基于增强现实技术在电力系统中的应用 CNR220-088

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了增强现实技术在电力系统中，有效提高了作业效率与安全水平。某省电力公司下辖220kV变电站，日常巡检依赖两名运维人员手持仪器逐台抄录数据，完整巡视周期需4小时，数据先记纸质表格再手工录入电脑。2023年春检期间，一台主变套管发热缺陷未被及时发现，导致非计划停运，暴露出数据采集与录入割裂、设备状态缺乏连续记录两大痛点。该局12座变电站多投运超10年，设备型号杂、接口互不兼容，部分老旧设备无状态监测接口，运维班组平均年龄偏大。项目组决定引入不改变现有接线、不依赖后台复杂系统的现场状态采集方案。

存在问题

人工巡检单台主变需完成油温、绕组温度、套管介损、铁芯接地电流等8项参数测量，平均耗时25分钟，从发现异常到确认缺陷往往超2小时。纸质记录存在漏记、笔误、单位混淆，曾因抄错小数导致误判。站内强电磁环境下，手持仪器读数波动明显，同一测点两次测量偏差可达15%。不同厂家设备接口有串口、网口之分，协议互不兼容，数据无法汇总至同一平台。

创新目标

项目设定三项量化目标：单台主变状态采集时间从25分钟压缩至5分钟内，标准巡视周期从4小时缩至1小时；测量数据自动带时间戳和地理位置上传，无需人工转录；系统内置阈值告警，超限时现场声光提示并推送值班室，异常发现从小时级缩至分钟级。工程层面，方案须适配12座变电站全部设备类型，安装不得影响设备运行、不得改动一次回路。

技术方案

系统由便携式采集终端、站端数据汇聚单元和后台分析软件组成。采集终端内置高精度采样单元，配合自适应滤波算法，强电磁环境下测量误差控制在±0.5%以内；终端与汇聚单元采用有线连接，隔离耐压等级适应3kV要求。汇聚单元安装于端子箱内，采用工业级主控芯片，配备大容量存储，网络中断时可缓存至少30天分钟级数据；通信支持有线以太网和低功耗无线组网，无需额外敷设光缆。后台软件部署于值班电脑，按变电站接线图布局，点击设备图标即可查看全部历史数据，预留标准接口对接生产管理系统。采集终端电池供电，单次充电适应8小时巡检；汇聚单元从检修电源箱取电，适应AC/DC 85~265V宽范围，整机功耗不超1.5W，户外部件满足防尘防水要求。

创新亮点

抗强电磁干扰测量：采用高精度采样单元配合多重滤波算法，断路器分合闸瞬间测量数据波动不超±1%，解决手持仪器读数漂移顽疾。现场即时告警：终端内置异常判别规则库，超限即声光报警，并自动记录异常前后各5分钟详细数据。离线可用设计：支持纯离线运行，巡检完成后终端插入底座即可自动同步数据。模块化可扩展：支持更换不同传感器探头测量温度、局放、接地电流、介损等参数，无需更换主机。

落地应用效果

系统在12座变电站完成部署，试运行一年效果显著。以220kV某站为例，全站完整巡检从4小时缩短至50分钟，效率提高近5倍。全年累计执行巡检超200次，系统稳定运行。试运行期间累计触发异常告警37次，经确认9起为实质性缺陷，包括主变套管介损超标、避雷器泄漏电流异常、开关柜局放超标等，均在早期被发现。同期相邻供电局靠人工巡检发现的同类缺陷仅2起。运维班组每周节省约3小时报表填写时间，连续积累的状态数据使运维从被动抢修转为主动预判。该局已计划推广至其余8座110kV变电站。

常见问题

问：系统安装是否需要设备停电？
答：不需要。采集终端通过非侵入式传感器获取信号，汇聚单元从检修电源箱取电，全部安装可在带电状态下完成，单站约需2天。

问：数据能否接入现有生产管理系统？
答：可以。后台软件提供标准数据接口，支持定时推送至已有设备管理系统，无需额外开发转换程序。

问：运维人员需要专门培训吗？
答：操作界面按巡检流程设计，新员工半天培训即可独立操作，后台软件自动生成报表，无需掌握复杂数据处理技能。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。