱圖在被監測區域的紅外全景圖中進行位置配準的方法，擺脫了被監控目標位置的確定對云臺裝置的預置位參數及轉角參數的依賴，有效的提高在即時紅外熱圖中確定被監控目標位置的精度，識別誤差精度小于2個像素點，實現了在線式紅外監控系統對設備溫度的高精度監測。

2.2.?? 推廣應用前景及經濟與社會效益的定量分析

變電站原有設備紅外監測方式，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，難以滿足電力系統對實時性、經濟性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增長的要求。

采用變電站遠程紅外自動監測系統后，可以實時自動巡檢運行設備的溫度情況并按預先設定的預警值發出聲音報警信號，從而使運行人員（或通過值班調度員）能及時采取相應的措施，用減少負荷或改變系統運行方式等手段，確保設備運行的安全。提高運行人員對設備缺陷的識別能力和預見性。具備以下優點：

• 設備自動識別管理：對與系統采集的熱圖（無論自動采集還是人工采集）進行自動識別，通過圖像配準的方法識別出該熱圖能有效的設備目標，保證溫度檢測的有效性。
• 防誤報識別系統：所有的溫度測量都基于有效的目標識別，根據巡查策略可以只測量標記過的設備，對于外界的干擾熱源自動剔除，有效的防治了誤報警的產生。
• 詳細設備工作狀態管理：建立所有設備以及設備部件的管理體系，在自動巡檢的同時對本紅外熱像儀巡視范圍內的所有設備部件進行溫度分析記錄。在報警的時候可以詳細到具體設備故障部位。
• 自動巡航：系統可對云臺設置預置位（每個云臺可設置128個預置位），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。
• 自動預警：在系統巡航過程中，如發現目標設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，確認告警情況并排除故障。
• 自動生成報表：系統軟件可自動生成單幅紅外圖像的設備接點溫度分析報表；或綜合報表，即系統可自動記錄每次測溫時的溫度值，并生成溫度報表，以反應該接點在某一時間段內的溫度變化情況。
• 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視的是同一個設備位置，也解決了紅外熱像難以識別設備安裝位置的問題，便于及時判斷設備的具體過熱點，為準確判斷并采取相應措施爭取了寶貴的時間。
• 數據具有可對比性：系統能自動根據預先設計的巡檢策略，定時控制紅外熱像儀轉動的各個預置位，檢測該預置位上各個設備的工作狀態，采集當前設備的工作狀態熱圖，記錄這時設備的工作溫度，同時比較當前設備的工作溫度是否高于預先設置的報警溫度。通過這樣的工作序列以后，系統可以給出所有處于巡檢策略的設備在一段時間內每天同一時間上的溫度變化趨勢，該溫度變化趨勢結合其他在線檢測系統的數據（如該設備的電流變化趨勢），可以極大的方便對本設備的工作狀態給出準確的判斷。
• 系統具備可靠性、實時性較高的優點。采用本系統，自然環境不會有任何影響，無論是刮風下雨，還是低溫寒冷都可以實現不間斷自動監測，更不用擔心裝置的電源剩余量問題。
• 節省人力：采用本系統，由于系統自動化程度較高，可實現設備自動巡檢、自動預警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現場巡視次數，提高運行人員工作效率，適應變電站向少人或無人值班發展趨勢的需要。
• 兼容現有人工巡檢數據：現有的手持紅外熱像儀生成的數據可直接進入本系統，數據統一管理維護。

由此可見，采用變電站遠程紅外自動監測系統，在保證設備健康運行的同時，同時也為設備檢修重點提供了科學的依據，提高了工作效率，減少了停電的時間，也就相應增加了設備的可用率，為電網安全乃至社會的穩定提供了技術保障。

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2.3.?? 系統實現目標

靈蜂全面測溫系統的建設達到以下目標：

• 自動巡檢：系統具備預置行程，最大利用計算機系統的智能方式運作，無需看管而自動巡測。
• 自動預警：發現目標設備溫度異常自動報警，存儲設備工作狀態熱圖，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。
• 遠程控制：實現對變電站區域內場景情況的遠程溫度分析，遠程監視。
• 監視變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的外觀狀態、工作狀態、溫度場分布情況；
• 輔助監視變電站內CT、PT、避雷器和瓷絕緣子等高壓設備的外觀狀態、工作狀態、溫度場分布情況；
• 輔助監視變電站內其他充油設備、易燃設備的外觀狀態、工作狀態、溫度場分布情況；
• 輔助監視變電站內隔離開關的分合狀態；
• 變電站端紅外視頻監控有告警硬接點接至變電站綜合自動化系統或遠動設備，提供消防、預警的遠動報警信息。
• 實現對變電站區域內場景情況的遠程電力紅外視頻監控；

3.???? 系統設計結構

3.1.?? 綜述

本方案所闡述的變電站遠程紅外自動監測系統，是以一定數量的可相對獨立工作的網絡紅外熱像儀監控系統為基礎，融合智能機器人巡檢技術、特殊點位測溫技術等來運作，并且采用星型拓撲方式聯接的監控系統，適合于大型超高壓變電站設備運行、維護和管理的要求。

變電站遠程紅外自動監測系統是為配合變電站實現提高工作成效而增設的電網輔助監控系統。

• 系統具有性能可靠、技術成熟、功能完善、體系先進的分布式結構，系統配置靈活、操作方便、布局合理，滿足長時間穩定工作的要求。
• 系統具有良好的標準性、開放性、集成性、安全性、可擴充性及可維護性，可根據需要方便地進行網絡逐級匯接，增減各類站級前端設備等。
• 系統所使用的視音頻編解碼標準采用符合大規模拓撲網絡的傳輸需要的、低比特率的、交互式的、先進通用的國際標準。
• 系統所用軟件、硬件、人機界面、通信協議和通信接口等遵循當前最新國際標準、國家標準、工業或行業標準。
• 采用符合國際標準的耐壓、抗浪涌電壓沖擊、抗雷擊、抗強電磁干擾等其它抗干擾措施。
• 系統各層次的網絡互連優先使用現有的網絡資源。

3.2.?? 系統結構設計標準

系統采用標準化、網絡化、免維護式的系統結構，具有高度的可靠性和安全性，同時符合ISO/OSI開放系統互聯標準。

• 系統具備軟硬件的擴充能力，支持系統結構的擴展和功能升級；
• 系統為其它系統提供標準圖像接口，以利于其它系統調用及二次開發；
• 系統所提供的支撐軟件能支持用戶進一步開發應用軟件；
• 系統的軟硬件接口采用國際標準或工業標準，支持與其它標準硬件、其它網絡及不同生產商的設備互聯。可以達到信息資源共享；
• 系統所選用的硬件平臺符合現代工業標準，具有一定市場銷售規模的通用化、系列化的標準產品，并有可靠的維修服務支持，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展；
• 為適應系統多級監控要求，系統具有靈活的多級組網能力；
• 系統具備開放的二次接口。

3.3.?? 系統擴展性設計

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

3.4.?? 系統網絡通信設計

系統網絡通信采用IP網絡技術組網，并可使用網絡延伸器、網橋、路由器設備延伸接入站點，進行有線和無線AP網絡全覆蓋。

• 主控中心網絡至區域監控中心網絡之間鏈路，采用雙向10/100/1000Mb/s (10/100/1000BASE)光/電接口互聯，并實現第三層路由隔離。區域監控中心網絡至變電站端系統之間鏈路，采用10/100Mb/s (10/100BASE)光/電接口連接方法。
• 變電站端至現場設備之間鏈路，采用超五類網線、光纜等抗干擾強的介質來實現；
• IP地址及以太網地址滿足IP網絡單播、組播功能等組網要求，IP地址分配符合供電局有關規范。

系統總體架構設計：

方案設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設計，從基礎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。

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)