CN105758526A - 具有对高压设备过热自动报警的无人机装置及运用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，包括无人机本体，还包括无人机热敏信号感温装置、无线电信号发射系统，地面热敏无线电信号接收系统，控制模块以及报警器。运行时开启遥控无人机升空，并沿着变电站内电力高压设备上空，或高压输电线路上空飞行巡视，通过广角红外热敏镜头，对电力高压设备和高压输电线路进行温度巡视和监测；由无线电发射器将热敏无线电信号发射至地面热敏无线电信号，并形成以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；并传输该信息给控制模块；控制模块分析并相应报警。与传统用于电力设备巡视监测的无人机相比，本发明在保障人身安全和电网运行安全上有着巨大优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机巡视、监测电力高压设备在运行中发热的装置，特别是一种具有对电力高压设备过热故障自动报警的无人机装置及其使用方法。
背景技术
国内现有对变电站电力高压设备和电力高压输电线路进行巡视监测的无人机，均为普通视频摄像头对地面电力高压设备的检测，无法对电力高压设备在发生过热故障时进行有效的在线检测和报警。电力系统大多数变电站为无人值守变电站，电力高压输电线路也大都在荒山野岭或城市郊外，电力高压设备中的高压铁塔输电线路，变电站内的断路器、互感器、避雷器、隔离开关、高压引线、母线排等在运行中，由于电、磁作用，会产生热量，特别在负荷增高、接触不好，或设备发生过热故障、受潮故障时，热量会急剧上升，如不及时发现和处理，会导致电力高压设备发生过热故障加剧，甚至造成设备烧毁，严重影响电网安全运行的恶性事故。
现无人值守变电站内的电力高压设备和电力高压输电线路的过热监视，一是经常派人、派车携带红外测温设备到无人值守变电站和高压输电线路进行逐台设备、逐段电力高压输电线路进行测温检查，二是采用将电力高压设备和线路停电转检修状态，再对电力高压设备进行直流电阻试验，无法迅速、有效的对多处电力高压设备进行大面积的测温监视，至今没有一种能具有对电力高压设备过热故障进行自动检测和报警的无人机装置，来有效的在线连续在线实时监视和报警措施。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种具有对电力高压设备过热故障自动报警的无人机装置。
本发明采用以下技术方案实现：一种具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，包括无人机本体，其特征在于：还包括无人机热敏信号感温装置、无线电信号发射系统，地面热敏无线电信号接收系统，控制模块以及报警器；所述无人机热敏信号感温装置包括安装在无人机本体底部的广角红外热敏镜头、热敏信号处理器；无线电信号发射系统包括无线电发射器；当无人机装置在对变电站或电力高压输电线路上空进行巡视时，广角红外热敏镜头对变电站户外的高压电力设备或对电力高压输电线路上的实时发热状况进行感温监测，并将测温信号传送给热敏信号处理器，热敏信号处理器将由广角红外热敏镜头传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器，无线电发射器通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；所述地面热敏无线电信号接收系统包括热敏无线电信号接收器、传输信号的光纤、显示器和AD信号转换器；地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器和AD转换器，显示器将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块，控制模块通过事先设计编程的各类标准电力高压设备温升程序，对接收到的热成像数字信号进行判断分析。
进一步的，所述控制模块为一微机处理器。
进一步的，所述报警器为声光报警装置。
本发明还提供一种基于上述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：开启遥控无人机升空，并沿着变电站内电力高压设备上空，或高压输电线路上空，保持一定高度和速度进行盘旋或沿线巡航飞行巡视，通过无人机底部安装的广角红外热敏镜头，对电力高压设备和高压输电线路进行温度巡视和监测；步骤S2：无人机上安装的广角红外热敏镜头将对巡视中的电力高压设备测温信号传送给热敏信号处理器，热敏信号处理器将由广角红外热敏镜头传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器；无线电发射器通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；步骤S3：地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器和AD转换器；显示器将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块；步骤S4：控制模块预先存储报警方案；所述报警方案包括正常温度、轻微过热报警、中度过热故障报警以及严重过热故障报警；步骤S5：根据控制模块中存储的报警方案控制报警器进行报警。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：控制模块预先存储红外热敏镜头不同角度拍摄和不同气象条件下的温升修正补偿程序；当检测到得某台电力高压设备或高压电力输电线路发生过热故障，将其温升热成像图谱信号进行修正补偿与控制模块预先设置的标准值比对，控制模块控制报警器发出轻度、中度或严重过热的过热故障报警；所述标准值正常温度区间、轻微过热温度区间、中度过热温度区间以及严重过热温度区间。
进一步的，所述步骤S5包括以下步骤：轻度过热故障时报警器以短促蜂鸣并辅以蓝光进行报警，中度过热故障时报警器以中等频率蜂鸣并辅以黄光进行报警，严重过热故障时报警器以长蜂鸣并辅以红光进行报警。
本发明能对无人机下方的电力高压设备进行大角度、大面积的有效热敏感温扫描，有力保障工作人员的人身安全和电网高压设备的安全运行。与传统用于电力设备巡视监测的无人机相比，本发明在保障人身安全和电网运行安全上有着巨大优势。
附图说明
图1为无人机结构示意图。
图2为本发明的无人机装置在变电站上空对变电站户外运行电力高压设备进行感温检测工作图。
图3为本发明的无人机在电力高压输电先例上空对高压输电线路进行感温检测工作图。
图4为本发明的无人机装置地面接收、控制、报警系统工作原理方框图。
图中：1、无人机本体；2、广角红外热敏镜头；3、热敏信号处理器；4、无线电发射器；5、热敏信号无线电波；6、红外射线；7、变压器；8、变压器高压出线；9、变压器低压出线；10、避雷器；11、出线套管；12、隔离开关；13、断路器；14、互感器；15、母线；16、电容器；17、线夹；18、设备安装杆；19、高压输电线；20、绝缘瓷瓶；21、高压输电线路铁塔；22、无线电接收器；23、光纤；24、显示器；25、AD转换器；26、控制模块；27、报警器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。
一种具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，包括无人机本体1、无人机热敏信号感温装置、无线电信号发射系统，地面热敏无线电信号接收系统，控制模块26以及报警器27；所述无人机热敏信号感温装置包括安装在无人机本体1底部的广角红外热敏镜头2、热敏信号处理器3；无线电信号发射系统包括无线电发射器4；当无人机装置在对变电站或电力高压输电线路上空进行巡视时，广角红外热敏镜头2对变电站户外的高压电力设备或对电力高压输电线路上的实时发热状况进行感温监测，并将测温信号传送给热敏信号处理器3，热敏信号处理器3将由广角红外热敏镜头2传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器4，无线电发射器4通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；所述地面热敏无线电信号接收系统包括热敏无线电信号接收器、传输信号的光纤23、显示器24和AD信号转换器；地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤23分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器24和AD转换器25，显示器24将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器25将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块26，控制模块26通过事先设计编程的各类标准电力高压设备温升程序，对接收到的热成像数字信号进行判断分析。
进一步的，所述控制模块26为一微机处理器。
进一步的，所述报警器27为声光报警装置。
具体原理结构示意图参见图1。
本发明还提供一种基于上述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置的运行方法，其包括以下步骤：步骤S1：开启遥控无人机升空，并沿着变电站内电力高压设备上空，或高压输电线路上空，保持一定高度和速度进行盘旋或沿线巡航飞行巡视，通过无人机底部安装的广角红外热敏镜头，对电力高压设备和高压输电线路进行温度巡视和监测；步骤S2：无人机上安装的广角红外热敏镜头将对巡视中的电力高压设备测温信号传送给热敏信号处理器，热敏信号处理器将由广角红外热敏镜头传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器；无线电发射器通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；步骤S3：地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器和AD转换器；显示器将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块；步骤S4：控制模块预先存储报警方案；所述报警方案包括正常温度、轻微过热报警、中度过热故障报警以及严重过热故障报警；步骤S5：根据控制模块中存储的报警方案控制报警器进行报警。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：控制模块26预先存储红外热敏镜头2不同角度拍摄和不同气象条件下的温升修正补偿程序；当检测到得某台电力高压设备或高压电力输电线路发生过热故障，将其温升热成像图谱信号进行修正补偿后与控制模块26预先设置的标准值比对，控制模块26控制报警器27发出轻度、中度或严重过热的过热故障报警；所述标准值正常温度区间、轻微过热温度区间、中度过热温度区间以及严重过热温度区间。
进一步的，所述步骤S5包括以下步骤：轻度过热故障时报警器27以短促蜂鸣并辅以蓝光进行报警，中度过热故障时报警器27以中等频率蜂鸣并辅以黄光进行报警，严重过热故障时报警器27以长蜂鸣并辅以红光进行报警。
电力高压设备包括有：安装在变电站户外场地上的变压器7、套管11、互感器14、断路器13、隔离开关12、避雷器、高压导线19、导线接头、导线线夹17，以及变电站外的高压输电线路8、9等，这些电力高压设备在运行中，由于电、磁作用，会产生热量，特别在负荷增高、接触不好，或设备发生过热故障时，热量会急剧上升。
具体实施例参见图2、3。图2为本发明的无人机装置在变电站上空对变电站户外运行电力高压设备进行感温检测工作图。图3为本发明的无人机在电力高压输电先例上空对高压输电线路进行感温检测工作图。图中1为无人机本体；2为广角红外热敏镜头；3为热敏信号处理器；4为无线电发射器；5为热敏信号无线电波；6为红外射线；7为变压器；8为变压器高压出线；9为变压器低压出线；10为避雷器；11为出线套管；12为隔离开关；13为断路器；14为互感器；15为母线；16为电容器；17为线夹；18为设备安装杆；19为高压输电线；20为绝缘瓷瓶；21为高压输电线路铁塔；22为无线电接收器；23为光纤；24为显示器；25为AD转换器；26为控制模块；27为报警器。
无人机装置地面接收、控制、报警系统工作原理方框图参见图4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，包括无人机本体，其特征在于：还包括无人机热敏信号感温装置、无线电信号发射系统，地面热敏无线电信号接收系统，控制模块以及报警器；
所述无人机热敏信号感温装置包括安装在无人机本体底部的广角红外热敏镜头、热敏信号处理器；无线电信号发射系统包括无线电发射器；当无人机装置在对变电站或电力高压输电线路上空进行巡视时，广角红外热敏镜头对变电站户外的高压电力设备或对电力高压输电线路上的实时发热状况进行感温监测，并将测温信号传送给热敏信号处理器，热敏信号处理器将由广角红外热敏镜头传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器，无线电发射器通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；
所述地面热敏无线电信号接收系统包括热敏无线电信号接收器、传输信号的光纤、显示器和AD信号转换器；地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器和AD转换器，显示器将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块，控制模块通过事先设计编程的各类标准电力高压设备温升程序，对接收到的热成像数字信号进行判断分析。
2.根据权要求1所述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，其特征在于：所述控制模块为一微机处理器。
3.根据权要求1所述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置，其特征在于：所述报警器为声光报警装置。
4.一种基于权利要求1-3所述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：开启遥控无人机升空，并沿着变电站内电力高压设备上空，或高压输电线路上空，保持一定高度和速度进行盘旋或沿线巡航飞行巡视，通过无人机底部安装的广角红外热敏镜头，对电力高压设备和高压输电线路进行温度巡视和监测；
步骤S2：无人机上安装的广角红外热敏镜头将对巡视中的电力高压设备测温信号传送给热敏信号处理器，热敏信号处理器将由广角红外热敏镜头传送来的热敏信号转变为相应的无线电信号后传送给无线电发射器；无线电发射器通过无线协议允许的波段、频率将此热敏无线电信号发射出去；
步骤S3：地面热敏无线电信号接收器将接收到由无人机热敏无线电信号发射器发射来的热敏无线电信号通过光纤分别传输至安装于远方变电站主控室内的显示器和AD转换器；显示器将热敏无线电信号转变为视频信号，以供运行人员实时观察电力高压设备的发热图像；AD转换器将由无线电接收器传输来的热敏无线电信号转变为数字信号并传输给控制模块；
步骤S4：控制模块预先存储报警方案；所述报警方案包括正常温度、轻微过热报警、中度过热故障报警以及严重过热故障报警；
步骤S5：根据控制模块中存储的报警方案控制报警器进行报警。
5.根据权利要求1所述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置的运行方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下步骤：控制模块预先存储红外热敏镜头不同角度拍摄和不同气象条件下的温升修正补偿程序；当检测到得某台电力高压设备或高压电力输电线路发生过热故障，将其温升热成像图谱信号进行修正补偿与控制模块预先设置的标准值比对，控制模块控制报警器发出轻度、中度或严重过热的过热故障报警；所述标准值正常温度区间、轻微过热温度区间、中度过热温度区间以及严重过热温度区间。
6.根据权利要求1所述的具有对高压设备过热自动报警的无人机装置的运行方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下步骤：轻度过热故障时报警器以短促蜂鸣并辅以蓝光进行报警，中度过热故障时报警器以中等频率蜂鸣并辅以黄光进行报警，严重过热故障时报警器以长蜂鸣并辅以红光进行报警。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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