CN111693834A - 一种轻量化搭载式局放检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种轻量化搭载式局放检测装置，用于监测机房设备的局部放电现象，所述局放检测装置为检测小车；所述检测小车处设有控制模块和与控制模块相连的机器视觉模块、局放探头、局放分析模块；所述控制模块内以Maklink图方式存储机房设施的布局数据；所述机房以贴设于检测小车行走主路径处的二维码标识向检测小车提供坐标数据；当进行局放检测时，检测小车以机器视觉模块扫描其行走主路径处的二维码标识来获取坐标数据，结合Maklink图和人工势场法生成可紧邻机房设施行驶的检测路径，检测小车按检测路径行至机房设施处进行局部放电检测；本发明能适应配电房内的设备变动及布局更改，自动形成检修最优路径来贴近电气柜进行局部放电检测。
Description
技术领域
本发明涉及电力设施检修技术领域，尤其是一种轻量化搭载式局放检测装置及检测方法。
背景技术
配电房是用户电能分配中心，配电房内设备的健康状态直接关系到用户的用电质量，当前，行业内，对于配电房内的设备如进线柜、出线柜子等的巡视主要还是依靠人工巡检为主，存在着巡视手段传统、单一，巡检工作量大、工作环境差等问题，而且人工无法做到实时和全天候巡检。所以研究和应用智能配电房巡检机器人势在必行，虽然行业内已推出有轨等机器人，但其功能综合性不足，灵活性较差，当配电房内设备增减或布局改变等，则机器人的巡视方案变动的时间成本和经济成本均较高。
配电房设施的局部放电发生在一个或几个绝缘内部的气隙或气泡之中，由于放电能量很小，短时间内虽然不会对电气设备绝缘强度造成影响，但局部放电产生的诸多不良效应，如不良化合物的产生，就会慢慢地损坏设备绝缘，最后可能导致绝缘击穿，造成突发性的故障，由于配电房的局部放电检测需贴近电气柜，因此需要机器人具备路径规划能力以使局放检测能按最优路径进行，来提升检修效率以及避免碰撞。
发明内容
本发明提出一种轻量化搭载式局放检测装置及检测方法，能适应配电房内的设备变动及布局更改，自动形成检修最优路径来贴近电气柜进行局部放电检测。
本发明采用以下技术方案。
一种轻量化搭载式局放检测装置，用于监测机房设备的局部放电现象，所述局放检测装置为检测小车；所述检测小车处设有控制模块和与控制模块相连的机器视觉模块、局放探头、局放分析模块；所述控制模块内以Maklink图方式存储机房设施的布局数据；所述机房以贴设于检测小车行走主路径处的二维码标识向检测小车提供坐标数据；当进行局放检测时，检测小车以机器视觉模块扫描其行走主路径处的二维码标识来获取坐标数据，结合Maklink图和人工势场法生成可紧邻机房设施行驶的检测路径，检测小车按检测路径行至机房设施处进行局部放电检测。
检测小车按检测路径进行时，所述机器视觉模块对途经的机房设施形状进行识别，控制模块按检测小车的外形尺寸及转向控制，利用遗传算法对检测路径进一步迭代寻优，以使能在贴近机房设施侧部的前提下，经迭代形成更平滑、更短、更具有行进安全性的检测路径。
所述机房为变电站配电房，机房设施的形状包括凹多边形。
所述检测小车进行局部放电检测的机房设施为变电站配电房的电气柜；所述局部放电检测包括地电波采集检测和超声波采集检测；所述电气柜后部设有用于超声波采集的采样点位。
所述机器视觉模块包括二维码摄像机、高清摄像机和可升降的机械臂；所述二维码摄像机设于检测小车底盘的下端面处，其拍摄方向朝向地面；所述局放探头、高清摄像机设于机械臂处。
所述检测小车处设有用于避障的超声防撞传感器和障碍物感应装置；所述检测小车还设有碰撞开关，当检测小车撞击障碍物时，所述碰撞开关被触发使检测小车暂时停止运动。
所述检测小车的底盘处设有两个驱动轮和四个脚轮，检测小车支持最高1m/s的直行速度和原地转弯。
所述检测小车以局放检测仪对机房设备进行局部放电检测；所述局放检测仪采用超声波-90～80dB(0～80dBuV) 、地电波-70～85dB(0～85dBmV) 混合检测的方式；当检测所得的地电波数据在20dbmV以下时，局放分析模块判定电气柜绝缘性能良好；
所述控制模块把局部放电检测采集的数据以无线方式回传管理机构，以使管理机构根据局部放电检测的数据变化趋势预判设备隐患。
所述控制模块以wifi方式接收控制指令及回传数据；控制模块根据检测小车在机房内的位置坐标对检测小车的wifi信号强度进行控制，减少检测小车wifi信号泄露至机房外的信号强度，以避免检测小车受到机房外部的无线网络入侵。
一种轻量化搭载式局放检测装置的检测方法，以上所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其检测方法包括以下步骤；
步骤A1、检测小车收到局放检测采集任务后，从当前位置前往任务点，然后在行走主路径的地面处扫描二维码标识获取坐标数据，生成可紧邻机房设施行驶的检测路径；
步骤A2、检测小车沿检测路径行至待检测的电气柜处后转弯，再沿着垂直电气柜柜体的方向行驶到用于进行局部放电检测的停靠点；
步骤A3、检测小车伸出机械臂，使局放探头贴至柜体的采样点位处；检测小车内置的局放分析模块经局放探头采集局放数据后，局放探头随机械臂回位，检修小车沿检测路径行进以执行下一个局放检测采集任务。
本发明通过无轨智能机器人的方式，对配电房内的设备进行完全自主巡视，不仅可以减轻人工巡视工作量，而且还可全天候对配电房内的设备进行全方位巡视，同时对配电房内设备设施的变化可灵活应对，不仅实用性高，成本也极低。
本发明采用地电波及超声波结合的监测技术，检测小车在检测局部放电现象时，用视在放电量的大小表示绝缘结构中微放电的强度，并将读取到的读数实时储存在后台客户端里，确保配电房内电气设备的绝缘健康。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明所述检测小车的立体示意图；
附图2是本发明所述检测小车的底面示意图；
附图3是本发明所述检测小车的侧面示意图；
附图4是本发明所述检测小车的正面示意图；
附图5是本发明的工作示意图；
附图6是本发明利用遗传算法对检测路径进一步迭代寻优的原理流程示意图；
附图7是检修小车控制模块迭代所得的在电气柜处的检测路径示意图；
图中：1-温湿度传感器；2-二维码相机；3-SF6气体传感器；4-后指示灯；5-语音对讲设备；6-电源开关；7-自动充电接口；8-碰撞开关；9-脚轮；10-驱动轮；11-铭牌；12-急停开关；13-机械臂；14-高清摄像机；15-红外热像仪；16-局放探头；17-超声防撞传感器；18-前指示灯；
100-电气柜；101-二维码标识；103-检测路径。
具体实施方式
如图1-7所示，一种轻量化搭载式局放检测装置，用于监测机房设备的局部放电现象，所述局放检测装置为检测小车；所述检测小车处设有控制模块和与控制模块相连的机器视觉模块、局放探头16、局放分析模块；所述控制模块内以Maklink图方式存储机房设施的布局数据；所述机房以贴设于检测小车行走主路径处的二维码标识向检测小车提供坐标数据；当进行局放检测时，检测小车以机器视觉模块扫描其行走主路径处的二维码标识101来获取坐标数据，结合Maklink图和人工势场法生成可紧邻机房设施行驶的检测路径103，检测小车按检测路径行至机房设施处进行局部放电检测。
检测小车按检测路径进行时，所述机器视觉模块对途经的机房设施形状进行识别，控制模块按检测小车的外形尺寸及转向控制，利用遗传算法对检测路径进一步迭代寻优，以使能在贴近机房设施侧部的前提下，经迭代形成更平滑、更短、更具有行进安全性的检测路径。
所述机房为变电站配电房，机房设施的形状包括凹多边形。
所述检测小车进行局部放电检测的机房设施为变电站配电房的电气柜100；所述局部放电检测包括地电波采集检测和超声波采集检测；所述电气柜后部设有用于超声波采集的采样点位。
所述机器视觉模块包括二维码摄像机2、高清摄像机14和可升降的机械臂13；所述二维码摄像机设于检测小车底盘的下端面处，其拍摄方向朝向地面；所述局放探头、高清摄像机设于机械臂处。
所述检测小车处设有用于避障的超声防撞传感器17和障碍物感应装置；所述检测小车还设有碰撞开关8，当检测小车撞击障碍物时，所述碰撞开关被触发使检测小车暂时停止运动。
所述检测小车的底盘处设有两个驱动轮10和四个脚轮9，检测小车支持最高1m/s的直行速度和原地转弯。
所述检测小车以局放检测仪对机房设备进行局部放电检测；所述局放检测仪采用超声波-90～80dB(0～80dBuV) 、地电波-70～85dB(0～85dBmV) 混合检测的方式；当检测所得的地电波数据在20dbmV以下时，局放分析模块判定电气柜绝缘性能良好；
所述控制模块把局部放电检测采集的数据以无线方式回传管理机构，以使管理机构根据局部放电检测的数据变化趋势预判设备隐患。
所述控制模块以wifi方式接收控制指令及回传数据；控制模块根据检测小车在机房内的位置坐标对检测小车的wifi信号强度进行控制，减少检测小车wifi信号泄露至机房外的信号强度，以避免检测小车受到机房外部的无线网络入侵。
一种轻量化搭载式局放检测装置的检测方法，以上所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其检测方法包括以下步骤；
步骤A1、检测小车收到局放检测采集任务后，从当前位置前往任务点，然后在行走主路径的地面处扫描二维码标识获取坐标数据，生成可紧邻机房设施行驶的检测路径；
步骤A2、检测小车沿检测路径行至待检测的电气柜处后转弯，再沿着垂直电气柜柜体的方向行驶到用于进行局部放电检测的停靠点；
步骤A3、检测小车伸出机械臂，使局放探头贴至柜体的采样点位处；检测小车内置的局放分析模块经局放探头采集局放数据后，局放探头随机械臂回位，检修小车沿检测路径行进以执行下一个局放检测采集任务。
本例中，控制模块按检测小车的外形尺寸及转向控制，利用遗传算法对检测路径进一步迭代寻优时，首先构建Maklink图，以每条链接线上的节点位置作为基因进行遗传编码，创建初始种群后，利用Dijkstra算法得到经过的路径节点，然后构建人工势场环境模型，利用人工势场法得到平滑后的路径，路径长度作为染色体的适应度值，最后不断地用遗传算法选择、交叉、变异得到最终的最优路径。
本例中，检测小车还配有语音对讲设备5，管理中心的工作人员可通过语音对讲设备与配电站的现场人员对讲，以使现场人员配合检测小车工作。
本例中，检测小车还配有温湿度传感器、SF6气体传感器和红外热像仪，在对电气柜进行局部放电检测时，收集检测点的温度、湿度、SF6浓度数据并回传，同时高清摄像机也采集电气柜上的仪表图像，使管理机构在评估局部放电检测结果时，有足够的电气柜参考数据。
本例中，检测小车在电量快耗尽时，能自动驶回充电位，通过自动充电接口充电，回程路径也可由检测小车结合Maklink图和人工势场法生成，以缩短回程时间。
Claims (10)
1.一种轻量化搭载式局放检测装置，用于监测机房设备的局部放电现象，其特征在于：所述局放检测装置为检测小车；所述检测小车处设有控制模块和与控制模块相连的机器视觉模块、局放探头、局放分析模块；所述控制模块内以Maklink图方式存储机房设施的布局数据；所述机房以贴设于检测小车行走主路径处的二维码标识向检测小车提供坐标数据；当进行局放检测时，检测小车以机器视觉模块扫描其行走主路径处的二维码标识来获取坐标数据，结合Maklink图和人工势场法生成可紧邻机房设施行驶的检测路径，检测小车按检测路径行至机房设施处进行局部放电检测。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：检测小车按检测路径进行时，所述机器视觉模块对途经的机房设施形状进行识别，控制模块按检测小车的外形尺寸及转向控制，利用遗传算法对检测路径进一步迭代寻优，以使能在贴近机房设施侧部的前提下，经迭代形成更平滑、更短、更具有行进安全性的检测路径。
3.根据权利要求3所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述机房为变电站配电房，机房设施的形状包括凹多边形。
4.根据权利要求2所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述检测小车进行局部放电检测的机房设施为变电站配电房的电气柜；所述局部放电检测包括地电波采集检测和超声波采集检测；所述电气柜后部设有用于超声波采集的采样点位。
5.根据权利要求4所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述机器视觉模块包括二维码摄像机、高清摄像机和可升降的机械臂；所述二维码摄像机设于检测小车底盘的下端面处，其拍摄方向朝向地面；所述局放探头、高清摄像机设于机械臂处。
6.根据权利要求4所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述检测小车处设有用于避障的超声防撞传感器和障碍物感应装置；所述检测小车还设有碰撞开关，当检测小车撞击障碍物时，所述碰撞开关被触发使检测小车暂时停止运动。
7.根据权利要求4所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述检测小车的底盘处设有两个驱动轮和四个脚轮，检测小车支持最高1m/s的直行速度和原地转弯。
8. 根据权利要求4所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述检测小车以局放检测仪对机房设备进行局部放电检测；所述局放检测仪采用超声波-90～80dB(0～80dBuV) 、地电波-70～85dB(0～85dBmV) 混合检测的方式；当检测所得的地电波数据在20dbmV以下时，局放分析模块判定电气柜绝缘性能良好；
所述控制模块把局部放电检测采集的数据以无线方式回传管理机构，以使管理机构根据局部放电检测的数据变化趋势预判设备隐患。
9.根据权利要求8所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其特征在于：所述控制模块以wifi方式接收控制指令及回传数据；控制模块根据检测小车在机房内的位置坐标对检测小车的wifi信号强度进行控制，减少检测小车wifi信号泄露至机房外的信号强度，以避免检测小车受到机房外部的无线网络入侵。
10.一种轻量化搭载式局放检测装置的检测方法，其特征在于：权利要求5中所述的一种轻量化搭载式局放检测装置，其检测方法包括以下步骤；
步骤A1、检测小车收到局放检测采集任务后，从当前位置前往任务点，然后在行走主路径的地面处扫描二维码标识获取坐标数据，生成可紧邻机房设施行驶的检测路径；
步骤A2、检测小车沿检测路径行至待检测的电气柜处后转弯，再沿着垂直电气柜柜体的方向行驶到用于进行局部放电检测的停靠点；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200922 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |