变电站智能机器人红外测温应用研究

白宸瑞

摘要：近年来，随着工业化生产的逐步成熟，人民生活质量不断提高，导致电力需求持续增长，电力工程不断扩大范围以及规模，人民大众愈发重视电力供应的安全性以及稳定性。但是电力企业在开展实践工作时，每当出现电力故障，都难以及时检测出导致故障发生的原因和具体故障点，不但给运维人员增加了工作难度，还严重影响了电力系统安全、稳定的运行。

关键词：变电站;智能机器人;红外测温应用

1红外测温技术

红外测温技术具备较强的安全性，其工作原理就是通过使用红外线检测目标设施设备的温度，进一步掌握该设备当前的运行情况。通常情况下，物质是由分子和原子组合而成的，其中分子和原子按照对应的规则进行排序，其千变万化的排序方式构成了不同的物质。在目标物体中，物质运转速度非常快，就会散发出不同的热量，外界的物体会受到热量的辐射，就出现了人们常说的热辐射现象。实际情况就是通过使用红外测温诊断技术检测这些目标物质受到辐射以后散发出的热量，然后在有关仪器的辅助下，将检测到的红外信号转化成为电信号，最后制作成热像成影图，进一步分析和掌握该设备当前的运行状况。如果设备在运行过程中发生故障，就可以把之前记录下的数据信息作为重要依据，进一步制定出切实可行的应对方案。

2 机器人巡检系统构架设计

智能巡检机器人配备有磁导航系统、可见光摄像机、声音采集器、距离传感器以及红外热像仪等设备，不仅能够观测和监控设备的仪表读数，还能够检测设备的温度变化，从而在实现准确的设备定位以及自主导航同时，还可以提取和传输图像，识别变电站设备的温度状态等。

系统整体由终端设备、基站系统以及通信系统三部分组成。其中，终端设备除了智能巡检机器人外还包括固定监测设备以及充电室;基站系统中含有硬盘录像机、机器人后台、智能控制分析软件、硬件防火墙等;通信系统的主要作用在于建立并且保持终端设备和基站系统的通信，其包含无线网桥、网络交换机等设备。因此，远程监测和控制多个智能机器人在变电站中进行巡检是可以通过集控站系统来实现的。

3 相关技术支撑

3.1红外测温技术

红外线是自然界中与可见光相邻的不可见光，其波长范围是0.78～1000μm，在具有可见光的一般性能的同时还具有反映物体表面的温度场及能量场的特性。其原理为物体分子热运动与其所产生的向外界辐射的热红外能量成正比，而分子热运动又与物体温度成正比，所以，物体温度越高，其所辐射的能量也越大，反之，物体温度低辐射的能量就越小。红外测温技术正是基于这个原理，通过测量并且使用电信号处理系统处理目标辐射的红外能量，从而得出目标的红外成像图，并且通过红外成像图分析物体温度的分布情况，从而发现设备存在的缺陷。

3.2导航控制系统

由于机器人巡检路线在变电站内的路径大都为直线，且中长距离的转弯也可以分成多段直线路徑，故机器人巡检运行路径可简化为直线路径处理。在机器人实际导航时，高精度定位数据可由激光定位传感器输出，通过控制航向偏差AO和位置偏差AS以及机器人左右两轮的速度，即可确保机器人不会脱离既定的巡检路线。在机器人巡航时，激光定位传感器会对比匹配其所在路标坐标值与预先设定的路标坐标值，从而计算机器人位置及航向信息。

4试验

在变电站之中，智能机器人在对线路进行巡检中，一般情况下是需要应用红外测温的技术，在这项技术应用中并不会对变电站的正常运行带来影响，主要是因为红外测温是存在着比较多的优势，比如具有着不停电以及不接触和不解体等优点，同时也是具有着快速扫描方面的特点，所以在对这项技术进行应用的过程中，必须要保证技术应用的准确性，同时结合实际的情况，这样才可以能够全面去提高检测的效率，保证变电站能更加安全稳定的运行。此外合理的应用这项技术，能够对其数据传输的时候的整体效率进行提高。但是因为故障的问题出现是具有着一定的即时性特点，因此如果没有能够对其问题作出及时有效的分析，在对故障进行判断的过程中会出现一些误判等问题。在此之外该系统之中，比较关键的设备就是无线GPRS装置，在检测中，如果检测单位对其相关的信息接受后，那么会把故障的情况直接的转发到中心站上面，这个时候将会对其数据作出一定的分析和采样的处理，最后将会把所得到的数据汇集成为图形的方式，在显示器上面直接的显示出来，通过采取这种方式可以对故障的位置和类型作出准确的判断，之后便是可以通过定位进行分析，对区域的情况作出及时了解，通过将其故障的问题进行及时的处理，保证变电站的安全稳定运行。

5红外测温技术的具体应用

5.1电力设备的巡查工作

要想能够从根本上保证电力设备始终保持正常的运行状态，避免其在运行过程当中出现发热的情况进而对整个配电网造成影响，最大程度的保证人们的用电质量和用电安全。在实际运行的过程当中，需要定期对其进行巡检。通常情况下，可以凭借视觉和听觉对运行状态进行判定，如果有特殊要求，可以通过对电力设备进行触摸做出判断。上述的方式要求工作人员具备丰富的工作经验，但是其准确性与科学性相对较低。

5.2隔离开关刀口的发热检测

就隔离刀口而言，刀口的发热原因主要是由于开关和空气发生相应的氧化反应，在将其进行连接的过程当中，会形成一层氧化膜。在氧化膜的作用之下，能够使接触电阻和表面电阻显著增加，造成隔离层开关刀口有发热的情况出现。对红外测温技术进行有效的应用，可以完成对设备温度的检测工作，以此可以有效的避免由于温度过高对电流的正常通过产生影响。

5.3电压致热性缺陷检测

针对电压致热性缺陷来说，其通常是由于电压分布异常以及设备绝缘性异常导致的，和电流没有关系，通常是设备受潮和绝缘材料老化引起的，一旦发生故障，就会造成泄漏电流以及电压，进一步引发设备加热和冷却异常的问题。这个时候，应用红外测温技术可以制成热谱图，包括正常状态和异常状态2种，工作人员对此进行分析和研究，可以及时找到发生故障的具体原因以及位置。

5.4运用红外测温技术检测电力设备的流程

在测量电力设备温度的过程中，首先要测量设备当前的温度，测量现有温度之后，再全面分析设备的综合情况，进一步判断当前的设备运行情况是否良好。根据实践工作经验的积累可知，每天下午的用电晚高峰时得到的测量结果较好，这个测量时间得到的数据最具合理性。如果对测量温度进行纵向对比，可以掌握设备部件的辐射热量实际情况，进一步判断出设备部件存在的问题;如果对测量温度进行横向对比，能够判断出设备的健康状况，就是说检查设备中有没有潜在的风险隐患。

总之，巡检机器人测温方法为未来变电站温度巡检测温和分析提供一个新的思路和解决方案，通过实践验证，该方法实用、先进、效率高、效果好，值得有效借鑒和广泛推广应用。

参考文献：

[1]  华怡枫.变电运维工作中红外测温技术的实践分析[J].科学家，2017（17）：204.

[2]  梁玉山.试论红外测温技术在变电运维中的应用及注意事项[J].科学技术创新，2017（18）：190.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）