CN110779568A - 一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法及装置，该方法首先建立检测参量映射模型，所述检测参量映射模型为故障类型和反映故障类型的第一采集参量、第二采集参量的对应关系；所述第一采集参量为与故障类型对应的在线监测系统的采集参量，所述第二采集参量为与故障类型对应的移动巡检系统的采集参量；然后当在线监测系统检测到故障时，向移动巡检系统发送协助请求，根据检测到的故障类型确定第二采集参量；接着判断移动巡检系统返回的第二采集参量的检测结果，若检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作。本发明不仅能够有效地对针对设备或环境异常情况进行甄别，而且通过预警激活方式提升监护层次和缩短监测周期。

Description

一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法及装置

技术领域

本发明属于输变电设备运行及管理技术领域，具体涉及一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法及装置。

背景技术

随着我国城镇化建设的深入推进，电力电缆已成为城市电力输送的主动脉，对整个城市的供电安全起到至关重要的作用。高压电力电缆安装在地下通道(管廊或隧道)中，其恶劣运行环境给人力巡检带来巨大的困难。依靠人工运维不但工作量大、效率低，而且危险度高，尤其是电缆设备故障或通道环境异常时，现场工作的运检人员会有生命危险。而且，当前运维人员的增长速度远远跟不上电力电缆及隧道的增加速度，致使电力隧道运检工作面临巨大压力，电力设备安全运行存在隐患和风险。

基于电力电缆及通道运行维护的特殊要求，在线监测系统和机器人巡检系统(即移动巡检系统)成为代替人工巡检的重要状态感知技术手段，不但能将人从危险繁杂的工作中解放出来，而且大大提升了运维效率。在目前电力电缆及通道运检中，在线监测系统(包含电力电缆本体在线监测装置、通道环境在线监测装置等设备)和机器人巡检系统应用越来越广，在一定程度上提升了运维水平，但是，在实际应用中仍存在以下问题：

1、在线监测系统和机器人巡检系统相互独立，二者信息交互困难。在线监测系统和机器人巡检系统虽然对电力电缆本体和通道环境进行感知参量的类型、范围和时间不完全相同，但二者感知参量都是宿主设备运行工况的反映，且存在很大交叉。目前产品设计和工程应用上二者感知参量没有统一建模，也没有建立直接的信息交互通道，造成反映同一宿主设备信息相对孤立，交互困难。在线监测系统和机器人巡检系统对宿主设备关联信息获取不便，影响对于设备异常的综合诊断评估。

2、对在线监测系统和机器人巡检系统感知参量的融合诊断有待深入。机器人巡检系统采用可见光图像、红外图像以及声音检测等手段进行巡检，侧重于设备外部可见特征参数采集；在线监测系统通过电力电缆及通道上安装的传感器进行设备参数检测，侧重于设备内部特征参数采集。机器人巡检系统和在线监测系统彼此独立，各自根据自身采集信息进行设备状态的评估诊断，由于各自的检测手段和采集信息的孤立化，造成对设备状态评价不够全面和准确。此外，在线监测系统和机器人巡检系统感知协同性差，疑难故障分析和紧急事件处理能力不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法及装置，用以解决在线监测系统和移动巡检系统的信息相对孤立造成的故障分析能力差的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，包括如下步骤：

1)建立检测参量映射模型，所述检测参量映射模型为故障类型和反映故障类型的第一采集参量、第二采集参量的对应关系；所述第一采集参量为与故障类型对应的在线监测系统的采集参量，所述第二采集参量为与故障类型对应的移动巡检系统的采集参量；

2)当在线监测系统检测到故障时，向移动巡检系统发送协助请求，根据检测到的故障类型确定第二采集参量；

3)判断移动巡检系统返回的第二采集参量的检测结果，若检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作。

本发明的有益效果：

本发明基于在线监测系统和移动巡检系统对于电缆本体/通道环境感知具有互补性、交叉性和相关性的特点，建立两者的检测参量映射模型，根据模型中的故障类型建立两者之间的关系，从而在在线监测系统检测到故障时，使移动巡检系统也相应进行检测，以做到相互配合，对在线监测系统的检测结果进行辅助判断。本发明不仅能够有效地对针对设备或环境异常情况进行甄别，而且通过预警激活方式提升监护层次和缩短监测周期，提高输变电站设备状态智能感知水平。另一方面，还充分利用二者协同中的交互信息进行在线监测系统自身工作状态的检查，减少运维人员对在线监测二次系统运维工作量。

作为方法的进一步改进，为了确定移动巡检系统和在线监测系统之间的通信是否正常，向移动巡检系统发送协助请求后，若在设定时间内未收到移动巡检系统发出的响应信号，则发出移动巡检系统无法协同信号。

作为方法的进一步改进，为了进一步修正在线监测系统的检测结果，步骤3)中，若移动巡检系统返回的第二采集参量的检测结果为正常，则检查在线监测系统的回路是否正常或动作阈值设置是否合理。

在在线监测系统检测的结果为异常，但移动巡检系统检测的结果为正常时，说明在线监测系统本身异常，故此时通过检查自身回路是否正常或动作阈值设置是否合理来修正自身，以保证在线监测系统能够进行更为准确的检测。

作为方法的进一步改进，为了使得故障报警更为准确，所述检测参量映射模型包括以下对应关系中的至少一种：故障类型为盗割，对应的第一采集参量为护层环流和盗割监测，对应的第二采集参量为可见光图像；故障类型为有害气体超标，对应的第一采集参量为环境气体，对应的第二采集参量为环境气体监测；故障类型为局放，对应的第一采集参量为局放监测，对应的第二采集参量为声音信号和射频局放；故障类型为温度异常，对应的第一采集参量为接头温度和光纤分布式测温，对应的第二采集参量为红外图像；故障类型为水浸，对应的第一采集参量为水位监测，对应的第二采集参量为可见光图像；故障类型为照明异常，对应的在线采集参量为照明监测，对应的第二采集参量为可见光图像。

将故障类型和相应的采集参量进行细化，使得故障告警更为准确，进一步提升监护层次和缩短监测周期，提高输变电站设备状态智能感知水平。

本发明还提供了一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，包括如下步骤：

1)建立检测参量映射模型，所述检测参量映射模型为故障类型和反映故障类型的第一采集参量、第二采集参量的对应关系；所述第一采集参量为与故障类型对应的在线监测系统的采集参量，所述第二采集参量为与故障类型对应的移动巡检系统的采集参量；

2)当移动巡检系统检测到故障时，向在线监测系统发送协助请求，根据检测到的故障类型确定第一采集参量；

3)判断移动巡检系统返回的第一采集参量的检测结果，若检测结果为正常，则进行在线监测系统工作异常的报警工作。

本发明的有益效果：

本发明基于在线监测系统和移动巡检系统对于电缆本体/通道环境感知具有互补性、交叉性和相关性的特点，建立两者的检测参量映射模型，根据模型中的故障类型建立两者之间的关系，从而在移动巡检系统检测到故障时，使在线监测系统也相应进行检测，以做到相互配合，对移动巡检系统的检测结果进行辅助判断。本发明不仅能够有效地对针对设备或环境异常情况进行甄别，而且通过预警激活方式提升监护层次和缩短监测周期，提高输变电站设备状态智能感知水平。另一方面，还充分利用二者协同中的交互信息进行在线监测系统自身工作状态的检查，减少运维人员对在线监测二次系统运维工作量。

作为方法的进一步改进，为了确定移动巡检系统和在线监测系统之间的通信是否正常，向在线监测系统发送协助请求后，若在设定时间内未收到在线监测系统发出的响应信号，则发出在线监测系统无法协同信号。

作为方法的进一步改进，为了进一步确定检测结果，步骤3)中，若在线监测系统返回的第一采集参量的检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作。

作为方法的进一步改进，为了使得故障报警更为准确，所述检测参量映射模型包括以下对应关系中的至少一种：故障类型为盗割，对应的第一采集参量为护层环流和盗割监测，对应的第二采集参量为可见光图像；故障类型为有害气体超标，对应的第一采集参量为环境气体，对应的第二采集参量为环境气体监测；故障类型为局放，对应的第一采集参量为局放监测，对应的第二采集参量为声音信号和射频局放；故障类型为温度异常，对应的第一采集参量为接头温度和光纤分布式测温，对应的第二采集参量为红外图像；故障类型为水浸，对应的第一采集参量为水位监测，对应的第二采集参量为可见光图像；故障类型为照明异常，对应的在线采集参量为照明监测，对应的第二采集参量为可见光图像。

将故障类型和相应的采集参量进行细化，使得故障告警更为准确，进一步提升监护层次和缩短监测周期，提高输变电站设备状态智能感知水平。

本发明还提供了而一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测装置，用于执行指令实现上述方法。

附图说明

图1是基于故障的检测参量映射模型示意图；

图2是状态检测设备协同动作模型示意图；

图3是在线监测系统基于协同处理的工作流程图；

图4是机器人巡检系统基于协同处理的工作流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测装置，该装置包括处理器，所述处理器用于执行指令实现本发明的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对该方法作进一步的详细说明。

STEP1，根据宿主设备故障类型进行检测数据关联，建立基于故障的检测参量映射模型，进而建立得到反映宿主设备同类故障的在线监测采集参量(即第一采集参量)和移动巡检采集参量(即第二采集参量)的关联关系。

建立的检测参量映射模型可如图1所示。例如，对于电缆地线盗割事件发生后，在线监测系统会发出盗割报警信号，同时被盗割的护层电流会降到0值附近；而机器人巡检系统(即移动巡检系统)通过可见光图像可以观察到被盗割后的设备图像。上述采集参量都反映了电缆地线被盗割，因此，在线监测系统的盗割监测、护层环流和机器人巡检图像(即可见光图像)可基于电缆地线盗割建立起关联关系，即某段电缆地线盗割现象(即故障类型为盗割)可通过映射到监测该段电缆的盗割监测(第一采集参量)、护层环流(第一采集参量)和可见光图像(第二采集参量)反映出来。

同样的，对于电力电缆本体某接头发热故障(即故障类型为温度异常)，与该故障相关的采集参量有：红外图像(第二采集参量)、光纤分布式测温(第一采集参量)、接头温度(第一采集参量)等。其中，红外图像由机器人巡检系统定期采集，是间断性参量；光纤分布式测温、接头温度等由在线监测系统负责实时采集，为连续性参量。上述参量均可从不同方面反映电力电缆本体某接头发热，可作为电力电缆本体某接头发热的采集参量。

其他的故障类型对应的采集参量可参考图1，这里不再做过多介绍。

STEP2，检测设备行为关联，建立在线监测系统和移动巡检系统(这两个系统可称为状态检测设备)间的协同动作模型。协同动作模型中定义在线监测系统和移动巡检系统之间的协作行为，协作行为包括：复查请求、复查响应、结果反馈、协作失败判定等等。

具体的协作行为可设置如图2所示，当在线监测系统发现异常时，例如该异常为电缆地线盗割故障时，通过运检集中监控平台向移动巡检系统发出复查请求，移动巡检系统首先给出响应回复，然后在相应时间段内完成复查，将复查结果反馈给在线监测系统。当移动巡检系统发现异常时，例如该异常为红外测温越限故障(即温度异常故障)时，通过运检集中监控平台向在线监测系统发出复查请求，在线监测系统首先给出响应回复，然后在相应时间段内完成复查，将复查结果反馈给移动巡检系统。

STEP3，检测设备主体关联，根据STEP1中建立的检测参量映射模型，明确状态感知系统中执行宿主设备某一故障对应参量检测的动作主体，即状态检测设备；其次，根据STEP2中建立的状态检测设备的协同动作模型，确定移动巡检系统的协同动作模式。

当在线监测系统检测到故障时，向移动巡检系统发送协助请求，移动巡检系统根据检测到的故障类型确定第二采集参量，并相应进行采集，并将检测结果反馈给在线监测系统：若检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作；否则，检查在线监测系统的回路是否正常或动作阈值设置是否合理。

例如，对于#5分区内II回线电缆地线是否被盗割，该回线电缆本体的在线监测系统和移动巡检系统成为“盗割”状态检测关联的动作主体设备。基于图2的状态检测设备的协同动作模型，确定在线监测系统和移动巡检系统的协同动作模式。例如，当电力管廊#5分区的II回线电力电缆的在线监测系统检测到电缆地线被盗割信号时，可请求移动巡检系统中巡检机器人进行巡检复查，如果巡检机器人在设定时间内未回复确认，则认为移动巡检系统可能工作异常，在线监测系统则给出“巡检系统无法协同”信号，同时经过长延时后给出“#5分区的II回线电力电缆被盗割”预警信号；如果巡检机器人回复确认，巡检机器人则结合当前巡检任务或巡检任务完成后移动到#5分区拍摄II回线巡检视频图像并返回图像智能识别结果，在线监测系统根据巡检复查结果对该回线电缆地线被盗割事件进行核实，如果确认则给出“#5分区的II回线电缆被盗割”的预警信号；如果确认没有发生盗割现象则返回“#5分区的II回线电缆正常”的信号给在线监测系统，在线监测系统则检查自身回路是否正常或相关动作阈值设置是否合理，上述流程参见图3。

同样的，当巡检机器人巡检中发现某回线电缆的某段地线盗割图像时，则可要求在线监测系统给出该回线电缆的该段地线的在线监测信息，用于复核盗割是否发生，如果在线监测系统无响应或者没有其监测数据表明设备处于正常状态，则给出在线监测系统异常信息，提示在线监测系统需进行维护。其过程可参见图4。其中，若移动巡检系统向在线监测系统发出复查指令，在线监测系统无响应，可认为在线监测系统工作异常；如果移动巡检系统发现某个电缆设备或某段通道环境异常时，在线监测系统复查认为相应的电缆设备或环境正常，可能是在线监测系统传感回路异常或相关动作阈值设置过高，可认为在线监测系统工作异常；如果在线监测系统监测到某段电缆设备异常(如通过振动传感器信号分析认为电缆地线被盗割)，而机器人巡检系统通过图像确认该设备没有盗割情况发生，可能是在线监测系统传感回路异常或相关动作阈值设置不合理导致误报警，同样作为在线监测系统工作异常判据之一。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立检测参量映射模型，所述检测参量映射模型为故障类型和反映故障类型的第一采集参量、第二采集参量的对应关系；所述第一采集参量为与故障类型对应的在线监测系统的采集参量，所述第二采集参量为与故障类型对应的移动巡检系统的采集参量；

2)当在线监测系统检测到故障时，向移动巡检系统发送协助请求，根据检测到的故障类型确定第二采集参量；

3)判断移动巡检系统返回的第二采集参量的检测结果，若检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作。

2.根据权利要求1所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，步骤2)中，向移动巡检系统发送协助请求后，若在设定时间内未收到移动巡检系统发出的响应信号，则发出移动巡检系统无法协同信号。

3.根据权利要求1所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，步骤3)中，若移动巡检系统返回的第二采集参量的检测结果为正常，则检查在线监测系统的回路是否正常或动作阈值设置是否合理。

4.根据权利要求1所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，所述检测参量映射模型包括以下对应关系中的至少一种：

故障类型为盗割，对应的第一采集参量为护层环流和盗割监测，对应的第二采集参量为可见光图像；

故障类型为有害气体超标，对应的第一采集参量为环境气体，对应的第二采集参量为环境气体监测；

故障类型为局放，对应的第一采集参量为局放监测，对应的第二采集参量为声音信号和射频局放；

故障类型为温度异常，对应的第一采集参量为接头温度和光纤分布式测温，对应的第二采集参量为红外图像；

故障类型为水浸，对应的第一采集参量为水位监测，对应的第二采集参量为可见光图像；

故障类型为照明异常，对应的在线采集参量为照明监测，对应的第二采集参量为可见光图像。

5.一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立检测参量映射模型，所述检测参量映射模型为故障类型和反映故障类型的第一采集参量、第二采集参量的对应关系；所述第一采集参量为与故障类型对应的在线监测系统的采集参量，所述第二采集参量为与故障类型对应的移动巡检系统的采集参量；

2)当移动巡检系统检测到故障时，向在线监测系统发送协助请求，根据检测到的故障类型确定第一采集参量；

3)判断移动巡检系统返回的第一采集参量的检测结果，若检测结果为正常，则进行在线监测系统工作异常的报警工作。

6.根据权利要求5所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，向在线监测系统发送协助请求后，若在设定时间内未收到在线监测系统发出的响应信号，则发出在线监测系统无法协同信号。

7.根据权利要求5所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，步骤3)中，若在线监测系统返回的第一采集参量的检测结果为异常，则进行对应的故障报警动作。

8.根据权利要求5所述的在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测方法，其特征在于，所述检测参量映射模型包括以下对应关系中的至少一种：

故障类型为盗割，对应的第一采集参量为护层环流和盗割监测，对应的第二采集参量为可见光图像；

故障类型为有害气体超标，对应的第一采集参量为环境气体，对应的第二采集参量为环境气体监测；

故障类型为局放，对应的第一采集参量为局放监测，对应的第二采集参量为声音信号和射频局放；

故障类型为温度异常，对应的第一采集参量为接头温度和光纤分布式测温，对应的第二采集参量为红外图像；

故障类型为水浸，对应的第一采集参量为水位监测，对应的第二采集参量为可见光图像；

故障类型为照明异常，对应的在线采集参量为照明监测，对应的第二采集参量为可见光图像。

9.一种在线监测与移动巡检协同的电力电缆检测装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行指令实现如权利要求1～8任一项所述的方法。

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