变电站智能巡检设备关键技术研究

孙若峰

【摘 要】随着我国智能电网建设的不断推进，推动变电站智能巡检也越来越受到广泛关注，智能巡检对于提高电网运维有效性和可靠性有至关重要的意义，实现变电站智能巡检，需要相应的智能巡检设备。基于此，本文将针对变电站智能巡检设备的关键技术展开分析和讨论，希望本文的论述有助于变电站职能巡检设备的开发和推广。

【关键词】智能电网;变电站;智能巡检设备;技术

引言

为了保证电网的稳定性和安全性，工作人员必须对变电站设备展开巡检，从而有效掌控设备状况，及时发现并清除隐患。随着智能电网的建设不断推进，智能变电站、智能巡检设备也逐渐被提出，这对于提升巡检效率，保障巡检有效性，提高电网稳定性都具有至关重要的意义。

1 变电站智能巡检设备的价值

变电站是电力系统中关键设施，做好变电站的巡检与维护，是保证电网运行状态的重要工作。然而，一直以来，人工模式的变电站巡检，在很多方面都存在弊端。首先，人工巡检劳动强度大，巡检效率低;其次，人工作业对工作人员的主观判断过度依赖，所以其确定性无法得到保障;再次，人工巡检的数据和结果不能及时进入信息系统，造成电网反馈延。而且，对于地理条件相对较差的地方，人工巡检不仅存在诸多客观困难，造成人员的安全风险;而且在恶劣环境下更会使得巡检无法落实，难以实施电网稳定性保障。正是因为上述种种问题，所以在智能电网建设的推进中，逐步开始探讨智能巡检设备的应用。通过运用智能巡检设备，不但能够降低人员负荷，而且能够强化巡检有效性，更好的保障电网的稳定运行[1]。

2 变电站智能巡检设备功能

根据当前变电站巡检作业的实际情况，我们可以大致总结出变电站智能巡检设备所必须要具备的功能。主要体现在以下的六个方面[2]：（1）检测功能。作为巡检设备，检测功能是其核心功能，主要是对变电站设备状况展开探测，对相关参数展开收集，进而判断其状态是否正常。（2）导航功能。导航功能的存在式为了帮助设备能够根据预设的检测点，规划设备的运动线路，同时通过起步、行驶、转弯、爬坡等各种动作完成设备的自主移动。（3）自动报警功能。当设备在巡检过程中检测出故障以后，要能够迅速以通知相关工作人员，这就是报警功能的价值。（4）控制功能。控制功能的存在，使得技术人员一方面能够对巡检设备的状态有充分的了解，并能够通过控制手段遥控设备，实现人机互动;另一方面将巡检设备收集的数据导入数据库，便于后续对数据的使用。（5）充电功能。自动巡检设备采用蓄电池作为其动力源，当设备电量低于某个标准，必须要自主回站充电。（6）清障功能。对于智能巡检设备来说，如果具备了清障功能，则使得其巡检能力得到大幅提升，比如针对高压线上的塑料袋，利用无人机设备实施清障，不仅效率高，而且非常安全。如下图1所示，为变电站智能巡检设备正在巡检。

3 变电站智能巡检设备关键技术

3.1 红外热图像处理技术

变电站在工作状态下，由很多参数共同反应其状态，其中一些参数是判断其状态正常与否的关键，诸如负荷变化、设备压力值等等。而智能巡检设备在判断这些参数时，很多时候都是基于温度监测来实现的[3]。智能巡检设备在巡检过程中，针对目标设备以红外热图像处理技术获得设温度分布成像图，在将其传输至终端设备并对其展开全面分析，进而通过温度分布来判断变电站设备的状态是否正常。然而，存在的困难再以，大多数变电站处于复杂的环境中，所以智能巡检设备在实施检测的时候不可能拥有理想环境，必然会受到很多干扰和影响，使得红外热图像成像效果不佳，进而影响后续的温度分析。所以在这个过程中，必须高度重视去噪能力和成像强化能力。

首先，针对智能巡检设备获得的热图像，尤其自身携带的摄像机对其实施先期处理，通过颜色矫正结合平滑、增强算法，从而达到明显的去噪效果，使其清晰度得到大幅提升。其次，通过分割算法、滤波算法，对完成先期处理的热图像实施分割，在此基础上就完成分割的图像实施特征提取，并结合特征分析热缺陷是否存在，如果存在则发出相应的警报。最后，再将相关信息整合存入数据库。在这个过程中，并不是直接就热图像展开分析，而是必须要经过有效处理以后再行实施。

3.2 视觉导航技术

导航功能是智能巡检设备的重要功能之一，而视觉导航技术就是实现这一功能的技术。首先需要为巡检设备规划路径范围，然后在范围内通过设备的摄像头，拍摄、识别环境状况以及道路图像，进而找出最优路径并依据路径完成巡检。这一技术的关键，在就在于对道路环境的识别[4]。我们可以运用基于模糊逻辑的视觉导航技术，这样即使面临非常复杂的环境，比如强光照射环境，同样能够实现理想的导航。

首先，根据巡检设备的巡检范围规划路线并铺设导引线，这样巡检设备只需要采集导引线信息即可;其次，通过形态学滤波算法，强化巡检设备采集导引线信息的能力，排除其他色彩的干扰;最后，基于模糊逻辑算法，使巡检设备在导引线引导下，完成正确的移动。

3.3 路径规划技术

对于路径规划的研究，通常有兩种模式，一种是全局路径规划，一种是局部路径规划。就全局规划来说，是在特定的任务目标、地图信息的技术上，基于某种特定原则展开的规划，比如路线最短、爬坡最少等等;常用的算法主要有Dijkstra算法、拓扑法、A 算法[5]。就局部规划来说，是以全局规划得出的路线我基础，通过对具体环境的分析，进而驱动设备的行驶;常用的算法主要有遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等。在实际应用过程中，往往会多种算法综合应用，从而得出更有效的解决方案，比如采用Dijkstra算法联合模拟退火算法。

3.4 无人机巡检技术

无人机巡检是智能巡检设备中的一种，就其构成来看，通常包括以下五个部分：（1）无人机。无人机是整个系统的承载平台以及运动平台，所有功能器件均需集成在无人机从而发挥其作用。（2）地面站。地面站的作用是通过与无人机的通信，实现对其的控制和设定。（3）运动摄像机。无人机巡检系统中的运动摄像机，是用来判断变电站设备状态的重要工具，通常使用1200万像素摄像机。（4）红外成像仪。红外成像仪的具体功能我们在前文中已经有所讲述，就是通过红外成像来检测设备的温度进而对设备状况作出判断，一般情况下无人机巡检需要配置制冷型红外成像仪。（5）驱鸟器。较为常用的驱鸟器模式一种为声光驱鸟模式，另一种为超声波驱鸟模式。这样能够对变电站中的鸟类发挥驱赶作用，以防鸟类在其中垒巢或者由于鸟类的活动，造成短路等问题。

4 小结

从本文的论述我们可以看出，变电站智能巡检设备的使用，对于提高变电站巡检效率，保障电网系统的稳定性、可靠性和安全性具有至关重要的作用。所以，相关人员必须要对智能巡检设备给与高度重视，不断加强研究力度，强化设备的性能，提高巡视力度，这对于更好的满足社会对电能的需求有非常重要的意义。

参考文献：

[1]洪丽，李倩玉，陈锴，罗骏杰，郭世晓.变电站智能巡检管控系统[J].通信电源技术，2019，36（10）：162-163.

[2]翟岭江，袁林，张冰，冯凯翔.变电站智能巡检系统的研究[J].企业科技与发展，2019（08）：59-60.

[3]魏晓伟，王建伟，李广渊，马国义，于文博，刘志国.变电站智能巡检设备关键技术研究[J].通信电源技术，2019，36（03）：268-270.

[4]叶爱民，刘明军，周友武，文胤多，康琛.变电站智能巡检系统的设计与实现[J].江西电力，2018，42（12）：9-12.

[5]林英，李占彬.变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用[J].电子技术与软件工程，2018（15）：59.

（作者单位：云南电网有限责任公司昆明供电局）