CN109489828B - 一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，采用无人机对电力高压设备进行巡视与检测，当复眼探头中的红外热成像探头检测到某台电力高压设备发热温度达到过热故障预警值时，无人机向远程控制系统报警，同时飞至标准检验温度校正器上方进行温度对标，若对标误差在允许负偏差范围内时，控制模块发出该电力高压设备已发生过热故障预警，并在显示屏上显示过热故障设备热成像图像，提醒工作人员尽快采取措施，消除故障。本发明能够自动对电力高压设备进行测温检测，为变电站电力高压设备的安全、经济运行提供了有力保障。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备运维领域，特别是一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法。
背景技术
传统电力高压设备的过热故障的检验装置，目前有以下三种方式：1）将高压设备停电，做相应的直流电阻、泄漏、绝缘、耐压等电气试验；2）由工作人员携带红外热成像设备到变电站或高压输电线路地面上，逐台、逐段对高压设备进行人工测温扫描；3）携带红外测温探头的无人机飞行检测。
以上三种技术方案都具有不同的缺点。第一种：需停电才能进行；第二种：需人工操作，工作量大、速度慢、效率低，无法现场对所使用红外测温设备进行对标温度校准；第三种：当红外测温设备自身发生故障或质量问题，导致测温不准，无法现场对所使用红外测温设备进行对标温度校准，可能造成误判断，且对飞行沿线上发生变化的地形，例如临时出现的例如风筝、气球、高处边坡生长的树枝、竹枝等障碍物时，以及危险接近电力高压设备时，无法自动进行规避和远离飞行，可能造成严重人身和设备的安全事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，能够自动对电力高压设备进行测温检测，为变电站电力高压设备的安全、经济运行提供了有力保障。
本发明采用以下方案实现：一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供无人机，并设定无人机需检测的变电站和高压输电线路，进而设计无人机的飞行路线，在无人机的飞行沿线上安装一套以上的标准检验温度校正器；
步骤S2：在无人机上搭载红外测距镜头，在无人机的飞行过程中，利用红外测距镜头以及设置的距离阈值，使得无人机的飞行始终保持与电力高压设备的距离大于危险距离；
步骤S3：在无人机上搭载红外热成像镜头，在飞行过程中，对途经的电力高压设备进行温度检测；
步骤S4：在无人机上搭载无线电发射器与无线电接收器，当检测到某台电力高压设备温度异常升高并达到设置值时，无人机通过无线电发射器将信号波发射至远程控制系统，并飞往所述标准检验温度校正器上方，调整机身至预设的高度和角度对标准检验温度校正器的对标板进行标准温度测温比对；
步骤S5：所述标准检验温度校正器开启，快速加热升温至预设温度，并保持恒温；
步骤S6：若对标误差在设定的允许范围内，则远程控制系统发出对应设备过热故障报警指令，控制相应的报警设备进行报警；若对标误差在负变差以下，则远程控制系统判断对应设备无过热故障，不发出报警指令；
步骤S7：对标结束后，标准检验温度校正器关闭，无人机返回飞行线路继续对飞行线路上的电力高压设备进行监测。
进一步地，所述红外热成像镜头以及所述红外测距镜头均包括多个并集成为高灵敏微型广角复眼探头；所述高灵敏微型广角复眼探头的结构具体为由多个微型红外热成像镜头和红外测距镜头分别相邻排列组成蜂窝正六边形复合而成，并能在一定角度范围内转动观察。
进一步地，所述电力高压设备包括变电站高压设备以及电力输电高压线路设备。
进一步地，所述标准检验温度校正器包括加热恒温器、标准温度对标版，所述标准温度对标版设置在所述加热恒温器的顶部。
进一步地，步骤S2还包括：在飞行中通过红外测距镜头检测到原有飞行路线中没有的障碍物时，进行规避飞行。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明既能保证在准确检测出确实有过热故障的电力高压设备，发出过热故障预警，有力保障电力高压设备的安全运行，又能杜绝无人机上红外测温装置在发生故障、失灵或自身质量问题测温不准，而导致误报警，造成的停电损失、人力物力浪费以及非正常停电造成的不良社会影响。
附图说明
图1为本发明实施例的系统原理示意图1。
图2为本发明实施例的系统原理示意图2。
图3为本发明实施例的高灵敏微型广角复眼探头示意图。
图中，1为无人机，2为检验温度校正器，2-1为标准温度对标版，2-2为加热恒温器，2-3为标准温度计，3为高灵敏微型广角复眼探头，3-1为红外热成像镜头，3-2为红外测距镜头，4为主变，5为变电站高压电接线，6为高压线接线夹，7为避雷器，8为隔离开关，9为断路器，10为互感器，11为母线，12为设备构架杆，13为电力高压输电导线，14为绝缘瓷瓶，15为高压线路杆塔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1以及图2所示，本实施例提供了一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供无人机，并设定无人机需检测的变电站和高压输电线路，进而设计无人机的飞行路线，在无人机的飞行沿线上安装一套以上的标准检验温度校正器；
步骤S2：在无人机上搭载红外测距镜头，在无人机的飞行过程中，利用红外测距镜头以及设置的距离阈值，使得无人机的飞行始终保持与电力高压设备的距离大于危险距离；
步骤S3：在无人机上搭载红外热成像镜头，在飞行过程中，对途经的电力高压设备进行温度检测；
步骤S4：在无人机上搭载无线电发射器与无线电接收器，当检测到某台电力高压设备温度异常升高并达到设置值时，无人机通过无线电发射器将信号波发射至远程控制系统，并飞往所述标准检验温度校正器上方，调整机身至预设的高度和角度对标准检验温度校正器的对标板进行标准温度测温比对；
步骤S5：所述标准检验温度校正器开启，快速加热升温至预设温度，并保持恒温；
步骤S6：若对标误差在设定的允许范围内，则远程控制系统发出对应设备过热故障报警指令，控制相应的报警设备进行报警；若对标误差在负变差以下，则远程控制系统判断对应设备无过热故障，不发出报警指令；
步骤S7：对标结束后，标准检验温度校正器关闭，无人机返回飞行线路继续对飞行线路上的电力高压设备进行监测。
如图3所示，在本实施例中，所述红外热成像镜头以及所述红外测距镜头均包括多个并集成为高灵敏微型广角复眼探头；所述高灵敏微型广角复眼探头的结构具体为由多个微型红外热成像镜头和红外测距镜头分别相邻排列组成蜂窝正六边形复合而成，并能在一定角度范围内转动观察。
在本实施例中，所述电力高压设备包括变电站高压设备以及电力输电高压线路设备。
在本实施例中，所述标准检验温度校正器包括加热恒温器、标准温度对标版，所述标准温度对标版设置在所述加热恒温器的顶部。
在本实施例中，步骤S2还包括：在飞行中通过红外测距镜头检测到原有飞行路线中没有的障碍物时，进行规避飞行。
特别的，本实施例还提供了一种基于上文所述方法的系统，具体包括无人机、远程控制系统、设置在无人机飞行沿线上的一套以上的标准检验温度校正器；所述远程控制系统与所述无人机、标准检验温度校正器通信相连，用以给二者发送控制信号；
所述无人机内存储有预设的飞行路线，所述无人机上搭载有红外测距镜头、红外热成像镜头、无线电发射器以及无线电接收器；所述红外测距镜头用以在飞行过程中实时进行测距，使得无人机的飞行始终保持与电力高压设备的距离大于危险距离，并且能够自动绕开原始飞行路线之外的障碍物；所述红外热成像镜头用以对无人机途经的电力高压设备进行温度检测，当温度超过设定的预警温度阈值时，向远程控制系统发送信号波；所述无线电发射器用以向远程控制系统发送无人机采集的数据，所述无线电接收器用以接收远程控制系统发送来的控制信号；
所述标准检验温度校正器设置在无人机的飞行沿线上，用以辅助无人机进行温度对标。
较佳的，所述远程控制系统包括控制模块以及与其电性相连的控制端无线电接收器、控制端无线电发射器、显示屏、报警器。
在本实施例中，所述远程控制模块系统向无人机发送飞行路线以及不同类型的电力高压设备的预警温度阈值，当远程控制系统接收到无人机发送来的信号波时，控制无人机飞向就近的检验温度校正器，对检验温度校正器的对标板进行标准温度测温比对，并将比对结果发送至远程控制系统，远程控制系统判断对标误差是否在允许范围内，若在，则通过报警器进行报警，同时在显示屏上显示过热的电力高压设备及其热成像图像，提醒工作人员尽快采取措施消除故障；若不在允许误差内，则不进行报警；之后远程控制模块控制无人机飞回飞行路线，继续进行后续的飞行。
具体的，本实施例还提供了以下细节。
所述检验温度校正器的数量可根据飞行路程的长短设置，可以是1套或者多套；标准检验温度校正器能在无人机检测到沿途某台电力高压设备发生过热故障时，由控制模块启动加热升温至预设温度后保持恒温，等待无人机飞来进行温度对标检验工作，并在温度对标检验工作完成后由控制模块控制自动关闭。
所述高灵敏微型广角复眼探头安装在无人机的腹部下方。
所述变电站高压设备包括有：变压器、互感器、避雷器、各类型开关，以及连接高压导线、接头等。电力输电高压线路包括电力高压输电线路及配套的各类型接头、绝缘瓷瓶、铁塔等，以上这些运行中带电的设备统称为电力高压设备。
所述无人机接收远程控制系统的控制指令，进行控制飞行和在线检验。其中，在线检验包括：控制测温、测距、温度对标等在线检测工作；控制飞行包括：按规划线路飞行，规避危险接近高压电设备和障碍地形、高处遮挡障碍物等的规避和悬停动作。
所述后台控制系统中的控制模块预先编程有各类型电力高压设备不同程度过热故障的标准对标温度值、对标误差范围，飞行沿线各类型电力高压设备的过热故障标准热成像图谱、飞行沿线各电压等级电力高压设备规避危险距离对标图像、飞行沿线规避的障碍物和障碍地形的对标图像等，还包括电力高压设备过热故障的预警，以及控制无人机飞行，控制标准检验温度校正器开启、关闭等。
较佳的，无人机在沿线对电力高压设备进行巡视、检测时，当复眼探头中的红外热成像探头检测到某台电力高压设备发热温度达到过热故障预警值时，通过自身搭载的无线电发射器将信号发送至控制模块，控制模块控制标准检验温度校正器开启加热，并恒温至预设的过热故障预警标准温度值，同时控制模块通过控制端的无线电发射器发出指令，控制无人机飞至标准检验温度校正器上方，将热成像探头对准标准温度对标板进行测温比对，当热成像探头测温对标板温度值与标准检验温度校正器显示温度在允许负偏差范围内时，控制模块发出该电力高压设备已发生过热故障预警，并在显示屏上显示过热故障设备热成像图像，提醒工作人员尽快采取措施，消除故障。当热成像探头测温对标板温度值与标准检验温度校正器显示温度超过允许负偏差范围时，控制模块不预警，温度对标工作结束。控制模块自动关闭标准检验温度校正器，同时控制无人机继续进行未完成检测部分的检测和对标。当复眼探头中的红外测距探头检测到与原先高压电设备危险距离标准图谱，或原先障碍物、障碍地形标准距离图谱有改变，并已阻碍飞行时，通过自身搭载的无线电发射器将信号发送至控制模块，控制模块按预设编程的规避程序控制无人机按规避带电危险距离或规避障碍物、障碍地形的路线飞行。
本实施例的运行既能保证在准确检测出确实有过热故障的电力高压设备，发出过热故障预警，有力保障电力高压设备的安全运行，又能杜绝无人机上红外测温装置在发生故障、失灵或自身质量问题测温不准，而导致误报警，造成的停电损失、人力物力浪费以及非正常停电造成的不良社会影响。
本实施例的无人机上设计有仿照蜜蜂复眼结构的红外测温、红外测距的六边形复眼探头，这种将不同波长的仿生红外热成像和红外测距合成的复眼探头，具有很好的广角、景深、真实成像和最小的视野死角功能，既能对地面上的电力高压设备过热故障进行有效检测，又能对飞行沿线地形、障碍物以及对接近高处架空高压电线危险距离时，进行有效的规避和远离，且正六边形蜂窝是自然界中最稳固、用料最节省、最合理的结构。
本实施例设计在飞行沿线布置安装的标准检验温度校正器解决了红外探头使用过程中或由于自身质量，或使用时间长久老化、或环境因素等问题，造成测温不准，可能导致检测不准和误判断的难题。
本实施例的控制模块预先在控制模块设计编程有：各类型电力高压设备不同程度过热故障的标准对标温度值、对标误差范围，飞行路线设置，飞行沿线各类型电力高压设备的过热故障标准热成像图谱、飞行沿线各电压等级电力高压设备规避危险距离对标图像、飞行沿线规避的障碍物和障碍地形的对标图像等，还包括电力高压设备过热故障的预警，以及控制无人机飞行姿态、速度和起降，控制标准检验温度校正器开启、关闭等，本实施例既能在电力高压设备确实发生过热故障时，能及时报警，有力保障电力设备安全运行，又能避免当无人机红外测温装置发生故障或自身缺陷造成测温不准，从而导致或误报警误保护或漏报警，而影响电力设备安全运行的安全隐患。本实施例无论是与现使用的停电做高压试验的实验装置、人工进行红外测温扫描以及携带红外测温探头的无人机飞行检测相比，都有着巨大优势，能有力保障电力系统工作人员和电网设备的安全。
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 (5)
1.一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：提供无人机，并设定无人机需检测的电力高压设备，进而设计无人机的飞行路线，在无人机的飞行沿线上安装一套以上的标准检验温度校正器；
步骤S2：在无人机上搭载红外测距镜头，在无人机的飞行过程中，利用红外测距镜头以及设置的距离阈值，使得无人机的飞行始终保持与电力高压设备的距离大于危险距离；
步骤S3：在无人机上搭载红外热成像镜头，在飞行过程中，对途经的电力高压设备进行温度检测；
步骤S4：在无人机上搭载无线电发射器与无线电接收器，当检测到某台电力高压设备温度异常升高并达到设置值时，无人机通过无线电发射器将信号波发射至远程控制系统，并飞往所述标准检验温度校正器上方，调整机身至预设的高度和角度对标准检验温度校正器的对标板进行标准温度测温比对；
步骤S5：所述标准检验温度校正器开启，快速加热升温至预设温度，并保持恒温；
步骤S6：若对标误差在设定的允许范围内，则远程控制系统发出对应设备过热故障报警指令，控制相应的报警设备进行报警；若对标误差在负变差以下，则远程控制系统判断对应设备无过热故障，不发出报警指令；
步骤S7：对标结束后，标准检验温度校正器关闭，无人机返回飞行线路继续对飞行线路上的电力高压设备进行监测。
2.根据权利要求1所述的一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，其特征在于：所述红外热成像镜头以及所述红外测距镜头均包括多个，该多个的所述红外热成像镜头以及所述红外测距镜头集成为高灵敏微型广角复眼探头；所述高灵敏微型广角复眼探头的结构具体为由多个微型红外热成像镜头和红外测距镜头分别相邻排列组成蜂窝正六边形复合而成，并能在一定角度范围内转动观察。
3.根据权利要求1所述的一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，其特征在于：所述电力高压设备包括变电站高压设备以及电力输电高压线路设备。
4.根据权利要求1所述的一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，其特征在于：所述标准检验温度校正器包括加热恒温器、标准温度对标板，所述标准温度对标板设置在所述加热恒温器的顶部。
5.根据权利要求1所述的一种无人机电力设备红外感温装置的在线检验方法，其特征在于：步骤S2还包括：在飞行中通过红外测距镜头检测到原有飞行路线中没有的障碍物时，进行规避飞行。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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