变电站作为电力系统中不可缺少的重要环节，担负着电能量转换和电能重新分配的关键任务，因此，变电站的安全对电网的安全运行起着举足轻重的作用。随着电网规模的扩大，变电站数量不断增加，有数据显示，中国每年有上千座35kV及以上等级新建变电站投入运行，设备的不断增加、运行情况越来越复杂，而对变电站安全运行起着至关重要作用的运维工作现状却并不乐观。变电站运维目前存在的四大问题亟待解决：人工巡检效果差、实时监测智能化水平低、缺乏可视化展示、工作安全管控效果差。
针对此现状，国网河南电科院积极展开调研，联合江行智能等合作伙伴，提出变电站“智慧大脑”方案，通过变电站智能分析大脑，利用高清摄像头、红外热成像摄像头像机、孪生机器狗、孪生无人机、智能感知设备、边缘物联代理等智能设备，构建现实的变电站数字孪生体，实现现实与虚拟的互联互通、数据共享和虚实交融的格局，可以有效加强变电站智能化运维管控能力，提升变电站安全运行保障能力。
变电站智慧大脑架构图
“智慧大脑”方案通过采集分析变电站室内外一二次设备视频和图像等监控数据，建立标准化的图谱库及其素材标定方法、深度学习模型、目标识别检测技术、智能化视觉单元前置方案设计，以及智能化信息处理算法，实现了对设备状态、变电站安全运行等的通过机器视觉无感化AI巡检；同时对巡检结果进行智能分析及数据边缘化传输。当前，该方案已在漯河供电公司普照变电站得到应用试点，完成远程智能巡视系统建设，总计安装29个高清云台摄像头，实现站内合计62个巡检点位的智能巡视，运行效果良好。
智慧大脑操控界面
如何为变电站安装“智慧大脑”
1、变电图像样本标注：准确采集设备精密信息如设备铭牌、编号、指示灯状态及测量仪器仪表读数等信息以作为样本数据，并对图像样本数据进行整理标注，建立变电图像样本库。
2、变电站状态监测识别模型训练：依托大量的场景素材，通过样本扩展和均衡策略，采用动态采样算法、多尺度算法、后融合算法，训练变电站状态监测识别模型。
3、变电站三维点及云模型构建：构建基于电网全景信息的实时监测、动态预警、决策指挥等功能的沉浸感强、交互便利的三维点云智能电网场景，实现高精度全景数据融合感知。
4、变电站边缘人工智能服务部署：搭建变电站统一人工智能边缘计算服务，通过与公司物联网管理平台和人工智能平台的接口，实现人工智能模型的统一管理，为站内巡检机器人以及各类监控服务提供缺陷识别、设备运行状态判定等计算服务。
5、巡检机器人及站内监控系统接口调试：融合电力的各种在线监测、SCADA、视频图像等多种监控系统技术，实现对摄像头采集图像、视频、数据等信息的汇总，实现全面联合巡检和设备状态环境异常和变电站内设备缺陷故障的图像识别分析功能，实现变电站内所有设备、地点无死角监控。
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