1.     技术条件、技术标准

    本系统的设计、试验和实施依据以下标准：

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本方案设计时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本方案的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

• GBJ115-87      工业电视系统工程设计规范
• GB50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范
• GB12322-90 通用性应用电视设备可靠性试验方法
• GB 4798.4-90 电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用
• GB 2423.10-89 电工电子产品基本环境试验规程
• GB/T17626.2      静电放电抗扰度试验
• GB/T17626.3      射频电磁场辐射抗扰度试验
• GB/T17626.4      电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
• GB/T17626.5      浪涌（冲击）抗扰度试验
• GB/T17626.6      射频场感应的传导骚扰抗扰度
• GB/T17626.8      工频磁场的抗扰度试验
• GB50217-94 电力工程电缆设计规范
• IEC364-4-41 保护接地和防雷接地标准
• GB/T 14429-93 远动设备及系统-术语
• GB/T 13926.n-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性
• ITU-T H.323 网络电视电话系统和终端设备标准
• CCITT G.703 脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数标准
• ISO/IEC14496-2 MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）。
• ITU H.263 视音频编解码标准
• IEC60870-5-104 远动网络传输规约
• 3 10BASE-T以太网接口标准

2.     系统设计

应用目的和应用前景分析

2.1.   目的和意义

随着现代电力工业向着高电压等级，超大容量的发展，为保证电力生产安全高效运行，对电力设备状态检修提出了更高的要求。由于状态检修主要依赖于对运行中设备的状态检测以及在线监测手段，所以，电力设备运行状态检测和在线监测在电力安全生产中始终起着重要的作用。红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。

由于普通的红外热成像远程检测大都停留在人工操作检测，对存储的热图像往往停留在后台PC机上的分析诊断，只能是间断性的分析控制，不能对热分布场实时监控和诊断热像的故障性质等操作，这往往会造成监视延误而引起比较大财产损失。另外对某些特殊场合如无人职守变电站运行设备的热状态检测，若是人工操作的红外设备，往往会造成人们劳动强度的提升及诊断不及时等缺陷。总之，目前的红外热成像仪虽在热像处理技术上不断改进提高，但始终仍需要人为加以控制操作，这仍未减轻人们的工作方便性和控制实时性。在此基础背景下，人们强烈希望能出现一种可以远程控制的智能化的红外热像监控诊断系统，以实现对红外图像的远程控制操作。

在传统的采用人工巡检的基础上，是通过运行人员的远程巡视来掌握设备的运行状态。人的自觉性、行政手段、运行经验及现场实证构成了目前变电站设备巡视管理的四大要素。基于上述四个基本要素，供电企业根据自身特点已建立并实施了一系列诸如设备巡视、运行分析、设备缺陷管理等规章制度，在很大程度上保证了电力企业的安全生产，但同时也暴露出了许多难以克服的问题:

• 自觉性问题：由于缺少有效的监督机制，设备巡视到位率、工作质量高低等都无法得到保证。
• 运作问题：管理工作的复杂性、人员考核的完整性和有效性、具体操作的随意性和规范性等，都直接或间接地造成了较高的操作费用。
• 衡量尺度问题：运行经验是确保电力设备安全运行的一种技术能力，但运行经验的积累过程具有单一性。人员一旦变动，就可能造成经验流失。这些问题造成了对运行设备状态把握的难度，而且间接地引起了较高的管理费用。
• 原始数据积累问题：由于设备运行状态的原始数据和信息的积累不足，对事故的预防及排除无法提供有用的辅助性资料。

另外对某些特殊场合如无人值守变电站运行设备的热状态监测，若是人工操作的红外设备，往往会造成劳动强度的提升及诊断不及时等缺陷。总之，目前的红外热成像仪虽在热像处理技术上不断改进提高，但始终仍需要人为加以控制操作，操作人员的工作方便性和控制实时性仍需加强。

随着人工智能的发展和新型传感器、计算机技术、信息处理技术的融和，特别是高电压绝缘在线监测技术、红外热成像技术的发展，使得变电站在不停电的情况下，自动安全检测成为可能，因此在线监测的应用为高电压设备的状态检修、安全运行监测及无人值守变电站等工作提供理想的手段，新的《带电设备红外诊断应用规范》也专门对在线型热像仪提出了要求。

变电站作为电力系统的重要环节，对安全性有着非常高的要求，其中安全性涉及设备的运行安全和人员生命安全。目前，变电站事故时有发生，主要包括设备发生故障和人身伤亡事故两种。在这些事故发生之后寻找原因都能看出是因为设备运行异常状态没能及时发现或人员对设备操作时因疏忽大意而进入危险区域而引起的。因此需要研发一套变电站安全区域监控与自动巡检系统。将能改变目前靠人为巡视设备热故障的现状，而通过对安全区域的自动监控，将能有效避免安全事故的发生。

红外防误报智能巡检监测系统通过对即时红外热图在被监测区域的红外全景图中进行位置配准的方法，摆脱了被监控目标位置的确定对云台装置的预置位参数及转角参数的依赖，有效的提高在即时红外热图中确定被监控目标位置的精度，识别误差精度小于2个像素点，实现了在线式红外监控系统对设备温度的高精度监测。

2.2.   推广应用前景及经济与社会效益的定量分析

变电站原有设备红外监测方式，基本采用由运行人员以人工巡检方式进行，由于使用中的不便和方法中存在缺陷，难以满足电力系统对实时性、经济性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增长的要求。

采用变电站远程红外自动监测系统后，可以实时自动巡检运行设备的温度情况并按预先设定的预警值发出声音报警信号，从而使运行人员（或通过值班调度员）能及时采取相应的措施，用减少负荷或改变系统运行方式等手段，确保设备运行的安全。提高运行人员对设备缺陷的识别能力和预见性。具备以下优点：

• 设备自动识别管理：对与系统采集的热图（无论自动采集还是人工采集）进行自动识别，通过图像配准的方法识别出该热图能有效的设备目标，保证温度检测的有效性。
• 防误报识别系统：所有的温度测量都基于有效的目标识别，根据巡查策略可以只测量标记过的设备，对于外界的干扰热源自动剔除，有效的防治了误报警的产生。
• 详细设备工作状态管理：建立所有设备以及设备部件的管理体系，在自动巡检的同时对本红外热像仪巡视范围内的所有设备部件进行温度分析记录。在报警的时候可以详细到具体设备故障部位。
• 自动巡航：系统可对云台设置预置位（每个云台可设置128个预置位），并最大利用机器智能方式运作，无需看管而自动定时启动巡测，并保存巡检时所采集的热图和记录巡检时的温度信息。
• 自动预警：在系统巡航过程中，如发现目标设备温度异常自动报警，报警信息有文字信息和声音信息，提示运行人员具体的报警位置状况信息，以便跟踪故障点，确认告警情况并排除故障。
• 自动生成报表：系统软件可自动生成单幅红外图像的设备接点温度分析报表；或综合报表，即系统可自动记录每次测温时的温度值，并生成温度报表，以反应该接点在某一时间段内的温度变化情况。
• 检测精度高：采用的红外热像仪本身的采样精度比便携式仪器的精度和分辨率高，且红外热像仪与高倍变焦可见光摄像机安装在同一个云台上，既可以保证两个摄像头监视的是同一个设备位置，也解决了红外热像难以识别设备安装位置的问题，便于及时判断设备的具体过热点，为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。
• 数据具有可对比性：系统能自动根据预先设计的巡检策略，定时控制红外热像仪转动的各个预置位，检测该预置位上各个设备的工作状态，采集当前设备的工作状态热图，记录这时设备的工作温度，同时比较当前设备的工作温度是否高于预先设置的报警温度。通过这样的工作序列以后，系统可以给出所有处于巡检策略的设备在一段时间内每天同一时间上的温度变化趋势，该温度变化趋势结合其他在线检测系统的数据（如该设备的电流变化趋势），可以极大的方便对本设备的工作状态给出准确的判断。
• 系统具备可靠性、实时性较高的优点。采用本系统，自然环境不会有任何影响，无论是刮风下雨，还是低温寒冷都可以实现不间断自动监测，更不用担心装置的电源剩余量问题。
• 节省人力：采用本系统，由于系统自动化程度较高，可实现设备自动巡检、自动预警、自动输出报表等功能。减少了人员到现场巡视次数，提高运行人员工作效率，适应变电站向少人或无人值班发展趋势的需要。
• 兼容现有人工巡检数据：现有的手持红外热像仪生成的数据可直接进入本系统，数据统一管理维护。

由此可见，采用变电站远程红外自动监测系统，在保证设备健康运行的同时，同时也为设备检修重点提供了科学的依据，提高了工作效率，减少了停电的时间，也就相应增加了设备的可用率，为电网安全乃至社会的稳定提供了技术保障。

2.3.   系统实现目标

灵蜂全面测温系统的建设达到以下目标：

• 自动巡检：系统具备预置行程，最大利用计算机系统的智能方式运作，无需看管而自动巡测。
• 自动预警：发现目标设备温度异常自动报警，存储设备工作状态热图，提示人员具体位置状况信息，以便马上排除故障及给出工作报告。
• 远程控制：实现对变电站区域内场景情况的远程温度分析，远程监视。
• 监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况；
• 辅助监视变电站内CT、PT、避雷器和瓷绝缘子等高压设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况；
• 辅助监视变电站内其他充油设备、易燃设备的外观状态、工作状态、温度场分布情况；
• 辅助监视变电站内隔离开关的分合状态；
• 变电站端红外视频监控有告警硬接点接至变电站综合自动化系统或远动设备，提供消防、预警的远动报警信息。
• 实现对变电站区域内场景情况的远程电力红外视频监控；

3.     系统设计结构

3.1.   综述

本方案所阐述的变电站远程红外自动监测系统，是以一定数量的可相对独立工作的网络红外热像仪监控系统为基础，融合智能机器人巡检技术、特殊点位测温技术等来运作，并且采用星型拓扑方式联接的监控系统，适合于大型超高压变电站设备运行、维护和管理的要求。

变电站远程红外自动监测系统是为配合变电站实现提高工作成效而增设的电网辅助监控系统。

• 系统具有性能可靠、技术成熟、功能完善、体系先进的分布式结构，系统配置灵活、操作方便、布局合理，满足长时间稳定工作的要求。
• 系统具有良好的标准性、开放性、集成性、安全性、可扩充性及可维护性，可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类站级前端设备等。
• 系统所使用的视音频编解码标准采用符合大规模拓扑网络的传输需要的、低比特率的、交互式的、先进通用的国际标准。
• 系统所用软件、硬件、人机界面、通信协议和通信接口等遵循当前最新国际标准、国家标准、工业或行业标准。
• 采用符合国际标准的耐压、抗浪涌电压冲击、抗雷击、抗强电磁干扰等其它抗干扰措施。
• 系统各层次的网络互连优先使用现有的网络资源。

3.2.   系统结构设计标准

系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，具有高度的可靠性和安全性，同时符合ISO/OSI开放系统互联标准。

• 系统具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级；
• 系统为其它系统提供标准图像接口，以利于其它系统调用及二次开发；
• 系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开发应用软件；
• 系统的软硬件接口采用国际标准或工业标准，支持与其它标准硬件、其它网络及不同生产商的设备互联。可以达到信息资源共享；
• 系统所选用的硬件平台符合现代工业标准，具有一定市场销售规模的通用化、系列化的标准产品，并有可靠的维修服务支持，存在有其它替代品的可能，并充分考虑到计算机硬件的飞速发展；
• 为适应系统多级监控要求，系统具有灵活的多级组网能力；
• 系统具备开放的二次接口。

3.3.   系统扩展性设计

• 为了适应电力系统建设阶段性特点，本系统具备良好的可扩展性。
• 在系统加入新的变电站时，只须建立站端监控系统并建立和监控中心的连接即可，系统监控中心的软硬件无须做大的改动。
• 系统各项功能和运行状态不受扩建影响；

3.4.   系统网络通信设计

系统网络通信采用IP网络技术组网，并可使用网络延伸器、网桥、路由器设备延伸接入站点，进行有线和无线AP网络全覆盖。

• 主控中心网络至区域监控中心网络之间链路，采用双向10/100/1000Mb/s (10/100/1000BASE)光/电接口互联，并实现第三层路由隔离。区域监控中心网络至变电站端系统之间链路，采用10/100Mb/s (10/100BASE)光/电接口连接方法。
• 变电站端至现场设备之间链路，采用超五类网线、光缆等抗干扰强的介质来实现；
• IP地址及以太网地址满足IP网络单播、组播功能等组网要求，IP地址分配符合供电局有关规范。

系统总体架构设计：

方案设计涵盖了地面变电站测温、高空输电线路测温、地下电缆测温等几大板块的架构设计，从基础变电站到地市供电公司，再到省电力公司，全方位覆盖。做到全面精确高效率的测温方式，减少了人员大量测温工作，避免漏检、测量误差大的情况，提高了安全性和工作效益。接下来将介绍每个板块的具体子架构。

灵蜂智能电力施工图：

（高压线缆金属接头接触不良）

(配电箱接头金属部件接触不良)

(T型线夹金属部件接触不良)