智能化电力巡检安全隐患监管技术的研究

智能化电力巡检安全隐患监管技术的研究

萧嘉荣

广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000

摘要:传统的人工巡检模式已经不能满足电网发展的需要。本项目拟将机器人、视频采集、频谱分析、大数据等多种技术相结合，实现对电力系统的全方位、多角度、多功能的智能化巡视，从而最大限度地保证电力系统的安全、稳定、可靠运行，提升巡视的工作效率，从而为电力系统的安全、稳定、可靠运行提供三维智能化的技术支撑。

 关键词：智能电网；巡检系统；技术分析

一、巡检平台功能需求分析

随着电网的日益复杂电网监测技术也越来越强大和多样化，本平台的功能需求如下：(1)“五远”功能：实现输配电线路和电力电子设备的远程查看、远程调整、远程测量和远程通信；(2)自动监视：智能巡查系统能够将常规的被动监视转换为主动防御监视，使巡查系统具有自主监视和跟踪目标、智能控制、自主干预的特点，并可利用人工智能控制来完成远距离录像监测、录像资料保存、查询、播放、远距离联动告警等工作；(3)光谱解析：该平台整合了具有光谱解析等功能的光谱解析设备，可以实时监控、分析输配电线路、电力电子设备等的温度状态，并在发现温度异常变化时，及时报警；(4)能力整合：为了提高巡逻站的可扩展性，确保巡逻站可适用于多种电网，并与电网中的其他辅助平台有效集成；(5)功能可扩展：检测平台的设计应采用模块化的方式进行，各功能模块应根据具体要求进行配置，并提前预留硬件接口。

二、巡检平台架构

巡检平台集成了多种智能设备，可实现远程视频巡检、远程机器人操作、光谱检测分析、远程火灾监控等功能，在电力系统巡检区域将视频图像采集设备合理布置在高、中、低位置，为了实现覆盖整个巡检范围无死角的任务，将系统中的视频采集信息以及其他数据采集装置所收集的信息传输回主控单元并进行大数据分析，最终完成了视频巡检、光谱监测数据分析、远程火灾监测的能力[1]。

三、巡检平台关键技术

1.智能机器人技术

在巡检平台上集成的智能机器人配备了高清红外摄像机，它可以根据预定的巡检路线进行电力巡检，利用高清红外摄像机智能机器人、利用数据交换的方式实现了机器人的实时显示并对机器人所获得的动态数据展开了分析，位置传感器可以对机器人的实时定位数据进行收集，以便进行机器人的实时定位，该工业机器人还搭载有高清红外摄像机，它可以对巡检范围内的所有输配电线路以及电力设备的信号进行实时收集，并将视频数据信号传送到主控单位，从而对待于日常巡查管理中的输配电线路能否正常进行了检查，对巡检范围内的是否有异物、是否有无关人员工作等问题进行了检测，检验后现场人员能够执行规程，并且还能够接收主控制室的命令，并完成了所有电气操作，在此基础上研制出了一种基于数据的智能机器人系统，运动控制模块功能主要是对机器人的前行、倒退、停止、加速、减速、过障等运动过程的控制，其图像数据采集功能则主要用于对在一定范围巡检区域内的输配电线路系统图像数据、电力和电子设备信号数据、车辆信息，以及异物数据信息的采集，定位数据收集模组，主要是为了收集智能机器人的即时定位数据，使主控系统可以随时的掌握其位置，然后再把它送往发生故障的地方进行故障排除。

2.视频成像技术

部分无人值班的电力巡检系统在电力系统中得到了广泛的应用，但是因为干式巡检区域的照明、检测距离、检测速度、成像清晰度等方面的原因，这个系统会有一些视觉盲区，所以不可能实现对整个电力系统的全方位、无死角的实时监视。这个三维智能电网巡检平台使用了军用武器中的像素方向扫描和积分稳定图像技术，可以保证在极短的时间内以广角视角捕获整个监控范围，且图像质量不受摄像机转速的限制，确保了视频数据可以被完整地回归到了监测环境的真实情况上，在软件中有一个能力非常强的算法它能够自主地辨别出外界的电磁干扰并能够对外部条件(如阳光、雨、雪、强风等)加以确定，而主控模块则会对视频图像内容进行统计与分析，并以此判断在监测环境中，是否出现了不应处于监测范围的异物，并指示智能人员及时到达异物的地点，智慧型的机器人也能够清除掉不相干的物体，此外它还可以追踪并锁定进入巡检环境的人员，并将他们的移动轨迹和行为记录下来，从而确定他们是否属于电力巡检操作人员，如果是那么就对他们的行为进行监控，以确保他们符合安全工作代码的特定要求，以防止违规；如果没有则立即发出警报，将他们赶出电力巡逻区域[2]。

3.光谱分析技术

光谱分析技术的核心是对光谱特征的提取，在此基础上以光谱特征中的特定信息为依据通过后期的图像处理，可以得到目标的光谱图进而可以通过光谱图来分析被测电力电子设备的工作状态以及温度，并根据这些细微变化来预测可能出现的结果进而对其进行预警，频谱检测技术的基本原理是将光信号合理分解为多个窄带光信号，每个窄带光信号分别进行处理并映射到相应的光信号检测器上，然后将检测结果综合在一起，形成基于不同频段的图像，在分解过程中需要尽可能地缩小频段，以保证对光信号进行最大程度的细化，得到更精细的光谱带图像，从而更有效地从深度提取光信号的特征，具有光谱信息获取能力的高分辨率红外摄像机一般分布在电网的高、中、低位置，以提高观测距离，

在对光谱数据进行分析的时候，主控单元会自动调用相应的算法，对其进行综合判断，然后将分析算法与检测区域相联系并按照检测区域的实际情况进行分析，将目前的数据与历史数据进行比较就可以判断出电力电子设备是否处于异常运行状态，设置异常等，电力电子器件发生火灾一般是由于内部温度过高，是一个渐进的过程，利用光谱技术通过对被测区域各个位置的温度信息进行实时分析，可以得到被测设备表面的精确温度场分布，同时也能得到由于热传导导致的设备表面的细微变化，从而实现对着火前的精准预警，为着火分析和决策提供数据支撑。

4.云计算技术

云计算技术具有安全可靠、可扩展、强大的数据处理能力，可以最大限度地利用数据处理设备，在检测平台上可以起到较强的数据处理功能，在日常巡检监控系统中数据处理工作以主控装置为主，而视频成像装置、光谱数据采集装置、智能机器人等都能担当部分的数据处理任务，这样就能够科学合理的安排数据处理工作并实现了对硬件资源的充分利用，从而大大提高了数据处理运算的质量，减少了不必要的数据通信，因此检测平台的工作效率得到了极大的提升，比如当通过主控模块向智能机器人发送控制指令时，智能机器人将能够完成自己的任务并以过障模式为基础，进行运算，进而完成过障工作从而算出自己在过障后将要进行的所有操作，及其进行的方式。

四、平台运用实例

平台上的视频采集设备，如：固定式高清红外摄像机、配备智能机器人的高清红外摄像机等，应合理布置在电力系统巡检区域，有的布置在较高的位置、有的布置在较低的位置，所有摄像机均可自由旋转可进行全方位视频覆盖从而达到对电力系统进行三维检测的目的，该平台以高清红外摄像机为基础，采集电力电子设备的温度并利用热成像技术对数据进行处理，得到最终的红外热像图从热像图中可以清楚地看到输配电线路不同位置的温度分布，将设备红外热像图与标准红外热像图进行对比，它可以分析输配电线路的运行状态，检查输配电线路是否运行正常，当输配电线路处于故障状态时可直接判断故障位置和故障类型。

结束语：本文涉及的三维智能电力巡检平台采用了智能机器人技术、视频成像技术、光谱分析技术、云计算技术等先进的智能技术。它可以对电力系统的检测区域进行立体、多角度、全方位的检测，将多种先进的智能设备有机地结合起来，形成一个强大的整体，为保证电网的安全、稳定、可靠，提高电网运行质量提供了新的途径。

相关文献：

[1]王恩伟，曾惜，龙思璇等.智能化电力巡检安全隐患监管技术应用研究[J].电脑知识与技术，2020，16(22):176-178.DOI:10.14004/j.cnki.ckt.2020.2619.

[2]唐琳，李伟，闫汝静等.全方位智能化电力巡检系统设计[J].信息系统工程，2014(06):47.

项目支撑：本论文来源于广东电网有限责任公司职工技术创新项目；项目名称：基于运方考评智能均衡检修管控工具；项目编号：031900KZ23030038