變電站智能機(jī)器人紅外測(cè)溫應(yīng)用研究

嚴(yán)沭松

【摘 要】隨著電力系統(tǒng)“三集五大”體系改革的深入，人員結(jié)構(gòu)的集約化和電網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)于人工智能替代的需求越來越顯著，因此可用于替代變電站人工巡視的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)得到了廣泛推廣。本文對(duì)智能巡檢機(jī)器人在變電站中工程的應(yīng)用進(jìn)行了研究，介紹了智能巡檢機(jī)器人的導(dǎo)航控制系統(tǒng)及其在某變電站中紅外測(cè)溫的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變電站；智能巡檢機(jī)器人；導(dǎo)航控制系統(tǒng)；紅外測(cè)溫

紅外測(cè)溫是在線監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的重要方法，其作為一種非接觸、無損檢測(cè)設(shè)備的綜合性科學(xué)技術(shù)，具有不停電、不接觸、不解體、大面積快速掃描以及被動(dòng)式檢測(cè)等技術(shù)特點(diǎn)。所以使用紅外測(cè)溫對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，不僅完全不會(huì)影響變電站的正常運(yùn)行，還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備溫度的異常，從而能夠及時(shí)避免變電站因設(shè)備故障出現(xiàn)非計(jì)劃停運(yùn)的情況，體現(xiàn)了紅外測(cè)溫對(duì)變電站設(shè)備提前診斷的優(yōu)越性。

1 案例工程

1.1案例背景

某500KV變電站占地總面積為110畝，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)且完善了“四遙”功能，屬于綜合自動(dòng)化變電站。目前，變電站中有3臺(tái)750MVA主變壓器；9回采用3/2接線方式的500KV線路；12回采用雙母線接線方式的220KV線路。

1.2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(cè)和監(jiān)控設(shè)備的儀表讀數(shù)，還能夠檢測(cè)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(cè)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(cè)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。

1.3機(jī)器人巡檢系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

根據(jù)智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)構(gòu)架以及該500KV變電站的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，具體巡檢系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要包含磁軌道鋪設(shè)、輔助道路澆筑、充電室安裝、輔助設(shè)備安裝、RFID點(diǎn)埋設(shè)以及上位機(jī)安裝等六個(gè)方面。

2 相關(guān)技術(shù)支撐

2.1紅外測(cè)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(zhǎng)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(chǎng)及能量場(chǎng)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(cè)溫技術(shù)正是基于這個(gè)原理，通過測(cè)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。

2.2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(zhǎng)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(jiǎn)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(duì)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。

3 試驗(yàn)分析

變電站智能巡檢機(jī)器人對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)，完全不會(huì)影響變電站的正常運(yùn)行，因其紅外測(cè)溫具有不停電、不接觸、不解體、大面積快速掃描以及被動(dòng)式檢測(cè)等技術(shù)特點(diǎn)。以某220KV變電站為例，分析變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的紅外測(cè)溫效果。

其中，圖1和圖2是由連接不良造成的穿墻套管以及導(dǎo)線和母管的連接處局部過熱，屬于變電設(shè)備故障中的外部故障；圖6和 圖7分別是由變壓器漏磁和套管介質(zhì)重度偏損造成 的設(shè)備內(nèi)部過熱，屬于變電設(shè)備故障中的內(nèi)部故障。針對(duì)以上變電站的設(shè)備缺陷，可利用停電機(jī)會(huì)進(jìn)行檢修，采取更換套管，重新裝接導(dǎo)線等措施檢修消除缺陷。

從紅外圖片以及機(jī)器人檢測(cè)分析結(jié)果可知，利用變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫的工程應(yīng)用是行之有效的。

4 結(jié)語

本文簡(jiǎn)要分析了機(jī)器人在變電站中的導(dǎo)航控制原理，最后通過在該變電站進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測(cè)驗(yàn)，測(cè)溫效果良好。以此為智能巡檢機(jī)器人在變電站中使用紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊艷萍.紅外測(cè)溫技術(shù)在變電站中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2015（11）：191，193

[2]石鎮(zhèn)山.國(guó)內(nèi)紅外體溫檢測(cè)儀現(xiàn)狀分析[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2003（03）：10-12.

[3]邱巍巍.紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].保定：華北電力大學(xué)（河北），2006.

（作者單位：浙江省電力公司檢修分公司天一運(yùn)維站）