变电站组合电器智能巡检装置的研制与应用

段连雨

摘 要： 在我国城市化进程不断深入，人民生活水平不断提高的今天，智能变电站内一次设备、二次设备以及建筑物之间虽然实现了高度集成，但由于设备数量过多且功能复杂，在早期设计建造时一味追求设备整体集成优化、灵活配置等优点，未充分考虑设备日常检查维护的便利性，给运检人员的日常工作带来诸多不便，会带来许多安全性问题。

关键词： 变电站;组合电器;智能巡检装置;应用

【中图分类号】TM595     【文献标识码】A     【文章編号】1674-3733（2020）17-0173-01

引言：我们通常情况下所阐述的所谓的组合电器（GIS）设备是指将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机组合成的一个整体电气设备，其拥有占地面积小、技术性能优良、安全性强、维护工作量小等诸多优点，近年来在高压及超高压输变电系统建设中广泛应用。

1 红外与数字地图辅助导航

可见光图像易于获取、成本低廉且成像清晰度好，景象匹配所用的实时图与基准图绝大部分为可见光图像。但可见光图像对于光照度、气候条件等较为敏感，不仅增大了匹配算法的复杂度，而且不适合夜间巡检。研究红外图像与数字地图匹配关系，实现辅助导航功能，能有效提高机器人定位精度，保障巡检的可靠性。利用景象匹配技术，将红外探测器获取的地物景象与巡检拍摄的实时图在嵌人式工控机中进行匹配比较，即可确定机器人的准确位置，完成定位功能，提髙惯导定位梢度。经过全天候条件下现场试验验证，采取该组合导航方式系统运行稳定，定位精度明显高于未组合前精度，证明该组合导航方式具有优越性，能够保证长时间的导航精度。

2 智能巡检装置工作过程

该装置工作过程为：将小车轨道分别铺设在每一层SF6表计的前下方或前上方，将智能升降平台置于小车轨道的端头;在后台控制单元的操控下，巡检时，安装有表计读取单元的间隔巡视小车在驱动电机的驱动下沿底层的小车轨道的轨道行进，沿途遇到SF6表计时，表计读取单元读取表计数值通过物联网传输到后台控制单元;间隔巡视小车达到轨道端头时，进入智能升降平台的托盘内，直流电机启动，带动牵引索和托盘向上移动，至托盘触碰到限位开关，直流电机停止转动;间隔巡视小车离开托盘，进入上层小车轨道，继续沿上层的小车轨道的轨道行进，沿途遇到SF6表计时，表计读取单元读取表计数值通过物联网传输到后台控制单元;巡检完毕，间隔巡视小车反向移动到轨道端头，进入智能升降平台的托盘内，直流电机重新启动，带动牵引索和托盘向下移动;然后间隔巡视小车离开托盘，进入底层小车轨道，继续沿底层的小车轨道的轨道移动回到出发点。装置采用物联网技术实现小车远程控制，用以满足远程巡视的要求，实现远程巡视功能。巡视小车本地网络与装置内置Wi-Fi模块与进行连接，Wi-Fi模块内置前海翼联物联网卡，显示控制平台可通过手机4G网络与内置物联网卡的Wi-Fi模块产生连接，进而可通过显示控制平台使用移动网络控制巡视小车。

3 头戴式红外成像测温仪

头戴式红外成像测温仪是将红外探测器仪及成像系统集成在特制安全帽上研发的新型带电检测仪器。其由红外测温部分、目镜式成像部分、头盔部分及其他附件组成。通过调节被检设备、红外热像仪、人眼实现同轴，可使运维人员通过眼前的成像部件快速发现设备局部过热缺陷，全面提升变电站巡检工作中红外测温工作效率，解放运维人员双手。头戴式红外成像测温仪主要由红外镜头、探测器、信号采集单元、图像测温处理单元、显示单元五大部分组成。红外探测器上的光学镜头将从物体发出的红外能聚焦。探测器向信号采集单元发送信息，接受到的数据传送到以便进行图像测温处理;显示单元处理电路将探测器发来的数据转换成可在液晶屏上查看的图像。红外热成像技术是将红外图像转换成辐射图像，从而能够从图像中读出温度值。为此，头戴式红外成像测温仪中包含了红外伪彩算法和红外测温算法。

4 红外热像智能检测技术

机器人红外热像仪对可选区域，进行温度数据处理，包括求区域温度的最高值、最低值、平均温度、区域中心点温度，温度信息和伪彩均通过以太网接口传送到后台。红外热像仪可检测设备的本体和接头的温度，机器人将根据用户在变电站中指定的被测设备和被测点，来控制云台指向被测点并设置测温区域，进行区域绝对温度或对三相接头相对温度的测取，然后根据用户设定的温度上升门限对超限缺陷点记录并告警。需要红外测温的设备包括变压器、断路器、隔离开关、互感器、电容器、金具等。

5 局部放电综合巡检仪

局部放电综合巡检仪是将局部放电特高频检测技术、超声波检测技术、暂态地电波检测技术等集成在一台手持式仪器中而形成的综合性局部放电检测仪器。这种综合性局部放电检测仪适用于组合电器、开关柜等多种设备局部放电多方法综合检测检测，具有仪器便携化、检测快速化及智能化的突出优势。局部放电综合巡检仪主要包括传感器组及主机。其中传感器组由暂态地电波传感器、特高频电磁波传感器、非接触式超声波传感器及接触式超声波传感器等四种局部放电检测传感器组成;主机由嵌入式主控系统及多信号调理、数据采集、设备台账识别、数据存储与管理、人机交互等模块组成。多信号调理模块包括对应于不同检测传感器的4路独立信号调理通道及四选一通道选择开关，各通道均包含滤波电路及放大电路，且暂态地电波通道及特高频电磁波通道均设有包络检波电路;各信号调理通道的电路均采用铝制盖板覆盖，以便屏蔽外部信号干扰，并降低通道间的交叉干扰;四选一通道选择开关采用模拟电子开关实现。

结语：现阶段中国大部分电网还是依靠人工对变电设备进行巡检，人工巡检存在劳动强度大、工作效率低、受人为因素影响大，容易产生误判和漏判等局限性，在超特髙压以及恶劣气象条件下，对巡检人员身心也会产生较大影响。因此，变电站采用巡检机器人代替人工巡检是电力巡检的重要发展方向。

参考文献

[1] 蔡焕青，邵瑰玮，胡霁，等.变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J].电测与仪表，2017，54（14）：117-123.

[2] 国家电网公司.变电站智能机器人巡检系统技术规范：Q/GDW11513.1-2016.