變電站組合電器智能巡檢裝置的研制與應(yīng)用

段連雨

摘 要： 在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷深入，人民生活水平不斷提高的今天，智能變電站內(nèi)一次設(shè)備、二次設(shè)備以及建筑物之間雖然實(shí)現(xiàn)了高度集成，但由于設(shè)備數(shù)量過多且功能復(fù)雜，在早期設(shè)計(jì)建造時(shí)一味追求設(shè)備整體集成優(yōu)化、靈活配置等優(yōu)點(diǎn)，未充分考慮設(shè)備日常檢查維護(hù)的便利性，給運(yùn)檢人員的日常工作帶來諸多不便，會(huì)帶來許多安全性問題。

關(guān)鍵詞： 變電站;組合電器;智能巡檢裝置;應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TM595???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）17-0173-01

引言：我們通常情況下所闡述的所謂的組合電器（GIS）設(shè)備是指將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)組合成的一個(gè)整體電氣設(shè)備，其擁有占地面積小、技術(shù)性能優(yōu)良、安全性強(qiáng)、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來在高壓及超高壓輸變電系統(tǒng)建設(shè)中廣泛應(yīng)用。

1 紅外與數(shù)字地圖輔助導(dǎo)航

可見光圖像易于獲取、成本低廉且成像清晰度好，景象匹配所用的實(shí)時(shí)圖與基準(zhǔn)圖絕大部分為可見光圖像。但可見光圖像對(duì)于光照度、氣候條件等較為敏感，不僅增大了匹配算法的復(fù)雜度，而且不適合夜間巡檢。研究紅外圖像與數(shù)字地圖匹配關(guān)系，實(shí)現(xiàn)輔助導(dǎo)航功能，能有效提高機(jī)器人定位精度，保障巡檢的可靠性。利用景象匹配技術(shù)，將紅外探測(cè)器獲取的地物景象與巡檢拍攝的實(shí)時(shí)圖在嵌人式工控機(jī)中進(jìn)行匹配比較，即可確定機(jī)器人的準(zhǔn)確位置，完成定位功能，提髙慣導(dǎo)定位梢度。經(jīng)過全天候條件下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采取該組合導(dǎo)航方式系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，定位精度明顯高于未組合前精度，證明該組合導(dǎo)航方式具有優(yōu)越性，能夠保證長(zhǎng)時(shí)間的導(dǎo)航精度。

2 智能巡檢裝置工作過程

該裝置工作過程為：將小車軌道分別鋪設(shè)在每一層SF6表計(jì)的前下方或前上方，將智能升降平臺(tái)置于小車軌道的端頭;在后臺(tái)控制單元的操控下，巡檢時(shí)，安裝有表計(jì)讀取單元的間隔巡視小車在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿底層的小車軌道的軌道行進(jìn)，沿途遇到SF6表計(jì)時(shí)，表計(jì)讀取單元讀取表計(jì)數(shù)值通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)胶笈_(tái)控制單元;間隔巡視小車達(dá)到軌道端頭時(shí)，進(jìn)入智能升降平臺(tái)的托盤內(nèi)，直流電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)牽引索和托盤向上移動(dòng)，至托盤觸碰到限位開關(guān)，直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);間隔巡視小車離開托盤，進(jìn)入上層小車軌道，繼續(xù)沿上層的小車軌道的軌道行進(jìn)，沿途遇到SF6表計(jì)時(shí)，表計(jì)讀取單元讀取表計(jì)數(shù)值通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)胶笈_(tái)控制單元;巡檢完畢，間隔巡視小車反向移動(dòng)到軌道端頭，進(jìn)入智能升降平臺(tái)的托盤內(nèi)，直流電機(jī)重新啟動(dòng)，帶動(dòng)牽引索和托盤向下移動(dòng);然后間隔巡視小車離開托盤，進(jìn)入底層小車軌道，繼續(xù)沿底層的小車軌道的軌道移動(dòng)回到出發(fā)點(diǎn)。裝置采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)小車遠(yuǎn)程控制，用以滿足遠(yuǎn)程巡視的要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視功能。巡視小車本地網(wǎng)絡(luò)與裝置內(nèi)置Wi-Fi模塊與進(jìn)行連接，Wi-Fi模塊內(nèi)置前海翼聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)卡，顯示控制平臺(tái)可通過手機(jī)4G網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)卡的Wi-Fi模塊產(chǎn)生連接，進(jìn)而可通過顯示控制平臺(tái)使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制巡視小車。

3 頭戴式紅外成像測(cè)溫儀

頭戴式紅外成像測(cè)溫儀是將紅外探測(cè)器儀及成像系統(tǒng)集成在特制安全帽上研發(fā)的新型帶電檢測(cè)儀器。其由紅外測(cè)溫部分、目鏡式成像部分、頭盔部分及其他附件組成。通過調(diào)節(jié)被檢設(shè)備、紅外熱像儀、人眼實(shí)現(xiàn)同軸，可使運(yùn)維人員通過眼前的成像部件快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備局部過熱缺陷，全面提升變電站巡檢工作中紅外測(cè)溫工作效率，解放運(yùn)維人員雙手。頭戴式紅外成像測(cè)溫儀主要由紅外鏡頭、探測(cè)器、信號(hào)采集單元、圖像測(cè)溫處理單元、顯示單元五大部分組成。紅外探測(cè)器上的光學(xué)鏡頭將從物體發(fā)出的紅外能聚焦。探測(cè)器向信號(hào)采集單元發(fā)送信息，接受到的數(shù)據(jù)傳送到以便進(jìn)行圖像測(cè)溫處理;顯示單元處理電路將探測(cè)器發(fā)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可在液晶屏上查看的圖像。紅外熱成像技術(shù)是將紅外圖像轉(zhuǎn)換成輻射圖像，從而能夠從圖像中讀出溫度值。為此，頭戴式紅外成像測(cè)溫儀中包含了紅外偽彩算法和紅外測(cè)溫算法。

4 紅外熱像智能檢測(cè)技術(shù)

機(jī)器人紅外熱像儀對(duì)可選區(qū)域，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)處理，包括求區(qū)域溫度的最高值、最低值、平均溫度、區(qū)域中心點(diǎn)溫度，溫度信息和偽彩均通過以太網(wǎng)接口傳送到后臺(tái)。紅外熱像儀可檢測(cè)設(shè)備的本體和接頭的溫度，機(jī)器人將根據(jù)用戶在變電站中指定的被測(cè)設(shè)備和被測(cè)點(diǎn)，來控制云臺(tái)指向被測(cè)點(diǎn)并設(shè)置測(cè)溫區(qū)域，進(jìn)行區(qū)域絕對(duì)溫度或?qū)θ嘟宇^相對(duì)溫度的測(cè)取，然后根據(jù)用戶設(shè)定的溫度上升門限對(duì)超限缺陷點(diǎn)記錄并告警。需要紅外測(cè)溫的設(shè)備包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器、金具等。

5 局部放電綜合巡檢儀

局部放電綜合巡檢儀是將局部放電特高頻檢測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、暫態(tài)地電波檢測(cè)技術(shù)等集成在一臺(tái)手持式儀器中而形成的綜合性局部放電檢測(cè)儀器。這種綜合性局部放電檢測(cè)儀適用于組合電器、開關(guān)柜等多種設(shè)備局部放電多方法綜合檢測(cè)檢測(cè)，具有儀器便攜化、檢測(cè)快速化及智能化的突出優(yōu)勢(shì)。局部放電綜合巡檢儀主要包括傳感器組及主機(jī)。其中傳感器組由暫態(tài)地電波傳感器、特高頻電磁波傳感器、非接觸式超聲波傳感器及接觸式超聲波傳感器等四種局部放電檢測(cè)傳感器組成;主機(jī)由嵌入式主控系統(tǒng)及多信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備臺(tái)賬識(shí)別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、人機(jī)交互等模塊組成。多信號(hào)調(diào)理模塊包括對(duì)應(yīng)于不同檢測(cè)傳感器的4路獨(dú)立信號(hào)調(diào)理通道及四選一通道選擇開關(guān)，各通道均包含濾波電路及放大電路，且暫態(tài)地電波通道及特高頻電磁波通道均設(shè)有包絡(luò)檢波電路;各信號(hào)調(diào)理通道的電路均采用鋁制蓋板覆蓋，以便屏蔽外部信號(hào)干擾，并降低通道間的交叉干擾;四選一通道選擇開關(guān)采用模擬電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語：現(xiàn)階段中國(guó)大部分電網(wǎng)還是依靠人工對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行巡檢，人工巡檢存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、受人為因素影響大，容易產(chǎn)生誤判和漏判等局限性，在超特髙壓以及惡劣氣象條件下，對(duì)巡檢人員身心也會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，變電站采用巡檢機(jī)器人代替人工巡檢是電力巡檢的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡煥青，邵瑰瑋，胡霽，等.變電站巡檢機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀和主要性能指標(biāo)分析[J].電測(cè)與儀表，2017，54（14）：117-123.

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