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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:5521
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

变电站智能巡检设备关键技术研究

2020-07-20 16:59:57 产业经济 乔雅婷
资料简介

摘 要:随着智能电网的提出和飞速发展,智能变电站检测设备已经得到了极高重视和广泛应用,直接影响着电力系统的运行,是智能电网中必不可少的一个环节,也是巡检系统和管理部门运营维护的关键环节。以变电站智能巡检设备关键技术为研究对象,首先分析了应用变电站智能巡检设备的必要性,其次研究了变电站智能巡检设备的功能,最后重点围绕变电站智能巡检设备关键技术进行探讨分析。

变电站智能巡检设备关键技术研究

乔雅婷

国网山西省电力公司检修分公司

要:随着智能电网的提出和飞速发展,智能变电站检测设备已经得到了极高重视和广泛应用,直接影响着电力系统的运行,是智能电网中必不可少的一个环节,也是巡检系统和管理部门运营维护的关键环节。以变电站智能巡检设备关键技术为研究对象,首先分析了应用变电站智能巡检设备的必要性,其次研究了变电站智能巡检设备的功能,最后重点围绕变电站智能巡检设备关键技术进行探讨分析。

关键词:变电站;智能巡检设备;关键技术

变电站设备运行巡检是变电运维日常工作开展的重要组成部分,能够帮助工作人员及时掌握变电站的最新运行状态和运行安全隐患,有效保护变电站的运行安全。目前,随着电力信息系统的不断发展,变电站朝着智能化的方向发展,其中变电站智能巡检设备是其中的一个典型代表,借助地面巡检设备、空中巡检无人机等先进设备,为整体电力系统运行提供了有力保障。文章着重围绕变电站智能巡检设备关键技术进行相关分析、探讨,以期为相关研究提供一些参考价值。

1 应用变电站智能巡检设备的必要性分析

众所周知,电力系统在推动社会经济发展发挥着重要作用,任何一个环节出现故障问题,都有可能引发连锁反应,产生大面积停电问题,为社会生产造成严重的经济损失。变电站是连接主电网和配电网的关键设施,对其进行日常监控巡查与维护,对电力系统运行安全而言具有重要意义。传统的变电站巡视与检查主要依赖于人工方式,由相关工作人员依靠个人经验简单的定性判断分析变电站设备运行状态。这种方式虽然能够起到一定效果,但依然存在诸多弊端,例如劳动强度较大、巡检质量较为分散、巡检手段单一和巡检效率低下等,并且在实际进行检测过程中,受人为失误因素影响,存在一定的不确定性,人工检测数据无法及时、准确传输到管理信息系统。随着无人值守模式的推广,进一步加大了变电站巡检工作人员的工作量,难以有效保证巡检的到位率、准确率。此外,高原、偏远山区等地理条件相对较恶劣的地区,人工巡检存在一定的安全风险;在大风、暴雨、暴雪等恶劣天气下,难以保证变电站巡检的及时性。为有效弥补传统变电站巡检方式的弊端,满足人们日益提升的供电质量安全需求,有必要在变电站巡检中加强智能设备的应用。

通过借助地面巡检设备、空中无人机等先进设备,有效减轻变电站维护人员的负担,能够在无人值守或少人值守的变电站巡检室外高压设备,能够甄别电力设备的缺陷,发现其中存在的问题,能够自动触发报警,真正起到减员增效的作用,进而有效推动变电站无人值守的发展进程[1]。

2 变电站智能巡检设备功能分析

变电站智能巡检设备基于实际巡检工作需要,应具备以下功能。一是检测功能。该功能实现需要借助红外热像仪、传感器等设备,从而能够及时发现变电站设备损伤、发热等异常问题,并在传感器的帮助下,准确提供各种有效数据。二是导航功能。即在该功能的帮助下,智能巡检设备能够根据事先设定的巡检路径,通过改变导航参数实时调整设备运动状态,促使巡检设备执行起步、行驶、转弯和爬坡等动作,并能够结合路面实际参照障碍物分布,自动规划出最佳行使路径。三是自动报警功能。巡检设备发现设备故障后能够自动发出警报。四是控制功能。即相关技术人员能够在后台实时监控巡检设备的运行状态,并能够手动遥控智能设备主体,调用智能设备的各种功能。

3 变电站智能巡检设备关键技术研究

3.1 红外热图像处理技术

变电站设备实际运行过程中会产生各种参数变化,如负荷变化、设备压力值变化等。在多数情况下,通过检测设备运行状态判断是否存在异常,一般通过监测其运行温度进行确定。智能巡检设备巡检变电站时,围绕现场设备,通过利用红外热图像处理技术,在红外热像仪的帮助下获取设备温度特征信息,相应信息主要以温度分布热成像图体现;之后,巡检设备将热成图像信息上传至终端设备,并对相应信息进行智能分析处理,判断变电站设备故障。

3.2 视觉导航技术

视觉导航技术是变电站巡检设备在实现规划好的路径范围内,由设备系统中携带的CCD摄像头拍摄、提取道路视频图像,并识别相关路径,引导控制设备按照规划的路径行驶,最终完成巡检任务。因此,整体技术应用的实时稳定性对变电站智能巡检设备作业效果至关重要。基于此,文章设计了一种基于模糊逻辑的视觉导航技术方法,运用该方法,即使面对光照强度很大的环境也能起到良好的导航效果。

首先,在事先规划好的巡检路线上铺设导引线,利用CCD摄像机采集相关视频图像信息,并围绕这些图像信息应用色彩分割法进行预处理。其次,利用形态学滤波算法有效祛除图像干扰,采用B样条曲面自适应拟合算法有效检测导引线。最后,应用模糊逻辑控制算法引导巡检设备自动跟踪导引线,并根据不断变化的视觉导航参数实时调整设备的运动状态,使其能够在导引线的指引下按照规定路线进行巡检作业。

3.3 路径规划技术

20世纪70年代,国内外就开始研究设备移动路径规划问题。从路径规划目标角度来看,路径规划主要分为两种,分别是全局路径规划和局部路径规划。对于全局路径规划来说,以地图信息与任务信息为依据,在相关最优标准的引导下,例如路线最短、转弯爬坡次数最少等,合理规划巡检设备运动路径。局部路径规划在全局路径规划的基础上,综合分析周围环境的数据,并向设备实时发出相关指令信息,控制设备根据相关操作指令行驶运行。

传统的全局路径规划方法需要采用多种算法,如Dijkstra算法、拓扑法、A算法等;局部路径规划方法实现也需要采用多种算法,如遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等。目前,很多学者进行路径规划时,往往会将多种算法结合在一起,以便更好地解决相应问题。文章在基于Dijkstra算法与模拟退火算法结合的基础上,对其应用进行了改进,从而成功求出全局最优路径,并在运动控制系统的帮助下,结合相关路径信息,实现设备智能驱动与控制。

传统算法在具体应用方面,如果遇到大规模、多路径节点状况,实际运行时会占用大量存储空间,且相应路径搜索时间会成倍延长。为有效解决这一问题,文章利用一种双直角坐标系的象限划分方法,从而有效划分目标捜索区域。具体来说,将目标区域分成四个象限,将路径搜索起点设置为A点,终点设置为B点,并将A点视为原点,判断B点所在的象限,直接朝着B点所在的象限区域进行搜索,从而有效缩小搜索范围,避开无关的象限范围,有效减小搜索时间与存储空间压力。同时,结合生成的路径,直接过滤不必要的点,从而得到任意两个停靠点之间的最短路径。

4 结 论

综上所述,相对于传统的以人工为主的变电站巡检法,变电站智能巡检方式更加灵活,能够有效减轻运行人员的工作负担,某种程度上还能够减少安全事故的发生概率,避免人为失误带来的影响,更有助于实现变电站运行维护一体化。相关人员需要提高应用变电站智能设备员巡检的重视程度,加强相关关键技术的创新研究,有效提高巡视质量,推动变电站智能建设实现稳定发展。

参考文献:

[1] 赵 坤.变电站智能巡检设备视觉导航方法研究[D].北京:华北电力大学,2014.

[2] 蔡焕青,邵瑰玮,文志科.变电站智能巡检设备应用研究现状[C].输电线路运行维护新技术交流会暨中国电机工程学会输电线路专业委员会运行学组学术年会,2015.

[3] 孙 琦.试析变电站智能巡检机器人的关键技术[J].探索科学,2016,(5):11.

[4] 杨 俊,黄礼华,张立平.变电站巡检设备关键技术及其适用性研究[J].湖北电力,2017,41(1):20-24.

[5] 于海龙,兰泽龙,肖文军.变电站安全无线网络应用关键技术研究[J].工程技术(全文版),2016,(11):179.