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摘要：变电站设备巡检是变电日常运维工作的重要组成部分，能够帮助运行人员及时掌握变电站设备的运行状态，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。
关键词：变电站;智能巡检设备;关键技术;
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，现阶段人力巡视工作的主要方式是通过人的脚走、眼看、耳听、手测、判断。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运行人员的工作量，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可靠性需求，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、固定监控设备及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内、外高压设备，能够及时发现电力设备的缺陷，自动发送报警，及时处理设备缺陷，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可靠性。
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，能够及时发现变电站设备损伤、发热等异常现象，并在传感器的帮助下，准确提供有效数据。二是导航功能。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，并及时传输到系统后台。四是控制功能。即相关技术人员能够在后台切换手动遥控智能设备主体，调用智能设备的各种功能，实现人机互动;智能巡检设备具备数据库功能，能够将巡检过程中获得的信息进行实时储存，方便后台技术人员查询应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆五是自动充电功能。智能巡检设备一般配备车载蓄电池，充电30 min能够持续工作5 h，当设备电量达到警戒状态，能够自主返回充电。
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。由于变电站现场环境通常比较复杂，智能巡检设备在实际监测过程中会受到外界各种噪声信号的干扰，从而对红外热图像灰度值测量效果造成严重影响，不利于提升温度值计算精度。基于此，为有效改善这一问题，提高温度计算精度，需要围绕采集的热图像信息，对其做好去燥与增强效果处理。
首先，智能巡检设备携带的移动摄像机或电荷耦合元件 (CCD) 获取现场监控视频信息后，对热图像展开处理，先校正热图像颜色信息，并采用相应平滑、增强处理等算法，对图像进行去噪处理，使原本的图像更加真实清晰，更易识别。其次，利用分割与滤波等算法，对完成降噪处理的热图像进行提取操作，即先进行图像分割，然后围绕分割的图像提出相应特征，根据特征做好分类，定位热缺陷具体位置，发送定位信息的同时出发报警信号。最后，收集整理相关事故信息，并将其存入后台数据库。值得注意的是，获得的红外图像信息一般不能直接应用，需要经过进一步处理，需要有成熟的分析软件对其进行分析，并结合数据库的历史发热数据确定该缺陷的等级。并实现自动上报缺陷到设备管理人员的功能，减少人员填报数据的工作量。
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 无人机巡检技术
变电站智能巡检无人机系统主要由以下几部分构成。 (1) 无人机，负责搭载运动摄像机、驱鸟设备以及红外成像仪等，主要部件包括电机、飞控模块、电调、动力电池、GPS模块、惯性测量单元以及云台等。 (2) 地面站，负责与无人机实施通信，确保遵循设定航迹和具体时间开展飞行。借助地面站相关程序，即可制订无人机巡视的具体策略，并结合无人机配备的飞行模块、GPS模块以及惯性测量单元等，设定无人机航行路线。 (3) 运动摄像机，负责检查变电站配备的内断路器和隔离开关等相应的分合闸位置，并判断设备运行实际工况。运动摄像机可采用1 200万像素，采用30 Mb/s的传输效率，以AV接口作为数据传输口。 (4) 红外成像仪，负责对变电设备实施相应的红外成像，借助设备温度间接判断设备运行工况，诸如绝缘性和导电性等。通常情况下，可采用致冷型红外成像仪，将测量范围控制在-40～550℃，采用USB接口作为数据传输口。
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.
论文作者:卓坚熊
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第07期
论文发表时间:2019/9/3
标签：变电站论文; 设备论文; 智能论文; 无人机论文; 图像论文; 功能论文; 信息论文; 《科学与技术》2019年第07期论文;