變電站智能巡檢設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究

孫若峰

【摘 要】隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進，推動變電站智能巡檢也越來越受到廣泛關(guān)注，智能巡檢對于提高電網(wǎng)運維有效性和可靠性有至關(guān)重要的意義，實現(xiàn)變電站智能巡檢，需要相應(yīng)的智能巡檢設(shè)備?；诖耍疚膶⑨槍ψ冸娬局悄苎矙z設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)展開分析和討論，希望本文的論述有助于變電站職能巡檢設(shè)備的開發(fā)和推廣。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);變電站;智能巡檢設(shè)備;技術(shù)

引言

為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，工作人員必須對變電站設(shè)備展開巡檢，從而有效掌控設(shè)備狀況，及時發(fā)現(xiàn)并清除隱患。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)不斷推進，智能變電站、智能巡檢設(shè)備也逐漸被提出，這對于提升巡檢效率，保障巡檢有效性，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性都具有至關(guān)重要的意義。

1 變電站智能巡檢設(shè)備的價值

變電站是電力系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)施，做好變電站的巡檢與維護，是保證電網(wǎng)運行狀態(tài)的重要工作。然而，一直以來，人工模式的變電站巡檢，在很多方面都存在弊端。首先，人工巡檢勞動強度大，巡檢效率低;其次，人工作業(yè)對工作人員的主觀判斷過度依賴，所以其確定性無法得到保障;再次，人工巡檢的數(shù)據(jù)和結(jié)果不能及時進入信息系統(tǒng)，造成電網(wǎng)反饋延。而且，對于地理條件相對較差的地方，人工巡檢不僅存在諸多客觀困難，造成人員的安全風險;而且在惡劣環(huán)境下更會使得巡檢無法落實，難以實施電網(wǎng)穩(wěn)定性保障。正是因為上述種種問題，所以在智能電網(wǎng)建設(shè)的推進中，逐步開始探討智能巡檢設(shè)備的應(yīng)用。通過運用智能巡檢設(shè)備，不但能夠降低人員負荷，而且能夠強化巡檢有效性，更好的保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[1]。

2 變電站智能巡檢設(shè)備功能

根據(jù)當前變電站巡檢作業(yè)的實際情況，我們可以大致總結(jié)出變電站智能巡檢設(shè)備所必須要具備的功能。主要體現(xiàn)在以下的六個方面[2]：（1）檢測功能。作為巡檢設(shè)備，檢測功能是其核心功能，主要是對變電站設(shè)備狀況展開探測，對相關(guān)參數(shù)展開收集，進而判斷其狀態(tài)是否正常。（2）導航功能。導航功能的存在式為了幫助設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測點，規(guī)劃設(shè)備的運動線路，同時通過起步、行駛、轉(zhuǎn)彎、爬坡等各種動作完成設(shè)備的自主移動。（3）自動報警功能。當設(shè)備在巡檢過程中檢測出故障以后，要能夠迅速以通知相關(guān)工作人員，這就是報警功能的價值。（4）控制功能?？刂乒δ艿拇嬖?，使得技術(shù)人員一方面能夠?qū)ρ矙z設(shè)備的狀態(tài)有充分的了解，并能夠通過控制手段遙控設(shè)備，實現(xiàn)人機互動;另一方面將巡檢設(shè)備收集的數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)對數(shù)據(jù)的使用。（5）充電功能。自動巡檢設(shè)備采用蓄電池作為其動力源，當設(shè)備電量低于某個標準，必須要自主回站充電。（6）清障功能。對于智能巡檢設(shè)備來說，如果具備了清障功能，則使得其巡檢能力得到大幅提升，比如針對高壓線上的塑料袋，利用無人機設(shè)備實施清障，不僅效率高，而且非常安全。如下圖1所示，為變電站智能巡檢設(shè)備正在巡檢。

3 變電站智能巡檢設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)

3.1 紅外熱圖像處理技術(shù)

變電站在工作狀態(tài)下，由很多參數(shù)共同反應(yīng)其狀態(tài)，其中一些參數(shù)是判斷其狀態(tài)正常與否的關(guān)鍵，諸如負荷變化、設(shè)備壓力值等等。而智能巡檢設(shè)備在判斷這些參數(shù)時，很多時候都是基于溫度監(jiān)測來實現(xiàn)的[3]。智能巡檢設(shè)備在巡檢過程中，針對目標設(shè)備以紅外熱圖像處理技術(shù)獲得設(shè)溫度分布成像圖，在將其傳輸至終端設(shè)備并對其展開全面分析，進而通過溫度分布來判斷變電站設(shè)備的狀態(tài)是否正常。然而，存在的困難再以，大多數(shù)變電站處于復(fù)雜的環(huán)境中，所以智能巡檢設(shè)備在實施檢測的時候不可能擁有理想環(huán)境，必然會受到很多干擾和影響，使得紅外熱圖像成像效果不佳，進而影響后續(xù)的溫度分析。所以在這個過程中，必須高度重視去噪能力和成像強化能力。

首先，針對智能巡檢設(shè)備獲得的熱圖像，尤其自身攜帶的攝像機對其實施先期處理，通過顏色矯正結(jié)合平滑、增強算法，從而達到明顯的去噪效果，使其清晰度得到大幅提升。其次，通過分割算法、濾波算法，對完成先期處理的熱圖像實施分割，在此基礎(chǔ)上就完成分割的圖像實施特征提取，并結(jié)合特征分析熱缺陷是否存在，如果存在則發(fā)出相應(yīng)的警報。最后，再將相關(guān)信息整合存入數(shù)據(jù)庫。在這個過程中，并不是直接就熱圖像展開分析，而是必須要經(jīng)過有效處理以后再行實施。

3.2 視覺導航技術(shù)

導航功能是智能巡檢設(shè)備的重要功能之一，而視覺導航技術(shù)就是實現(xiàn)這一功能的技術(shù)。首先需要為巡檢設(shè)備規(guī)劃路徑范圍，然后在范圍內(nèi)通過設(shè)備的攝像頭，拍攝、識別環(huán)境狀況以及道路圖像，進而找出最優(yōu)路徑并依據(jù)路徑完成巡檢。這一技術(shù)的關(guān)鍵，在就在于對道路環(huán)境的識別[4]。我們可以運用基于模糊邏輯的視覺導航技術(shù)，這樣即使面臨非常復(fù)雜的環(huán)境，比如強光照射環(huán)境，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)理想的導航。

首先，根據(jù)巡檢設(shè)備的巡檢范圍規(guī)劃路線并鋪設(shè)導引線，這樣巡檢設(shè)備只需要采集導引線信息即可;其次，通過形態(tài)學濾波算法，強化巡檢設(shè)備采集導引線信息的能力，排除其他色彩的干擾;最后，基于模糊邏輯算法，使巡檢設(shè)備在導引線引導下，完成正確的移動。

3.3 路徑規(guī)劃技術(shù)

對于路徑規(guī)劃的研究，通常有兩種模式，一種是全局路徑規(guī)劃，一種是局部路徑規(guī)劃。就全局規(guī)劃來說，是在特定的任務(wù)目標、地圖信息的技術(shù)上，基于某種特定原則展開的規(guī)劃，比如路線最短、爬坡最少等等;常用的算法主要有Dijkstra算法、拓撲法、A 算法[5]。就局部規(guī)劃來說，是以全局規(guī)劃得出的路線我基礎(chǔ)，通過對具體環(huán)境的分析，進而驅(qū)動設(shè)備的行駛;常用的算法主要有遺傳算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。在實際應(yīng)用過程中，往往會多種算法綜合應(yīng)用，從而得出更有效的解決方案，比如采用Dijkstra算法聯(lián)合模擬退火算法。

3.4 無人機巡檢技術(shù)

無人機巡檢是智能巡檢設(shè)備中的一種，就其構(gòu)成來看，通常包括以下五個部分：（1）無人機。無人機是整個系統(tǒng)的承載平臺以及運動平臺，所有功能器件均需集成在無人機從而發(fā)揮其作用。（2）地面站。地面站的作用是通過與無人機的通信，實現(xiàn)對其的控制和設(shè)定。（3）運動攝像機。無人機巡檢系統(tǒng)中的運動攝像機，是用來判斷變電站設(shè)備狀態(tài)的重要工具，通常使用1200萬像素攝像機。（4）紅外成像儀。紅外成像儀的具體功能我們在前文中已經(jīng)有所講述，就是通過紅外成像來檢測設(shè)備的溫度進而對設(shè)備狀況作出判斷，一般情況下無人機巡檢需要配置制冷型紅外成像儀。（5）驅(qū)鳥器。較為常用的驅(qū)鳥器模式一種為聲光驅(qū)鳥模式，另一種為超聲波驅(qū)鳥模式。這樣能夠?qū)ψ冸娬局械镍B類發(fā)揮驅(qū)趕作用，以防鳥類在其中壘巢或者由于鳥類的活動，造成短路等問題。

4 小結(jié)

從本文的論述我們可以看出，變電站智能巡檢設(shè)備的使用，對于提高變電站巡檢效率，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性具有至關(guān)重要的作用。所以，相關(guān)人員必須要對智能巡檢設(shè)備給與高度重視，不斷加強研究力度，強化設(shè)備的性能，提高巡視力度，這對于更好的滿足社會對電能的需求有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]洪麗，李倩玉，陳鍇，羅駿杰，郭世曉.變電站智能巡檢管控系統(tǒng)[J].通信電源技術(shù)，2019，36（10）：162-163.

[2]翟嶺江，袁林，張冰，馮凱翔.變電站智能巡檢系統(tǒng)的研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2019（08）：59-60.

[3]魏曉偉，王建偉，李廣淵，馬國義，于文博，劉志國.變電站智能巡檢設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通信電源技術(shù)，2019，36（03）：268-270.

[4]葉愛民，劉明軍，周友武，文胤多，康琛.變電站智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].江西電力，2018，42（12）：9-12.

[5]林英，李占彬.變電站智能巡檢機器人在運維工作中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（15）：59.

（作者單位：云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局）