無(wú)人機(jī)智能巡檢在風(fēng)電光伏故障檢測(cè)中的應(yīng)用

楊智奇

上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，中國(guó)·上海 200000

1 引言

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展來(lái)講，因?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù)以及信息化技術(shù)快速發(fā)展，所以在社會(huì)各行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)與工作過(guò)程中，智能化的手段都被廣泛運(yùn)用，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電來(lái)講，同樣也是如此。在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，發(fā)電機(jī)組本身容易在使用壽命周期內(nèi)出現(xiàn)故障問(wèn)題，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)以及所工作的環(huán)境比較復(fù)雜，所以導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行及維護(hù)工作存在非常大的阻礙。正是基于此背景，提出在風(fēng)力發(fā)電故障檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)智能巡檢技術(shù)，從而提高故障檢測(cè)效率以及檢測(cè)水平。

2 無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)簡(jiǎn)介

對(duì)于無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)來(lái)講，主體設(shè)備是無(wú)人機(jī)，進(jìn)行收集及傳輸時(shí)則采用的是數(shù)據(jù)采集傳感器系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)設(shè)備在使用過(guò)程中的定位以及飛行則是依托rtk 的精確定位系統(tǒng)，飛行過(guò)程中的視野尋找則是依托雙目視覺(jué)自動(dòng)避障系統(tǒng)以及集成地面站系統(tǒng)，從而保證無(wú)人機(jī)設(shè)備在使用過(guò)程中能形成準(zhǔn)確定位[1]。

3 風(fēng)電光伏故障無(wú)人機(jī)智能巡檢

3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片故障

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)講，因?yàn)槠渌幁h(huán)境大多數(shù)都是在露天的荒野，所以葉片長(zhǎng)期處于外界自然環(huán)境當(dāng)中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)受到外界惡劣天氣的影響，包括強(qiáng)風(fēng)以及暴雨和潮濕天氣的腐蝕以及大氣氧化等這些因素，都會(huì)導(dǎo)致葉片表面出現(xiàn)多種多樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題如果不能得到及時(shí)的處理，那么輕則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率降低，重則會(huì)導(dǎo)致葉片斷裂，對(duì)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性造成影響。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片故障當(dāng)中，主要可以分為以下5 個(gè)方面。

3.1.1 葉片涂層脫落

因?yàn)槿~片本身處于外界自然環(huán)境中，所以長(zhǎng)期遭受的潮濕空氣的腐蝕，就可能會(huì)導(dǎo)致葉片的涂層脫落[2]。葉片涂層最主要的目的就是為了能對(duì)葉片的外表面進(jìn)行保護(hù)，從而使葉片外表面完整，如果葉片涂層脫落問(wèn)題不能得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，那么可能會(huì)導(dǎo)致葉片在后期使用過(guò)程中出現(xiàn)更大面積的脫落，最終影響葉片的使用壽命以及使用安全性。

3.1.2 葉片出現(xiàn)裂紋

對(duì)于葉片來(lái)講，裂紋問(wèn)題的出現(xiàn)是葉片故障問(wèn)題中比較常見(jiàn)的一種，大多數(shù)時(shí)候都是因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電的葉片在運(yùn)行過(guò)程中受到風(fēng)機(jī)自身的自震，從而導(dǎo)致葉片出現(xiàn)裂紋。對(duì)于葉片來(lái)講，出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象在早期很難被發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片因?yàn)樽哉鸲霈F(xiàn)抖動(dòng)的時(shí)候，外界的污染物會(huì)在風(fēng)機(jī)葉片裂紋當(dāng)中積攢，長(zhǎng)此以往會(huì)在風(fēng)機(jī)葉片上形成有污染物積攢而生成的黑色橫紋，這時(shí)才能發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片出現(xiàn)裂紋問(wèn)題。對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片來(lái)講，裂紋問(wèn)題的出現(xiàn)是比較迅速的，如果不能得到及時(shí)的修補(bǔ)，那么可能就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片斷裂，最終影響風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.3 雷雨天氣對(duì)葉片的損傷

在大自然當(dāng)中，雷雨天氣經(jīng)常伴隨著雷擊，一些雨水較多的區(qū)域，雖然風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝備了防雷系統(tǒng)，但是葉片遭受雷擊的現(xiàn)象卻仍然比較常見(jiàn)。對(duì)于葉片來(lái)講，經(jīng)受雷擊之后會(huì)導(dǎo)致葉片表面出現(xiàn)損傷，甚至是會(huì)導(dǎo)致葉片內(nèi)部出現(xiàn)不可挽回的問(wèn)題，從而導(dǎo)致葉片報(bào)廢，不能進(jìn)行使用。

然后，就是風(fēng)機(jī)葉片排水孔堵塞[3]。當(dāng)葉片表面被污染時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片尖部的排水孔被污染物堵塞，這些無(wú)法排出的水，在風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部長(zhǎng)期積攢會(huì)使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)噪聲，同時(shí)也會(huì)從內(nèi)部對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行腐蝕。

3.1.4 螺栓斷裂

螺栓斷裂主要是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主體支架與風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行連接處所使用的螺栓，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，因?yàn)樽哉鹨约巴饨缬晁脱鯕獾母g，從而導(dǎo)致螺栓本身的使用性能降低而斷裂。螺栓斷裂所導(dǎo)致的結(jié)果是具有唯一性的，因?yàn)槁菟〝嗔阎?，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片會(huì)脫落，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)完全停止。

3.2 風(fēng)力發(fā)電故障檢測(cè)

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障檢測(cè)來(lái)講，可以分為兩種方式，分別是人工巡檢以及無(wú)人機(jī)智能巡檢。人工巡檢就是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，針對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行定期的人工巡檢作業(yè)，檢修工作人員需要通過(guò)望遠(yuǎn)鏡以及繩索垂降來(lái)完成巡檢工作。無(wú)人機(jī)智能巡檢是針對(duì)目標(biāo)巡檢對(duì)象進(jìn)行無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)，在巡檢過(guò)程中通過(guò)無(wú)人機(jī)隊(duì)故障是能辨別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片存在故障信息時(shí)，會(huì)懸停并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行拍攝。

3.3 光伏發(fā)電巡檢工作

在光伏發(fā)電站使用過(guò)程中，運(yùn)行時(shí)間比較久的光伏發(fā)電站，會(huì)發(fā)現(xiàn)在光伏組件設(shè)備上出現(xiàn)了龜裂以及損壞和焊接帶故障等問(wèn)題，同時(shí)因?yàn)楣夥l(fā)電站本身的距地距離比較短，所以在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)飛鳥(niǎo)以及塵土落葉等污染物，在光伏發(fā)電站組件設(shè)備上存留。

對(duì)于光伏發(fā)電來(lái)講，如果各組件上有遮擋物的存在，那么光伏發(fā)電的太陽(yáng)，電池組件當(dāng)中，有一些電子單片的電流以及電壓就會(huì)出現(xiàn)變化，而電流電壓所產(chǎn)生的變化會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)電池組件局部電流和電壓值機(jī)增大，也就會(huì)導(dǎo)致電池組件升溫。在升溫過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電組件出現(xiàn)熱班，若班在一定溫度內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，而一旦超過(guò)極限溫度就會(huì)使電池組件的焊點(diǎn)融化，同時(shí)導(dǎo)致整個(gè)組件被損壞，所以針對(duì)光伏發(fā)電的組件進(jìn)行智能巡檢工作是非常必要的。

在光伏發(fā)電過(guò)程中進(jìn)行無(wú)人機(jī)智能巡檢，是對(duì)光伏發(fā)電站進(jìn)行低空巡檢作業(yè)，將光伏組件上所存在的異常熱班情況進(jìn)行拍照并實(shí)施進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然后通過(guò)對(duì)熱斑情況進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)針對(duì)熱班情況的及時(shí)解決[4]。

3.4 智能巡檢注意事項(xiàng)

3.4.1 調(diào)整無(wú)人機(jī)拍照角度，全方位故障定位

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電智能巡檢工作來(lái)講，拍照過(guò)程中需要對(duì)風(fēng)機(jī)的方位進(jìn)行不斷的調(diào)整，不能在逆光環(huán)境下進(jìn)行拍照，同時(shí)無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)備需要滿足對(duì)葉片編號(hào)進(jìn)行拍照的要求，因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，才能切實(shí)解決問(wèn)題。除此之外就是無(wú)人機(jī)智能巡檢能針對(duì)一些風(fēng)機(jī)葉片表面所存在的問(wèn)題進(jìn)行檢查以及故障定位，但是對(duì)于一些風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部的碳管類缺陷，仍無(wú)法通過(guò)通過(guò)巡檢排查出來(lái)。這是目前需要進(jìn)一步研究的課題。

3.4.2 在日光充足的條件下巡檢

針對(duì)光伏發(fā)電所進(jìn)行的智能巡檢工作，要在有光并且光照充足的情況下進(jìn)行巡檢工作，依托圖像信息傳輸，由運(yùn)維工作人員對(duì)光斑異常情況進(jìn)行判斷，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于風(fēng)電光伏故障檢測(cè)工作來(lái)講，無(wú)人機(jī)智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用是非常必要的，因?yàn)殡S著當(dāng)前新能源開(kāi)發(fā)工作不斷進(jìn)步，在電力資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電所受重視程度會(huì)越來(lái)越高，并且相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也會(huì)越來(lái)越大，所以無(wú)人機(jī)智能巡檢，故障檢測(cè)，將會(huì)極大程度上降低故障檢測(cè)工作中的工作量，并且同時(shí)提高工作效率，這也是未來(lái)風(fēng)電光伏故障檢測(cè)的主要發(fā)展方向之一。