CN106441428A - 一种变电站巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站巡检方法，包括：红外数据检测，对变压器、互感器设备本体以及开关触头、母线连接头的温度进行实时采集和监控，并采用温升分析、同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警；通过模式识别控制红外检测系统，首先识别出需要进行温度检测的设备，再进行最高温度的检测。本发明的变电站巡检系统能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，巡检内容包括设备温度、仪表等，具有检测方式多样化、智能化、巡检工作标准化、客观性强等特点。

Description

一种变电站巡检方法

技术领域

本发明涉及一种检测系统，更确切地说是一种变电站巡检方法。

背景技术

随着我国社会的快速发展，无人值班变电站逐渐增多，之前管理变电站的值班人员成为多个变电站的管理人员，由于管理人员需要管理的变电站较多，故而难以按照传统方式进行重点设备逐一巡查，然而由于变电站的重要设备也要需要及时巡查才能有效的保证变电站的使用安全性，故而为了提高巡查变电站重点设备的质量，保证变电站的使用安全，急需研发一种巡检装置。

发明内容

本发明的目的提供一种变电站巡检方法，该方法结构简单，有效提高变电站重点设备巡查质量且能够有效提高巡检效率的电站巡检系统。

本发明采用以下技术方案：

一种变电站巡检方法，包括：

红外数据检测，对变压器、互感器设备本体以及开关触头、母线连接头的温度进行实时采集和监控，并采用温升分析、同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警；

通过模式识别控制红外检测系统，首先识别出需要进行温度检测的设备，再进行最高温度的检测。

所述巡检机器人包括：机器人本体控制系统、信息采集及处理系统、导航系统；

机器人本体控制系统包括云台角度控制、检测设备控制、传输控制、机器人运动控制、停障控制、机器人电源管理和储电控制；

导航系统，其利用传感器确定机器人在变电站中的精确位置，识别出道路区域和障碍物区域，并规划出到达目标的合适路径；

信息采集及处理系统，其读取各种仪表的数据、断路器和隔离开关的分合状态、红外测温、设备运行噪声的采集，并对各种数据进行分析。

所述巡检机器人还包括自主充电系统，该自主充电系统检测机器人的本体的设备状态，需充电时，控制机器人回到充电室，完成充电。

所述巡检机器人还包括监控系统：用户的主操作界面，可实现与机器人双向信息交互，信息交互内容包括检测数据和机器人本体状态数据；监控系统还可控制机器人进行自主巡检、特殊巡检、遥控巡检。

所述巡检机器人还包括大数据处理系统，其收集机器人本体采集的各种检测设备信息，自动统计生成报表，实现多源异构检测数据存储和处理，实现在线状态评价；并可结合历史数据，分析设施运行情况。

所述检测设备包括噪声识别拾音器、红外热成像仪、可见光摄像机和可见光视频补光灯；

所述噪声识别拾音器可检测变电站内噪声拾取与识别；

所述红外热成像仪可对巡检设备热成像视频采集与分析；

可见光摄像机可对变电站内设备巡视；

可见光视频补光灯可对暗环境下可见光视频补光。

所述检测设备还包括5.8G Wifi天线、激光传感器、超声波传感器和云台；

5.8G Wifi天线可对通讯设备、数据实时传输设备；

激光传感器建立变电站地图，确定机器人所在精确位置，识别道路区域和障碍物区域；

超声波传感器协助激光传感器实现机器人避障；

云台可进行全方位监控。

所述检测设备还包括急停开关、操作面板和车载充电装置；

急停开关可在机器人异常时启动，使机器人紧急停止；

操作面板，包含机器人电源开关、电池电量显示、VGA口、USB口、网口、手动充电口；

车载充电装置可对机器人进行自动接触充电。

本发明的优点是：本发明的变电站巡检系统能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，巡检内容包括设备温度、仪表等，具有检测方式多样化、智能化、巡检工作标准化、客观性强等特点。同时，系统集巡视内容、时间、路线、报表管理与一体，实现了巡检全过程自动管理，并能够提供数据分析与决策支持。

具体实施方式

下面结合进一步阐述本发明的具体实施方式：

一种变电站巡检方法，包括红外检测系统，且所述红外检测系统对变压器、互感器设备本体以及开关触头、母线连接头的温度进行实时采集和监控，并采用温升分析、同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警；

巡检机器人，其通过模式识别控制红外检测系统，首先识别出需要进行温度检测的设备，再进行最高温度的检测。

本发明的变电站巡检方法能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，巡检内容包括设备温度、仪表等，具有检测方式多样化、智能化、巡检工作标准化、客观性强等特点。同时，系统集巡视内容、时间、路线、报表管理与一体，实现了巡检全过程自动管理，并能够提供数据分析与决策支持。

本发明的所述巡检机器人包括：机器人本体控制系统、信息采集及处理系统、导航系统、自主充电系统、大数据处理系统和监控系统；机器人本体控制系统包括云台角度控制、检测设备控制、传输控制、机器人运动控制、停障控制、机器人电源管理和储电控制；导航系统，其利用传感器确定机器人在变电站中的精确位置，识别出道路区域和障碍物区域，并规划出到达目标的合适路径；信息采集及处理系统，其读取各种仪表的数据、断路器和隔离开关的分合状态、红外测温、设备运行噪声的采集，并对各种数据进行分析；

本发明的自主充电系统检测机器人的本体的设备状态，需充电时，控制机器人回到充电室，完成充电。

本发明的监控系统用于用户的主操作界面，可实现与机器人双向信息交互，信息交互内容包括检测数据和机器人本体状态数据；监控系统还可控制机器人进行自主巡检、特殊巡检、遥控巡检。

本发明的大数据处理系统，其收集机器人本体采集的各种检测设备信息，自动统计生成报表，实现多源异构检测数据存储和处理，实现在线状态评价；并可结合历史数据，分析设施运行情况。

本发明的所述检测设备包括噪声识别拾音器、红外热成像仪、可见光摄像机、可见光视频补光灯、5.8G Wifi天线、激光传感器、超声波传感器、云台、急停开关、操作面板和车载充电装置；

所述噪声识别拾音器可检测变电站内噪声拾取与识别；

所述红外热成像仪可对巡检设备热成像视频采集与分析；

可见光摄像机可对变电站内设备巡视；

可见光视频补光灯可对暗环境下可见光视频补光；

5.8G Wifi天线可对通讯设备、数据实时传输设备；

激光传感器建立变电站地图，确定机器人所在精确位置，识别道路区域和障碍物区域；

超声波传感器协助激光传感器实现机器人避障；

云台可进行全方位监控；

急停开关可在机器人异常时启动，使机器人紧急停止；

操作面板，包含机器人电源开关、电池电量显示、VGA口、USB口、网口、手动充电口；

车载充电装置可对机器人进行自动接触充电。

本发明巡检机器人可以在任意设定时间按任意设定任务进行巡检检查工作的功能，可见光摄像头日常巡检和红外摄像头红外测温功能，具有自主和遥控巡检功能、图像遥传功能、自动停障功能、报警功能、自主充电功能、自检功能。巡检机器人本身状态信息采集及分析功能。机器人巡检系统历史事件查看功能，各巡检设备历史数据分析及报表生成功能，温度分析功能一一超温报警、差温报警及温度曲线分析报警。基于红外专家库的设备红外图片手动分析功能，具有环境信息(温度、风速等)采集功能、最优路径规划功能、双向语音功能、声音采集功能(主要为主变区域)、远程监控功能和仪表读取功能(人工巡视无法直接看到的除外)。

本发明的变电站巡检系统能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，巡检内容包括设备温度、仪表等，具有检测方式多样化、智能化、巡检工作标准化、客观性强等特点。同时，系统集巡视内容、时间、路线、报表管理与一体，实现了巡检全过程自动管理，并能够提供数据分析与决策支持。

本发明的变电站巡检机器人，可以检测外部坏境，检查的内容包括天气、路面情况、检修情况、充电房自动门状态等。

例行检查不通过的情况：

(1)12小时内降雨量大于15.0mm(大雨以上，车轮容易打滑)

(2)12小时内降雪量大于3.0mm(中雪以上，车轮容易打滑)

(3)大面积检修(检修时所使用的设备对定位及图像抓取有影响)

(4)充电房自动门没有关闭

(5)存在其他影响巡检车运行的情况

以上任一情况出现，都视为外部环境检查不通过，不适合智能巡检机器人执行巡检任务，必须在异常恢复后才能继续下一步操作。

机器人状态检查的内容包括机器人云台镜面状态、机器人激光状态、机器人初始位置、客户端自检模块报警状态、机器人定位状态等。以下任一情况出现，都视为机器人状态检查不通过，不适合执行巡检任务，必须在异常恢复后才能进行巡检操作：1).机器人云台镜面有污渍2)机器人激光表面有污渍3)机器人初始位置不在充电房内4)客户端自检模块发生报警5)机器人定位不正确。

客户端软件的使用者主要是变电站的运维人员，所以软件界面设计的简洁、方便，能一目了然地查看到与巡检机器人相关的任何信息，并且能通过简单的鼠标操作来完成对机器人的控制操作。

客户端软件主要操作界面包括了实时监控、巡检计划、远程遥控、数据分析、历史查询、调试界面、系统配置、压板监测系统。

巡检机器人巡检任务指定机器人要巡检的设备，是巡检机器人运行的关键所在。巡检计划主要包括任务安排和任务编辑两大部分。任务安排可查看机器人巡检历史记录。单击日历控件的某一天可查看当天机器人巡检记录，若当天有机器人巡检任务记录，则可点击查看详情按钮，详细信息显示了当天巡检任务的起始时间、结束时间、检测设备数、设备缺陷数及任务状态。任务编辑包括自定义线路、收藏线路和定时巡检三个部分。用户可自定义设定一次巡检任务需巡检的设备，也可以将一些常用的巡检线路加入收藏，直接选择收藏线路名称。此外，用户还可以设定定时巡检任务，到达设定时间后系统会自动启动定时任务。

变电站所有设备可按照设备区域、巡检类型、设备类型三种方式划分，用户按任意一种设备分类勾选需要巡检的设备，任务组态的设备数量会显示选中的设备数目，结束动作可设定机器人巡检完成后是返回原点、返回充电还是原地待命。用户勾选好巡检设备后点击开始巡检按钮则启动巡检，客户端会自动跳转至实时监控界面，电子地图会显示巡检路径、相关巡检点及小车实时位置，巡检信息显示巡检任务的进度，机器人开始运动至第一个巡检点。所示。对于需要经常巡检的固定线路，用户可选中设备后点击加入收藏按钮，此时会弹出一个对话框要求用户为此线路命名，输入线路名称后点击确定即可在收藏线路界面线路名称下拉框中看到收藏的线路。

收藏线路可自动勾选某命名线路的设备，用户只需在线路名称下拉框中选中线路名称，客户端自动勾选设备，任务组态的设备数量显示选中的设备数目，结束动作可设定机器人巡检完成后是返回原点、返回充电还是原地待命，设定完成后点击开始巡检启动巡检。收藏线路模块还可以编辑某条巡检路线，选中要编辑的路线名称，勾选或取消勾选设备名称后点击保存线路可更新更改后的线路；点击删除线路按钮可删除某条巡检线路。

启动巡检后，机器人自动根据选中的设备名称规划路径、运动至每一个巡检点、到巡检点采集图像、表计识别、红外测温等并将图像保存到服务器，巡检记录插入数据库。定时巡检用户可以自主选择巡检路线，即收藏线路中收藏的线路名称，设定开始日期、开始时间、结束动作、周期和时间间隔，制定定时巡检计划。设定好之后，点击添加任务按钮，可在日历上看到添加的定时任务。同一天可以添加多个巡检任务，但需要注意下一个巡检任务的开始时间需保证在上一次巡检任务执行完成后开始，上一个任务所需的巡检时间可参考系统给出的一次巡检路线的估算时间。点击开始定时巡检，系统自动启动时间判断。

远程遥控实现了远程操控机器人的功能，其界面包括可见光视频、红外视频、电子地图、车体控制、云台控制及一些机器人本体快捷功能。其中可见光视频、红外视频实时显示机器人当前位置可见光相机和红外相机拍摄到的画面；若机器人正在执行巡检任务，则电子地图显示当前巡检路径、相关巡检点及机器人实时位置；车体控制可远程遥控机器人前进、后退、向左、向右、左转、右转及停止运动；云台控制可控制云台上仰、下俯、左转、右转及停止。

客户端的远程遥控界面提供了很好的遥控巡视功能，通过鼠标对机器人进行遥控，遥控的过程中为了保证机器人的安全，可以通过可见光视频和红外视频来观察机器人当前周边的环境。遥控机器人到合适位置，通过界面控制云台运动，使得高清相机和红外相机能够对准需要巡视的设备。机器人手柄遥控和上位机界面远程遥控可实现无缝切换。

数据分析界面分为设备缺陷记录、缺陷设备清单、机器人本体告警信息、统计数据、变电站缺陷统计、单个设备缺陷统计六个部分。

设备缺陷记录提供一段时间内变电站缺陷设备的查询、导出和打印功能，按巡检类型、设备类型、告警等级、设备区域、间隔名称可进一步筛选查询结果，包括巡检的时间、缺陷设备的名称、巡检类型、巡检值、该设备取值的上、下限以及告警等级。

机器人本体告警信息可查询一段时间内机器人本体告警记录，并可按告警类型筛选查询，包括告警名称、告警时间、告警类型及备注。统计数据提供了客户端累计运行的天数、机器人累计发现的缺陷设备数和累计巡检的设备数。变电站缺陷统计可提供本周、本月、近6个月变电站发现缺陷设备数的折线图，便于用户对近期变电站缺陷设备变化情况进行了解。单个设备缺陷统计可提供本周、本月、近6个月某个设备出现缺陷次数的折线图，便于用户对近期某个设备出现缺陷次数变化情况进行了解，单个设备缺陷统计前需先点击缺陷设备清单中需要统计的缺陷设备名称记录。单击设备缺陷记录中的某条记录可自动跳转至历史查询界面，查看当次缺陷记录的详细信息，如可见光拍摄图像、红外图像等，并可查看当前缺陷设备在一段时间内的巡检记录及折线图。括报表查询、设备查询、详细查询三个模块。

报表查询提供一段时间内机器人执行巡检任务记录的查询、导出Excel报表和打印功能，其中记录包括巡检任务起始时间、终止时间、检测设备数、设备缺陷数和任务状态。。点击某条巡检任务记录可自动显示当次巡检任务的巡检设备清单及巡检信息，包括设备名称、巡检时间、巡检值、状态、取值上、下限，其中异常记录用红色显示。点击某条巡检信息可查看该设备当次巡检的详细信息，如可见光拍摄图像、红外图像等，并可查看该巡检设备在一段时间内的巡检记录及折线图。点击返回按钮可返回巡检任务记录查询界面。

设备查询可按设备分类找到并勾选需要查询的设备，设备清单会自动显示该设备最近的一次巡检记录，单击设备清单中的记录可查看该设备当前巡检记录的详细信息，如可见光拍摄图像、红外图像等，并可查看该巡检设备在一段时间内的巡检记录及折线图。点击该巡检设备在一段时间内的巡检记录，设备基本信息、设备详细信息实时更新为当次巡检记录数据。导出和打印按钮可提供巡检记录Excel报表的导出和打印功能，详细查询提供任意一段时间内设备巡检记录的查询功能，并可根据温度范围对查询结果进行筛选，同样提供导出Excel报表和打印功能。查询结果包括任务起始时间、设备名称、设备编号(在电子地图上使用的编号，用户可忽略)、巡检时间、巡检类型、巡检值、状态等信息。系统配置界面包括数据库参数配置、设备参数配置、修改机器人学习信息、变电站设备台账和其它几个模块。管理员可直接在界面上修改各项系统参数，点击修改并重启上位机即可生效。变电站运维人员可能需要修改数据库参数配置和设备参数配置，其余模块是供技术人员学习变电站设备信息采点时使用的，运维人员可忽略。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变电站巡检方法，其特征在于，包括：

红外数据检测，对变压器、互感器设备本体以及开关触头、母线连接头的温度进行实时采集和监控，并采用温升分析、同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警；

通过模式识别控制红外检测系统，首先识别出需要进行温度检测的设备，再进行最高温度的检测。

2.根据权利要求1所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述巡检机器人包括：机器人本体控制系统、信息采集及处理系统、导航系统；

机器人本体控制系统包括云台角度控制、检测设备控制、传输控制、机器人运动控制、停障控制、机器人电源管理和储电控制；

导航系统，其利用传感器确定机器人在变电站中的精确位置，识别出道路区域和障碍物区域，并规划出到达目标的合适路径；

信息采集及处理系统，其读取各种仪表的数据、断路器和隔离开关的分合状态、红外测温、设备运行噪声的采集，并对各种数据进行分析。

3.根据权利要求1所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述巡检机器人还包括自主充电系统，该自主充电系统检测机器人的本体的设备状态，需充电时，控制机器人回到充电室，完成充电。

4.根据权利要求3所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述巡检机器人还包括监控系统：用户的主操作界面，可实现与机器人双向信息交互，信息交互内容包括检测数据和机器人本体状态数据；监控系统还可控制机器人进行自主巡检、特殊巡检、遥控巡检。

5.根据权利要求4所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述巡检机器人还包括大数据处理系统，其收集机器人本体采集的各种检测设备信息，自动统计生成报表，实现多源异构检测数据存储和处理，实现在线状态评价；并可结合历史数据，分析设施运行情况。

6.根据权利要求4所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述检测设备包括噪声识别拾音器、红外热成像仪、可见光摄像机和可见光视频补光灯；

所述噪声识别拾音器可检测变电站内噪声拾取与识别；

所述红外热成像仪可对巡检设备热成像视频采集与分析；

可见光摄像机可对变电站内设备巡视；

可见光视频补光灯可对暗环境下可见光视频补光。

7.根据权利要求4所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述检测设备还包括5.8GWifi天线、激光传感器、超声波传感器和云台；

5.8G Wifi天线可对通讯设备、数据实时传输设备；

激光传感器建立变电站地图，确定机器人所在精确位置，识别道路区域和障碍物区域；

超声波传感器协助激光传感器实现机器人避障；

云台可进行全方位监控。

8.根据权利要求4所述的变电站巡检方法，其特征在于，所述检测设备还包括急停开关、操作面板和车载充电装置；

急停开关可在机器人异常时启动，使机器人紧急停止；

操作面板，包含机器人电源开关、电池电量显示、VGA口、USB口、网口、手动充电口；

车载充电装置可对机器人进行自动接触充电。