CN208109265U - 一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统,包括现场监测装置和监控装置，所述现场监测装置包括监控杆、红外热像仪、微型气象站、云台、第一无线发射器、交换机，所述监控杆上端设置一横杆，所述横杆上设置所述云台、所述微型气象站和所述第一无线发射器，所述云台上固定设置防护罩，所述防护罩内设所述红外热像仪，所述监控杆上设置一控制箱，所述控制箱内设置所述交换机、电压转换器、继电器和开关；所述远程监控装置包括第二无线发射器、POE供电、视频服务器和计算机；所述第一无线发射器与所述第二无线发射器之间无线传输信息。本实用新型能够对变电设备进行实时监测，而且检测精度高、效率高。

Description

一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统

技术领域

本实用新型涉及高压变电设备检测设备技术领域，具体是一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统。

背景技术

高压变电设备长期工作运行在高电压、大电流的状态下，同时还受到日晒、雨淋、潮湿、高温和风尘等恶劣环境和自然条件的损害，容易发生设备的劣化和缺陷，甚至导致事故的发生。

目前，变电设备过热缺陷的检测大都采用手持式红外热像仪或者远程红外在线监测系统，手持式红外热像仪需要人工操作，费时费力且不能连续对变电设备进行监测，最重要的是不能做到真正实时在线，不能对设备进行全天候的监测；现有远程红外在线监测系统仅根据温度差异进行简单的自动判别，缺少智能的诊断专家系统，同时系统在自动巡检的过程中，由于受到机械传动和远距离拍摄造成的透射影响，在某一固定预置点前后多次拍摄的图像会在空间位置、内容、灰度等方面存在偏差，对监测数据产生较大影响，可能造成误判、错判或漏判。

公告号为CN 205123907 U的专利公开了一种视频变电检测仪，包括：移动设备以及检测主杆，在所述检测主杆上的顶端部设有一连接头，所述连接头上连接有一摄像设备，在所述摄像设备内设有无线收发模块，所述移动设备通过无线收发模块与所述摄像设备连接。该实用新型通过检测主杆可直接将摄像设备送至电塔上，由摄像设备进行摄像并通过无线收发模块发送至移动设备上，巡检人员即可从移动设备上直接观察到电塔的情况，简单快捷安全且精准，通过连接头的设置能够使得摄像设备更加灵活，角度可调，能够适用各种环境，能极大地提高巡检人员的工作效率以及安全问题。但是该实用新型不能实时对变电设备进行监测，而且费时费力，检测效率低。

发明内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术的不足，提供的一种能够对变电设备进行实时监测，而且检测精度高、效率高的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统,包括现场监测装置和监控装置，所述现场监测装置包括监控杆、红外热像仪、微型气象站、云台、第一无线发射器、交换机，所述监控杆上端设置一横杆，所述横杆上设置所述云台和所述微型气象站，所述监控杆顶部设置所述第一无线发射器，所述云台上固定设置防护罩，所述防护罩内设所述红外热像仪，所述监控杆上设置一控制箱，所述控制箱内设置所述交换机、电压转换器、继电器和开关，所述云台、所述红外热像仪、所述微型气象站、所述第一无线发射器均与所述交换机电性连接，所述交换机、所述电压转换器、所述继电器和所述开关依次电性连接；所述监控装置包括第二无线发射器、POE供电、视频服务器和计算机，所述第二无线发射器、所述POE供电、所述视频服务器和所述计算机依次电性连接；所述第一无线发射器与所述第二无线发射器之间无线传输信息。

优选的，所述第一无线发射器和所述第二无线发射器均为无线网桥。

优选的，所述第二无线发射器、所述POE供电、所述视频服务器和所述计算机依次通过RJ45线连接。

优选的，所述红外热像仪与所述第一无线发射器均通过RJ45线与所述交换机连接，所述微型气象站与所述云台均通过RS485/RJ45转换器与所述交换机连接，所述RS485/RJ45转换器设置在所述控制箱内。

优选的，所述监控杆采用八角锥度杆，所述监控杆底部设有法兰。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，针对变压器过热进行自动检测，以红外热像仪和微气象站为主要监测设备的现场监测装置，采用云台对红外热像仪进行多方位转动控制。红外热像仪温度灵敏度高、工作状态极其稳定；采用高精度云台，监控和分析诊断累计偏移误差小；红外热像仪与第一无线发射器均通过RJ45线与所述交换机连接，微型气象站与云台均通过RS485/RJ45转换器与交换机连接，端口转换设备转为遵循TCP/IP 协议的网络信号，用交换机汇集后通过第一无线网桥发送，在监控装置一端，配对的第二无线网桥将信号发送到计算机，计算机后台程序根据IP地址将数据分类处理：微型气象站环境数据存数据库，同时为红外热像仪热像分析提供辅助参数；红外热像仪图像数据保存文件，温度数据存数据库；巡航控制数据发送到云台；远程监控装置的第二无线发射器使用POE供电，只用一根网线就实现信号传输和设备供电。

另外，监控杆距离监控室距离远，而且中间有变压器、母线，避雷器、高压线龙门架、微波塔等高压设备和线路，信号线跑架空明线不安全，走电缆沟需要破路串防火墙施工难度大，采用无线网桥，传输距离远、信号稳定、参数配置方便,此外，高压变电站一般需要设置多个所述现场监测装置，多个现场监测装置均通过无线发射器与计算机传输数据，使得配备一台计算机即可完成整个高压变电站的数据收集，节省成本，而且工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型电路图；

图3是本实用新型实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步清楚阐述本实用新型的内容，但本实用新型的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1~2所示，一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统,包括现场监测装置和监控装置，所述现场监测装置包括监控杆1、红外热像仪2、微型气象站3、云台4、第一无线发射器5、交换机6，所述监控杆1上端设置一横杆7，所述横杆7上设置所述云台4和所述微型气象站3，所述监控杆1顶部设置所述第一无线发射器5，所述云台4上固定设置防护罩，所述防护罩内设所述红外热像仪2，所述监控杆1上设置一控制箱8，所述控制箱8内设置所述交换机6、电压转换器9、继电器10和开关11，所述云台4、所述红外热像仪2、所述微型气象站3、所述第一无线发射器5均与所述交换机6电性连接，所述交换机6、所述电压转换器9、所述继电器10和所述开关11依次电性连接；所述监控装置包括第二无线发射器12、POE供电13、视频服务器14和计算机15，所述第二无线发射器12、所述POE供电13、所述视频服务器14和所述计算机15依次电性连接；所述第一无线发射器5与所述第二无线发射器12之间无线传输信息。

具体的，所述第一无线发射器5和所述第二无线发射器12均为无线网桥。

所述第二无线发射器12、所述POE供电13、所述视频服务器14和所述计算机15依次通过RJ45线连接。

所述红外热像仪2与所述第一无线发射器5均通过RJ45线与所述交换机6连接，所述微型气象站3与所述云台4均通过RS485/RJ45转换器与所述交换机6连接，所述RS485/RJ45转换器设置在所述控制箱8内。

本实用新型实施例的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，安装包括以下步骤：（1）立杆地笼埋设，地笼与监控杆配套，根据地笼尺寸，在立杆位置挖坑、放置地笼、校准高度、浇筑混凝土。浇筑完毕注意保暖保湿，以便于混凝土凝固；（2）监控立杆，地笼埋置一周后，将定制好的监控杆起吊，沿着底面孔隙卡入地笼的地脚螺栓，加上垫片、螺栓后固定。室外支架主要考虑安装位置较高，距地面8米，并且安装点一侧有50万伏高压线。安装前需认真选取登高工具，采取防护措施；（3）布线取电，现场设备端从围墙另一侧的仓库取电，电线穿过套管接入监控杆底部，在控制箱位置穿出，接入控制箱，远程监控端无线网桥采用POE供电，电线和网线二合一，穿过套管接入控制室，在控制室穿过地板在监控端接入计算机。穿墙眼内先插套管再穿线，以加强对线缆的保护。用长钻头穿墙时确保墙体内没有电线。穿管、穿墙时将线缆头部用胶布缠好。室外孔眼用油泥堵实，以免漏雨；（4）现场设备安装和控制箱安装将云台、防护罩、红外热像仪、微型气象站、第一无线网桥吊装到监控杆的顶部，将控制箱用套箍固定，接好电源线和信号线。微气象用绝缘铜丝固定在横杆上，无线网桥用卡箍固定在监控杆顶部，为了检修方便以及线路安全，控制箱安装在距地面2.5米左右的位置，信号线和电源线通过软管接入控制箱左侧圆孔；（5）远程监控端安装，将第二无线网桥固定在远程监控端墙上，注意远程网桥辐射面与第一无线网桥辐射面在60度的扇形面内，中间没有明显的障碍物遮挡。远程监控端的网线一端接入第二无线网桥，一端接入POE供电的插座，插座出线接入计算机。至此设备安装完毕。

本实用新型中，红外热像仪和微型气象站采集的数据通过无线网桥传输到计算机后，采用改进的C-V模型算法进行数据处理，所述C-V模型由红外图像预处理模块，疑似过热区域提取模块，疑似过热区域温度判断模块，过热缺陷检测模块，和变电设备缺陷红外图谱数据库组成；

该图像输入到红外图像预处理模块，经过预处理，对图像进行颜色滤波，并转化为HSV模型并取S通道，得到特征比较明显的灰度图像；

将经过预处理的灰度图像输进疑似过热区域提取模块。具体地，接下来构造C-V模型算法的能量函数，在函数中引入局部拟合函数和高斯核函数，使得该算法不仅能够分割灰度不均匀的图像，而且能够缩短分割时间，同时使分割轮廓线更加光滑和完整。并加入了水平集函数，进行水平集拓扑优化，得到鲁棒的分割结果。在分割过程中，进行多次迭代，直到得到满意的分割结果为止；

经过疑似过热区域温度判断模块，找到图像的灰度值和温度之间的函数对应关系，实现了设备的最高温度、最低温度和平均温度的判断。结合变电设备缺陷红外图谱数据库的温度、正常红外图、缺陷红外图和缺陷类型等一系列信息，并根据“带电设备红外诊断应用规范”对于电力设备红外图像缺陷的判定进行分析处理，从而实现更精确的变电设备红外图像中过热缺陷自动检测；

针对传统的C-V模型算法不能分割灰度不均匀图像的缺点，本实用新型采用改进的C-V模型，此模型在传统C-V模型基础上，引入局部拟合函数和高斯核函数，保留了C-V模型全局优化的特性，同时有效地避免了重新初始化的过程，对图像边缘也更加敏感，使改进后的算法能够加快分割速度，而且分割轮廓更完整。能够有效地克服传统C-V模型在灰度不均匀和含有复杂背景时分割效果差的缺点。同时结合水平集函数来修正能量函数，运算时加入水平集拓扑优化，能够减少迭代次数，缩短分割时间，使分割轮廓线更加光滑和完整。不仅提高分割精度，也加快了计算速度，进而更准确的提取出疑似过热区域；

本实用新型的益处是适用变电设备过热缺陷自动检测，且检测精度和计算速度都较之前的模型有所提高。

实施例二

如图2~3所示，一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统,包括现场监测装置和监控装置，所述现场监测装置包括监控杆1、红外热像仪2、微型气象站3、云台4、第一无线发射器5、交换机6，所述监控杆1上端设置一横杆7，所述横杆7上设置所述云台4和所述微型气象站3，所述监控杆1顶部设置所述第一无线发射器5，所述云台4上固定设置防护罩，所述防护罩内设所述红外热像仪2，所述监控杆1上设置一控制箱8，所述控制箱8内设置所述交换机6、电压转换器9、继电器10和开关11，所述云台4、所述红外热像仪2、所述微型气象站3、所述第一无线发射器5均与所述交换机6电性连接，所述交换机6、所述电压转换器9、所述继电器10和所述开关11依次电性连接；所述监控装置包括第二无线发射器12、POE供电13、视频服务器14和计算机15，所述第二无线发射器12、所述POE供电13、所述视频服务器14和所述计算机15依次电性连接；所述第一无线发射器5与所述第二无线发射器12之间无线传输信息。

具体的，所述第一无线发射器5和所述第二无线发射器12均为无线网桥。

所述第二无线发射器12、所述POE供电13、所述视频服务器14和所述计算机15依次通过RJ45线连接。

所述红外热像仪2与所述第一无线发射器5均通过RJ45线与所述交换机6连接，所述微型气象站3与所述云台4均通过RS485/RJ45转换器与所述交换机6连接，所述RS485/RJ45转换器设置在所述控制箱8内。

所述红外热像仪2、所述微型气象站3所述云台4、所述第一无线发射器5均与所述电压转换器9通过电源线连接，用于为所述红外热像仪2、所述微型气象站3所述云台4、所述第一无线发射器5提供低压电源。

本实用新型实施例的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，与实施例一的不同之处在于：所述监控杆1采用八角锥度杆，所述监控杆1底部设有法兰16，与现浇的地脚螺栓连接稳固，保证特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统的安全运行。

本实用新型中，所述云台、所述红外热像仪、所述微型气象站、所述第一无线发射器均与所述交换机通过RJ45线连接，用于将数据和控制信号转为遵循TCP/IP 协议的网络信号，使用交换机汇集后通过无线网桥发送，便于提高通信传输速率，所述云台、所述红外热像仪、所述微型气象站、所述第一无线发射器均与所述控制箱内的电压转换器通过电源线连接，电压转换器为其提供低压电源，RJ45线和电源线缠绕在一起，布线方便，从云台到防护管，穿墙，走室内线槽，进入电缆沟，出电缆沟，进电缆夹层，信号线进工控机，电源线进馈线柜并分出一路进工控机和显示器。信号线采用室外型、防水、有屏蔽层的双绞线。电源线采用室外型、防水、双绝缘层的2.5～4平方电线。

另外，监控杆距离监控室距离远，而且中间有变压器、母线，避雷器、高压线龙门架、微波塔等高压设备和线路，信号线跑架空明线不安全，走电缆沟需要破路串防火墙施工难度大，采用无线网桥，传输距离远、信号稳定、参数配置方便,此外，高压变电站一般需要设置多个所述现场监测装置，多个现场监测装置均通过无线发射器与计算机传输数据，使得配备一台计算机即可完成整个高压变电站的数据收集，节省成本，而且工作效率高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统,包括现场监测装置和监控装置，其特征在于：所述现场监测装置包括监控杆、红外热像仪、微型气象站、云台、第一无线发射器、交换机，所述监控杆上端设置一横杆，所述横杆上设置所述云台和所述微型气象站,所述监控杆顶部设置所述第一无线发射器，所述云台上固定设置防护罩，所述防护罩内设所述红外热像仪，所述监控杆上设置一控制箱，所述控制箱内设置所述交换机、电压转换器、继电器和开关，所述云台、所述红外热像仪、所述微型气象站、所述第一无线发射器均与所述交换机电性连接，所述交换机、所述电压转换器、所述继电器和所述开关依次电性连接；所述监控装置包括第二无线发射器、POE供电、视频服务器和计算机，所述第二无线发射器、所述POE供电、所述视频服务器和所述计算机依次电性连接；所述第一无线发射器与所述第二无线发射器之间无线传输信息。

2.如权利要求1所述的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，其特征在于：所述第一无线发射器和所述第二无线发射器均为无线网桥。

3.如权利要求2所述的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，其特征在于：所述第二无线发射器、所述POE供电、所述视频服务器和所述计算机依次通过RJ45线连接。

4.如权利要求3所述的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，其特征在于：所述红外热像仪与所述第一无线发射器均通过RJ45线与所述交换机连接，所述微型气象站与所述云台均通过RS485/RJ45转换器与所述交换机连接，所述RS485/RJ45转换器设置在所述控制箱内。

5.如权利要求4所述的特高压变电设备过热缺陷自动检测与预警系统，其特征在于：所述监控杆采用八角锥度杆，所述监控杆底部设有法兰。