變電站智能機(jī)器人紅外測溫應(yīng)用研究

白宸瑞

摘要：近年來，隨著工業(yè)化生產(chǎn)的逐步成熟，人民生活質(zhì)量不斷提高，導(dǎo)致電力需求持續(xù)增長，電力工程不斷擴(kuò)大范圍以及規(guī)模，人民大眾愈發(fā)重視電力供應(yīng)的安全性以及穩(wěn)定性。但是電力企業(yè)在開展實(shí)踐工作時(shí)，每當(dāng)出現(xiàn)電力故障，都難以及時(shí)檢測出導(dǎo)致故障發(fā)生的原因和具體故障點(diǎn)，不但給運(yùn)維人員增加了工作難度，還嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站;智能機(jī)器人;紅外測溫應(yīng)用

1紅外測溫技術(shù)

紅外測溫技術(shù)具備較強(qiáng)的安全性，其工作原理就是通過使用紅外線檢測目標(biāo)設(shè)施設(shè)備的溫度，進(jìn)一步掌握該設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行情況。通常情況下，物質(zhì)是由分子和原子組合而成的，其中分子和原子按照對應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行排序，其千變?nèi)f化的排序方式構(gòu)成了不同的物質(zhì)。在目標(biāo)物體中，物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)速度非?？?，就會(huì)散發(fā)出不同的熱量，外界的物體會(huì)受到熱量的輻射，就出現(xiàn)了人們常說的熱輻射現(xiàn)象。實(shí)際情況就是通過使用紅外測溫診斷技術(shù)檢測這些目標(biāo)物質(zhì)受到輻射以后散發(fā)出的熱量，然后在有關(guān)儀器的輔助下，將檢測到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，最后制作成熱像成影圖，進(jìn)一步分析和掌握該設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況。如果設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，就可以把之前記錄下的數(shù)據(jù)信息作為重要依據(jù)，進(jìn)一步制定出切實(shí)可行的應(yīng)對方案。

2 機(jī)器人巡檢系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

智能巡檢機(jī)器人配備有磁導(dǎo)航系統(tǒng)、可見光攝像機(jī)、聲音采集器、距離傳感器以及紅外熱像儀等設(shè)備，不僅能夠觀測和監(jiān)控設(shè)備的儀表讀數(shù)，還能夠檢測設(shè)備的溫度變化，從而在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的設(shè)備定位以及自主導(dǎo)航同時(shí)，還可以提取和傳輸圖像，識(shí)別變電站設(shè)備的溫度狀態(tài)等。

系統(tǒng)整體由終端設(shè)備、基站系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)三部分組成。其中，終端設(shè)備除了智能巡檢機(jī)器人外還包括固定監(jiān)測設(shè)備以及充電室;基站系統(tǒng)中含有硬盤錄像機(jī)、機(jī)器人后臺(tái)、智能控制分析軟件、硬件防火墻等;通信系統(tǒng)的主要作用在于建立并且保持終端設(shè)備和基站系統(tǒng)的通信，其包含無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。因此，遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制多個(gè)智能機(jī)器人在變電站中進(jìn)行巡檢是可以通過集控站系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

3 相關(guān)技術(shù)支撐

3.1紅外測溫技術(shù)

紅外線是自然界中與可見光相鄰的不可見光，其波長范圍是0.78～1000μm，在具有可見光的一般性能的同時(shí)還具有反映物體表面的溫度場及能量場的特性。其原理為物體分子熱運(yùn)動(dòng)與其所產(chǎn)生的向外界輻射的熱紅外能量成正比，而分子熱運(yùn)動(dòng)又與物體溫度成正比，所以，物體溫度越高，其所輻射的能量也越大，反之，物體溫度低輻射的能量就越小。紅外測溫技術(shù)正是基于這個(gè)原理，通過測量并且使用電信號(hào)處理系統(tǒng)處理目標(biāo)輻射的紅外能量，從而得出目標(biāo)的紅外成像圖，并且通過紅外成像圖分析物體溫度的分布情況，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷。

3.2導(dǎo)航控制系統(tǒng)

由于機(jī)器人巡檢路線在變電站內(nèi)的路徑大都為直線，且中長距離的轉(zhuǎn)彎也可以分成多段直線路徑，故機(jī)器人巡檢運(yùn)行路徑可簡化為直線路徑處理。在機(jī)器人實(shí)際導(dǎo)航時(shí)，高精度定位數(shù)據(jù)可由激光定位傳感器輸出，通過控制航向偏差A(yù)O和位置偏差A(yù)S以及機(jī)器人左右兩輪的速度，即可確保機(jī)器人不會(huì)脫離既定的巡檢路線。在機(jī)器人巡航時(shí)，激光定位傳感器會(huì)對比匹配其所在路標(biāo)坐標(biāo)值與預(yù)先設(shè)定的路標(biāo)坐標(biāo)值，從而計(jì)算機(jī)器人位置及航向信息。

4試驗(yàn)

在變電站之中，智能機(jī)器人在對線路進(jìn)行巡檢中，一般情況下是需要應(yīng)用紅外測溫的技術(shù)，在這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用中并不會(huì)對變電站的正常運(yùn)行帶來影響，主要是因?yàn)榧t外測溫是存在著比較多的優(yōu)勢，比如具有著不停電以及不接觸和不解體等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也是具有著快速掃描方面的特點(diǎn)，所以在對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，必須要保證技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的情況，這樣才可以能夠全面去提高檢測的效率，保證變電站能更加安全穩(wěn)定的運(yùn)行。此外合理的應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)ζ鋽?shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候的整體效率進(jìn)行提高。但是因?yàn)楣收系膯栴}出現(xiàn)是具有著一定的即時(shí)性特點(diǎn)，因此如果沒有能夠?qū)ζ鋯栴}作出及時(shí)有效的分析，在對故障進(jìn)行判斷的過程中會(huì)出現(xiàn)一些誤判等問題。在此之外該系統(tǒng)之中，比較關(guān)鍵的設(shè)備就是無線GPRS裝置，在檢測中，如果檢測單位對其相關(guān)的信息接受后，那么會(huì)把故障的情況直接的轉(zhuǎn)發(fā)到中心站上面，這個(gè)時(shí)候?qū)?huì)對其數(shù)據(jù)作出一定的分析和采樣的處理，最后將會(huì)把所得到的數(shù)據(jù)匯集成為圖形的方式，在顯示器上面直接的顯示出來，通過采取這種方式可以對故障的位置和類型作出準(zhǔn)確的判斷，之后便是可以通過定位進(jìn)行分析，對區(qū)域的情況作出及時(shí)了解，通過將其故障的問題進(jìn)行及時(shí)的處理，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5紅外測溫技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1電力設(shè)備的巡查工作

要想能夠從根本上保證電力設(shè)備始終保持正常的運(yùn)行狀態(tài)，避免其在運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)發(fā)熱的情況進(jìn)而對整個(gè)配電網(wǎng)造成影響，最大程度的保證人們的用電質(zhì)量和用電安全。在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中，需要定期對其進(jìn)行巡檢。通常情況下，可以憑借視覺和聽覺對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判定，如果有特殊要求，可以通過對電力設(shè)備進(jìn)行觸摸做出判斷。上述的方式要求工作人員具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，但是其準(zhǔn)確性與科學(xué)性相對較低。

5.2隔離開關(guān)刀口的發(fā)熱檢測

就隔離刀口而言，刀口的發(fā)熱原因主要是由于開關(guān)和空氣發(fā)生相應(yīng)的氧化反應(yīng)，在將其進(jìn)行連接的過程當(dāng)中，會(huì)形成一層氧化膜。在氧化膜的作用之下，能夠使接觸電阻和表面電阻顯著增加，造成隔離層開關(guān)刀口有發(fā)熱的情況出現(xiàn)。對紅外測溫技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用，可以完成對設(shè)備溫度的檢測工作，以此可以有效的避免由于溫度過高對電流的正常通過產(chǎn)生影響。

5.3電壓致熱性缺陷檢測

針對電壓致熱性缺陷來說，其通常是由于電壓分布異常以及設(shè)備絕緣性異常導(dǎo)致的，和電流沒有關(guān)系，通常是設(shè)備受潮和絕緣材料老化引起的，一旦發(fā)生故障，就會(huì)造成泄漏電流以及電壓，進(jìn)一步引發(fā)設(shè)備加熱和冷卻異常的問題。這個(gè)時(shí)候，應(yīng)用紅外測溫技術(shù)可以制成熱譜圖，包括正常狀態(tài)和異常狀態(tài)2種，工作人員對此進(jìn)行分析和研究，可以及時(shí)找到發(fā)生故障的具體原因以及位置。

5.4運(yùn)用紅外測溫技術(shù)檢測電力設(shè)備的流程

在測量電力設(shè)備溫度的過程中，首先要測量設(shè)備當(dāng)前的溫度，測量現(xiàn)有溫度之后，再全面分析設(shè)備的綜合情況，進(jìn)一步判斷當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行情況是否良好。根據(jù)實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的積累可知，每天下午的用電晚高峰時(shí)得到的測量結(jié)果較好，這個(gè)測量時(shí)間得到的數(shù)據(jù)最具合理性。如果對測量溫度進(jìn)行縱向?qū)Ρ?，可以掌握設(shè)備部件的輻射熱量實(shí)際情況，進(jìn)一步判斷出設(shè)備部件存在的問題;如果對測量溫度進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋軌蚺袛喑鲈O(shè)備的健康狀況，就是說檢查設(shè)備中有沒有潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

總之，巡檢機(jī)器人測溫方法為未來變電站溫度巡檢測溫和分析提供一個(gè)新的思路和解決方案，通過實(shí)踐驗(yàn)證，該方法實(shí)用、先進(jìn)、效率高、效果好，值得有效借鑒和廣泛推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] ?華怡楓.變電運(yùn)維工作中紅外測溫技術(shù)的實(shí)踐分析[J].科學(xué)家，2017（17）：204.

[2] ?梁玉山.試論紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（18）：190.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）