CN114374271A - 一种变电站综合巡检系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站综合巡检系统及方法，其中变电站综合巡检系统包括若干个子站主机，若干个子站主机分别与电力专用纵向加密装置电连接，电力专用纵向加密装置通过无线通讯网络与网络交换机通讯连接，网络交换机与安全隔离装置电连接，安全隔离装置与厂站主机电连接，厂站主机与厂站服务器电连接；子站主机分别与室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监控终端通讯连接。通过室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别对室内电气设备、室外电气设备以及输电线路进行检测，提高整体变电站内安全检测高效性，解决了人工巡检繁琐、数据记录工作量大的技术问题。

Description

一种变电站综合巡检系统及方法
技术领域
本发明涉及变电站巡检技术领域，特别是涉及一种变电站综合巡检系统及方法。
背景技术
随着提升用户用电体验，减少停电频次专项行动的展开，在变电站、输电线路以及开闭所等重要供电节点巡检力度显著加大，目前在巡视工作时主要还是依靠人工巡检，巡检人员巡检过程中需要不断记录巡检数据，但是在巡视过程中，主要依靠巡检人员的自觉性，在大量电气设备巡检阶段，由于电气设备运行情况复杂，在巡检过程中极易出现漏检的情况，并且整个巡检过程耗时长、工作强度大。
发明内容
针对目前变电站巡检过程中，主要依靠巡检人员的自觉性，由于电气设备运行情况复杂，在巡检过程中极易出现漏检的情况，并且整个巡检过程耗时长、工作强度大的技术问题，本申请提出了一种变电站综合巡检系统及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本申请公开了一种变电站综合巡检系统，包括若干个子站主机，若干个所述子站主机分别与电力专用纵向加密装置电连接，所述电力专用纵向加密装置通过无线通讯网络与网络交换机通讯连接，所述网络交换机与安全隔离装置电连接，所述安全隔离装置与厂站主机电连接，所述厂站主机与厂站服务器电连接；所述子站主机分别与室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监控终端通讯连接，所述室内悬挂式巡检机器人、所述室外巡检机器人以及所述固定点位监控终端均与报警终端通讯连接。
本申请通过室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别对室内电气设备、室外电气设备以及输电线路进行检测，整体实现变电站内自动巡检作业，提高整体变电站内安全检测高效性，解决了人工巡检繁琐、数据记录工作量大的技术问题。
优选地，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有行走齿轮和驱动马达，所述驱动马达的动力轴与所述行走齿轮相连接以用于驱动所述室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动；所述滑轨内设置有滑触线，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有滑触线取电触片，所述滑触线取电触片与所述滑触线相贴合，所述室内悬挂式巡检机器人内设置有AC-DC电源转换模块、DC-DC降压模块以及MCU，所述滑触线取电触片与所述AC-DC电源转换模块电连接，所述AC-DC电源转换模块与所述DC-DC降压模块电连接，所述DC-DC降压模块与所述MCU电连接，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有检测组件，所述检测组件与所述MCU电连接，所述MCU通过RS485通讯总线与所述子站主机电连接，所述MCU与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。
优选地，所述检测组件包括高清摄像头和第一红外成像探测器，所述高清摄像头和所述第一红外成像探测器分别与所述MCU的SPI接口电连接。
优选地，所述室外巡检机器人包括行走电机和驱动轮，所述行走电机与所述驱动轮相连接，所述室外巡检机器上设置有电气设备探测组件，所述室外巡检机器人内设置有处理器，所述处理器分别与蓄电池、所述行走电机以及所述电气设备探测组件电连接，所述处理器与路径导航单元和路径规划单元通讯连接，所述处理器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。
优选地，所述电气设备探测组件包括磁场探测器和第二红外成像探测器，所述磁场探测器和所述第二红外成像探测器与所述处理器电连接；所述室内巡检机器人上还设置有避障雷达探测器，所述避障雷达探测器与所述处理器电连接。
优选地，所述固定点位监测终端包括DSP信号处理器，所述DSP信号处理器与所述ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接，所述DSP信号处理器与信号采集器电连接，所述信号采集器与用于检测三相线接地状态的线上检测组件电连接。
优选地，所述线上检测组件包括零序电流互感器和零序电压互感器，所述零序电流互感器和所述零序电压互感器均与所述信号采集器电连接。
优选地，所述报警终端包括壳体，所述壳体上设置有液晶显示屏、声光报警器以及信号收发天线，所述壳体内设置有控制器，所述控制器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与所述信号收发天线电连接，所述控制器分别与液晶显示屏和声光报警器电连接，所述控制器与4G短信告警模块电连接，所述4G短信告警模块与用户移动终端通讯连接。
一种变电站综合巡检系统的巡检方法，包括以下步骤：
S1、室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动，室内悬挂式巡检机器人获取室内电气设备仪表图像参数以及电气设备运行红外成像参数，根据电气设备仪表图像参数和电气设备运行红外成像参数分析判断电气设备是否运行异常，当室内电气设备运行异常时，室内悬挂式巡检机器人向报警终端发送报警信息；
S2、室外巡检机器人沿规划路线针对室外电气设备巡检获取电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数，根据室内电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数分析判断室外电气设备是否出运行异常，当室外电气设备运行异常时，室外巡检机器人向报警终端发送报警信息；
S3、固定点位监测终端获取变压器出线侧三相线上零序电流参数以及零序电压参数，根据变压器出线侧三相线上零序电流和零序电压参数分析判断三相线是否出现接地故障，当出现接地故障时，固定点位监测终端向报警终端发送报警信息；
S4、根据步骤S1-S3，室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别获取的各项监测参数实时上传至子站主机，子站主机将获取电气设备运行监测参数通过加密处理后转发至厂站主机。
与现有技术相比，有益效果在于：
1、本申请通过室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别对室内电气设备、室外电气设备以及输电线路进行检测，整体实现变电站内自动巡检作业，提高整体变电站内安全检测高效性，解决了人工巡检繁琐、数据记录工作量大的技术问题；
2、本申请通过室内悬挂式巡检机器人获取室内电气设备的仪表图像参数以及电气设备红外成像参数可判断室内电气设备是否运行正常，室外巡检机器人沿规划路线获取电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数可判断室外电气设备是否运行正常，通过固定点位监测终端获取三相线上零序电流以及零序电压参数，通过零序电流以及零序电压参数综合分析判断变压器是否出现接地故障，整体提高变电站内巡检数据多样性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体系统架构图。
图2是本发明中室内悬挂式巡检机器人的工作原理图。
图3是本发明中室外巡检机器人的工作原理图。
图4是本发明中固定点位监测终端的工作原理图。
附图标记说明如下：
具体实施方式
以下结合附图1-4，对本发明的技术方案作进一步阐释：
实施例一
如图1-图4所示，本申请公开了一种变电站综合巡检系统，包括若干个子站主机，若干个所述子站主机分别与电力专用纵向加密装置电连接，所述电力专用纵向加密装置通过无线通讯网络与网络交换机通讯连接，所述网络交换机与安全隔离装置电连接，所述安全隔离装置与厂站主机电连接，所述厂站主机与厂站服务器电连接。也就是说，各个监测区域的子站主机通过电力专用纵向加密装置对电力数据进行加密处理后通过4G/5G通讯网络转发至厂站主机，厂站主机将接收的各项电力数据上传至厂站服务器，厂站服务器可将电力数据上传至电网运维管理系统，便于综合管理区域电网正常运维检修。
所述子站主机分别与室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监控终端通讯连接，所述室内悬挂式巡检机器人、所述室外巡检机器人以及所述固定点位监控终端均与报警终端通讯连接。也就是说，室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监控终端分别向子站主机转发获取的各项监测数据以及当巡检异常时向报警终端发送报警信息，便于工作人员快速到达故障点进行检修，避免引发大面积停电事故。
所述室内悬挂式巡检机器人上设置有行走齿轮和驱动马达，所述驱动马达的动力轴与所述行走齿轮相连接以用于驱动所述室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动；所述滑轨内设置有滑触线，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有滑触线取电触片，所述滑触线取电触片与所述滑触线相贴合，所述室内悬挂式巡检机器人内设置有AC-DC电源转换模块、DC-DC降压模块以及MCU，所述滑触线取电触片与所述AC-DC电源转换模块电连接，所述AC-DC电源转换模块与所述DC-DC降压模块电连接，所述DC-DC降压模块与所述MCU电连接，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有检测组件，所述检测组件与所述MCU电连接，所述MCU通过RS485通讯总线与所述子站主机电连接，所述MCU与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。也就是说，在室内配置有滑轨，滑轨上滑动设置有室内悬挂式巡检机器人，室内悬挂式巡检机器人上的滑触线取电触片与滑触线贴合取电，交流电通过AC-DC电源转换模块以及DC-DC降压模块转换为24V直流电为室内悬挂式巡检机器人供电，利用室内悬挂式巡检机器人通过检测组件检测室内电气设备运行参数，获取的各项检测参数实时传输至MCU，MCU将接收的各项检测参数通过RS485通讯总线传输至子站主机，当室内电气设备运行异常时，MCU通过ZigBee通讯模块向报警终端发送报警信息。
在一些实施例中，所述检测组件包括高清摄像头和第一红外成像探测器，所述高清摄像头和所述第一红外成像探测器分别与所述MCU的SPI接口电连接。也就是说，利用高清摄像头和第一红外成像探测器分别获取室内电气设备的仪表图像参数以及电气设备红外成像参数可判断室内电气设备是否运行正常，根据电气设备红外成像色温区与电气设备正常运行成像色温区比较分析差别度，当色温区差别度高于设定标准阈值时，MCU向报警终端发送报警信息。
所述室外巡检机器人包括行走电机和驱动轮，所述行走电机与所述驱动轮相连接，所述室外巡检机器上设置有电气设备探测组件，所述室外巡检机器人内设置有处理器，所述处理器分别与蓄电池、所述行走电机以及所述电气设备探测组件电连接，所述处理器与路径导航单元和路径规划单元通讯连接，所述处理器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。也就是说，利用室外巡检机器人根据路径规划单元规划的巡检路径自动移动，并且通过路径导航单元配置的GPS定位模块实现路径导航，在规划路径内自动巡检，巡检过程中通过电气设备探测组件对巡检路径上的电气设备自动检测，检测数据实时通过信号发射天线转发至子站主机，当沿路电气设备运行异常时，室外巡检机器人通过信号发射天线向报警终端发送报警信息。
在一些实施例中，所述电气设备探测组件包括磁场探测器和第二红外成像探测器，所述磁场探测器和所述第二红外成像探测器与所述处理器电连接；所述室内巡检机器人上还设置有避障雷达探测器，所述避障雷达探测器与所述处理器电连接，利用避障雷达探测器可实现室外巡检机器人在巡检过程中的自动避障。也就是说，利用磁场探测器和第二红外成像探测器分别探测巡检路径上的电气设备磁场分布以及电气设备运行红外成像参数，根据电气设备磁场分布情况以及电气设备运行成像图像可确定电气设备是否异常，并且可对异常点位精确定位，便于后续电力人员快速检修，当确定电气设备运行异常时，处理器通过信号发射天线向报警终端发送信息。需要注意的是，处理器为Core i5处理器。
所述固定点位监测终端包括DSP信号处理器，所述DSP信号处理器与所述ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接，所述DSP信号处理器与信号采集器电连接，所述信号采集器与用于检测三相线接地状态的线上检测组件电连接，所述线上检测组件包括零序电流互感器和零序电压互感器，所述零序电流互感器和所述零序电压互感器均与所述信号采集器电连接。也就是说，在变压器出线侧上相线上还配置有零序电流传感器和零序电压传感器，通过零序电流传感器和零序电压传感器可综合分析判断变压器出线侧是否出现接地故障，当确定变压器出线侧相线上出现接地故障时，DSP信号处理器通过信号天线向报警终端发送报警信息。
所述报警终端包括壳体，所述壳体上设置有液晶显示屏、声光报警器以及信号收发天线，所述壳体内设置有控制器，所述控制器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与所述信号收发天线电连接，所述控制器分别与液晶显示屏和声光报警器电连接，所述控制器与4G短信告警模块电连接，所述4G短信告警模块与用户移动终端通讯连接。也就是说，可在控制室、巡检路口等位置安装报警终端，通过报警终端可实时接收室内电气设备、室外电气设备以及相线上故障报警信息，便于电力人员快速检修，同时报警终端接收到故障报警信息后通过4G短信告警模块向管理员发送告警提示短信，实现管理人员告警信息的及时获知。
实施例二
本申请还公开了一种变电站综合巡检系统的巡检方法，包括以下步骤：
S1、室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动，室内悬挂式巡检机器人获取室内电气设备仪表图像参数以及电气设备运行红外成像参数，根据电气设备仪表图像参数和电气设备运行红外成像参数分析判断电气设备是否运行异常，当室内电气设备运行异常时，室内悬挂式巡检机器人向报警终端发送报警信息；利用高清摄像头和第一红外成像探测器分别获取室内电气设备的仪表图像参数以及电气设备红外成像参数可判断室内电气设备是否运行正常，根据电气设备红外成像色温区与电气设备正常运行成像色温区比较分析差别度，当色温区差别度高于设定标准阈值时，MCU向报警终端发送报警信息。
S2、室外巡检机器人沿规划路线针对室外电气设备巡检获取电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数，根据室内电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数分析判断室外电气设备是否出运行异常，当室外电气设备运行异常时，室外巡检机器人向报警终端发送报警信息；利用磁场探测器和第二红外成像探测器分别探测巡检路径上的电气设备磁场分布以及电气设备运行红外成像参数，根据电气设备磁场分布情况以及电气设备运行成像图像可确定电气设备是否异常，并且可对异常点位精确定位，便于后续电力人员快速检修，当确定电气设备运行异常时，处理器通过信号发射天线向报警终端发送信息
S3、固定点位监测终端获取变压器出线侧三相线上零序电流参数以及零序电压参数，根据变压器出线侧三相线上零序电流和零序电压参数分析判断三相线是否出现接地故障，当出现接地故障时，固定点位监测终端向报警终端发送报警信息；在变压器出线侧上相线上还配置有零序电流传感器和零序电压传感器，通过零序电流传感器和零序电压传感器可综合分析判断变压器出线侧是否出现接地故障，当确定变压器出线侧相线上出现接地故障时，DSP信号处理器通过信号天线向报警终端发送报警信息
S4、根据步骤S1-S3，室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别获取的各项监测参数实时上传至子站主机，子站主机将获取电气设备运行监测参数通过加密处理后转发至厂站主机；各个监测区域的子站主机通过电力专用纵向加密装置对电力数据进行加密处理后通过4G/5G通讯网络转发至厂站主机，厂站主机将接收的各项电力数据上传至厂站服务器，厂站服务器可将电力数据上传至电网运维管理系统，便于综合管理区域电网正常运维检修。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种变电站综合巡检系统，其特征在于，包括若干个子站主机，若干个所述子站主机分别与电力专用纵向加密装置电连接，所述电力专用纵向加密装置通过无线通讯网络与网络交换机通讯连接，所述网络交换机与安全隔离装置电连接，所述安全隔离装置与厂站主机电连接，所述厂站主机与厂站服务器电连接；所述子站主机分别与室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监控终端通讯连接，所述室内悬挂式巡检机器人、所述室外巡检机器人以及所述固定点位监控终端均与报警终端通讯连接。
2.如权利要求1所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有行走齿轮和驱动马达，所述驱动马达的动力轴与所述行走齿轮相连接以用于驱动所述室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动；所述滑轨内设置有滑触线，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有滑触线取电触片，所述滑触线取电触片与所述滑触线相贴合，所述室内悬挂式巡检机器人内设置有AC-DC电源转换模块、DC-DC降压模块以及MCU，所述滑触线取电触片与所述AC-DC电源转换模块电连接，所述AC-DC电源转换模块与所述DC-DC降压模块电连接，所述DC-DC降压模块与所述MCU电连接，所述室内悬挂式巡检机器人上设置有检测组件，所述检测组件与所述MCU电连接，所述MCU通过RS485通讯总线与所述子站主机电连接，所述MCU与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。
3.如权利要求2所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述检测组件包括高清摄像头和第一红外成像探测器，所述高清摄像头和所述第一红外成像探测器分别与所述MCU的SPI接口电连接。
4.如权利要求1所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述室外巡检机器人包括行走电机和驱动轮，所述行走电机与所述驱动轮相连接，所述室外巡检机器上设置有电气设备探测组件，所述室外巡检机器人内设置有处理器，所述处理器分别与蓄电池、所述行走电机以及所述电气设备探测组件电连接，所述处理器与路径导航单元和路径规划单元通讯连接，所述处理器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接。
5.如权利要求4所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述电气设备探测组件包括磁场探测器和第二红外成像探测器，所述磁场探测器和所述第二红外成像探测器与所述处理器电连接；所述室内巡检机器人上还设置有避障雷达探测器，所述避障雷达探测器与所述处理器电连接。
6.如权利要求1所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述固定点位监测终端包括DSP信号处理器，所述DSP信号处理器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与信号收发天线电连接，所述DSP信号处理器与信号采集器电连接，所述信号采集器与用于检测三相线接地状态的线上检测组件电连接。
7.如权利要求6所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述线上检测组件包括零序电流互感器和零序电压互感器，所述零序电流互感器和所述零序电压互感器均与所述信号采集器电连接。
8.如权利要求1所述的一种变电站综合巡检系统，其特征在于，所述报警终端包括壳体，所述壳体上设置有液晶显示屏、声光报警器以及信号收发天线，所述壳体内设置有控制器，所述控制器与ZigBee通讯模块电连接，所述ZigBee通讯模块与所述信号收发天线电连接，所述控制器分别与液晶显示屏和声光报警器电连接，所述控制器与4G短信告警模块电连接，所述4G短信告警模块与用户移动终端通讯连接。
9.如权利要求1-8任意一项所述的一种变电站综合巡检系统的巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、室内悬挂式巡检机器人沿室内滑轨定向移动，室内悬挂式巡检机器人获取室内电气设备仪表图像参数以及电气设备运行红外成像参数，根据电气设备仪表图像参数和电气设备运行红外成像参数分析判断电气设备是否运行异常，当室内电气设备运行异常时，室内悬挂式巡检机器人向报警终端发送报警信息；
S2、室外巡检机器人沿规划路线针对室外电气设备巡检获取电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数，根据室内电气设备磁场分布参数以及电气设备红外成像参数分析判断室外电气设备是否出运行异常，当室外电气设备运行异常时，室外巡检机器人向报警终端发送报警信息；
S3、固定点位监测终端获取变压器出线侧三相线上零序电流参数以及零序电压参数，根据变压器出线侧三相线上零序电流和零序电压参数分析判断三相线是否出现接地故障，当出现接地故障时，固定点位监测终端向报警终端发送报警信息；
S4、根据步骤S1-S3，室内悬挂式巡检机器人、室外巡检机器人以及固定点位监测终端分别获取的各项监测参数实时上传至子站主机，子站主机将获取电气设备运行监测参数通过加密处理后转发至厂站主机。
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