调相机无人值守监控系统中的人工智能技术

调相机无人值守监控系统中的人工智能技术

罗新飞

罗新飞

（国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂323000）

摘要：调相机作为运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系统提供或吸收无功功率的同步电机，其操作在过去常常由人执行，但通过技术的进步尤其是人工智能的推行，如今可以做到调相机机房无人值守，运行其中的人工智能系统包括了了多媒体应用、多功能无功调节和紧急情况处理对策等技术。如今这些技术广泛推行，我们以已投入运行的2×30Mvar无人值守调相机机房为例。

关键词：调相机、监控系统、人工智能

许多年前，可调节的无功电源在电力系统中最基础的代言人就是调相机了，其原理相对繁杂，它作为向电网输出所吸收的少量有用功的同步电机，有着独具一格的油和水的系统，为了保证它的正常运行，在过去，一般都为机房配备机、电两类人员分别执行不同的任务。随着科技的发展和提高供电部门效益的需要，无人值守是非常值得期待的结果。而本篇中人工智能在机房的运用帮助我们实现了这一点，在本文的总结中我们会详细的描述人工智能技术与其运用。

一、调相机工作原理以及其需要

电力系统中的主要负载是异步电动机和变压器。这些设备均从电网汲取大量的无功功率以供其励磁之用。所以，电网担负着很大一部分电感性的无功电流，导致电网的功率因数降低，以致发电机和输配电设备的作用不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。由于同步电机处在过励状态时，可以从电网汲取相位超前于电压的电流，从而改善电网的功率因数（见功率因数的提高，因此在过去的生产实际中，除选用一部分同步电动机外，还在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因数。根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于1。

此外,在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况的不同而发生变化，如果在输电线的受电端装一同步调相机，在电网负载重时，让其过励运行，增加输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。

但是在此还是要简要的介绍调相机如今的发展状况，同步调相机的结构基本上与同步电动机相同，只是由于它不带机械负载，转轴可以细些。如果它具有自起动能力,则其转子可以做成没有轴伸,便于密封。同步调相机经常运行在过励状态,励磁电流较大,损耗也比较大，发热比较严重。容量较大的同步调相机常采用氢气冷却。随着电力电子技术的发展和静止无功补偿器(SVC)的推广使用，调相机现已很少使用。

调相机的结构和运行内容相对庞杂，所以在值守机房配备相关人员是非常必要的，但鉴于提高经济和发电效益的需要，我们径由迅速发展的人工智能水准，逐步发展出了无人值守的机房。

二、无人值守监控系统具体投用的实际情况

本文引例成都西郊变调相机机房无人值守监控系统工程，对其作出总结并重点说明人工智能的具体应用。

2.1、系统配置总则。

调相机无人值守目标的达成主要径由技术进步提供的可能性。本系统包括了监视、调节和控制的监控系统(IPC)和多媒体系统(MM),原理和装置上面沿用原有手动控制步进电机调节磁场变阻器，由IPC实现调相机无功出力自动调节，适应了各种生产力水准的需要。多媒体系统随时受到监视，各个画面都采用了监控系统采集的数值信息。在完备的小系统支持中，我们得到了较为可靠实用的无人值守自动监控系统。

2.2、系统配置。

调相机房的硬件由变送器、RTU、多媒体摄像头、执行调节与控制输出机构构成。调相机运行的各种模拟量、开关量信息汇集到RTU,由RTU实时传到主控室的IPC,同时也传到MM的主机上,IPC和MM主机同时并列运行;正常时两台主机同时完成调相机的监控,IPC接收RTU的数据进行计算分析和比较,监视调相机有无故障发生,接收键盘命令及执行数据分析、存贮、报表输出等功能;MM机接收实时图像和IPC信息,对所接收的图像和信息进行分析存贮。执行机构接收IPC或MM发出的调节和控制命令

2.3、实例。

浙江地区某变电站装有2台30Mvar的调相机,调相机房离主控室约有300m的距离,原有机、电运行人员负责其运行事务,无功出力调节需运行值班人员在调相机房的控制屏上手动调节步进电机的正转或反转来完成无功出力调节。现已逐步实施无人值守。该系统已投运一年,发挥了应有的作用。

三、人工智能技术。

上面已经引用了具体的例子，我们就此变电站中无人值守监控系统中的人工智能技术作细致的说明。

3.1、信息采集和多媒体技术应用。

TWJ采集调相机运行时的各温度量、压力量、电气量、开关保护信号及图像信号。这些量汇集到RTU,由RTU向IPC和MM主机传送这些信息。装设多媒体摄像头在调相机的前后轴承、滑环碳刷、主控室等运行的重点要害部位进行监视，图像传到主控室MM的主机,主机负责处理存贮图像信息并在CRT实时显示这些图像。现场图像在MM主机内可保留两天,并可随时调看。

3.2、IPC和MM相互配合提高智能化和可靠性

IPC定时向MM主机发送IPC运行信息和调相机运行状态信息。当MM主机收到IPC送来的调相机运行故障信息时,MM立即进行相应故障图像存贮,每秒钟存一幅图,连续存10～15s,事故追忆可保存5次。当MM检测到IPC主机故障时则自动启动备用的监控功能,同时保留较为重要的图像继续监视。

3.3、异常处理及紧急停机。

TWJ系统与调相机原有的继电保护、油水保护系统各自独立,但TWJ从继电保护和油水保护系统或装置上抽取一些重要的开关或数字信息,TWJ的电压越限、励磁电流越限、油位与压力异常报警或紧急切机等是继电保护、油水系统保护的补充,即当继电保护或油水系统保护不能顾及或失灵拒动时,TWJ系统可启动并报警,运行人员可通过IPC显示或MM图像判断,操作IPC(或MM)的键盘,实现远方切机。同时在主控室还可通过MM显示图像观察调相机房的意外火情、油箱油位、油箱水位等。

3.4、人机界面。

TWJ系统有较好的人机界面,运行图表、曲线、历史数据、事故记录等。定值修改方便,对于重要的操作,如切机、调节无功,设有操作口令,实现了运行事务的管理。

3.5、无功出力调节。

运行人员手动调节无功出力。TWJ允许运行人员选择手动调节无功出力,手动调节时需要运行人员对调相机的运行状况作出正确的判断并校对运行命令后方可进行,监控系统在确认可调节后接受运行人员通过键盘操作进行无功调升或调降的调节命令,在进行手动调节时IPC自动检查安全条件。

结语：

经过上文详尽的分析，可以见出在调相机无人值守监控系统中的人工智能技术应用上面，首先在提高经济和发电效益上面，有其必要性，其次在具体变电站上的应用，也可以在根本上提高一些生产力，虽然如今调相机在许多地方已停止使用，我们仍应对这样的人工智能技术表示欣赏，也期望能多多的应用到其他领域上面去。

参考文献：

[1]梁雪梅.无人值守变电站智能视频监控系统设计.北京：华北电力大学.2012

[2]陈跃辉.楼宇智能供热测控系统的研究与应用.设备与管理维修.2013

[3]张莉.虚拟专用网VPN技术及其企业应用.新应用.2013.3:59