CN112857584B - 一种变电站架空线路温升监控*** - Google Patents

一种变电站架空线路温升监控*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种变电站架空线路温升监控***,包括:环境温度传感器、红外热像无人机、数据采集箱和温升监控终端;所述环境温度传感器设置在架空线路的监测节点上,用于获取监测节点的环境温度;所述温升监控终端包括成像建模单元和故障定位单元;所述数据采集箱接收环境温度传感器和红外热像无人机的数据并上传至温升监控终端。本发明利用红外成像测温技术灵敏度高数据可靠;并借助无人机获取红外成像,不限于环境因素影响,应用范围广泛,而且无需停电检测、不直接接触安全系数更高;建立变电站架空线路测温的三维虚拟场景,使得监控方面更加直观。

Description

一种变电站架空线路温升监控***
技术领域
本发明属于变电站维护技术领域,具体涉及一种变电站架空线路温升监控***。
背景技术
变电站220kV、110kV线路架空出线套管距离地面较高,在日常运行过程中,出线套管的通流或导磁部位会产生致热效应。正常情况下,致热效应不会影响设备的安全运行。但若发生螺栓紧固程度、导电膏涂抹不均匀、绝缘老化及局部放电、高压泄露等故障引起的温升问题,会导致导电部件的联结、接触点,导致负载电流作用在导电电阻上,产生局部过热,可能会威胁电网安全稳定运行。
变电站架空线路的温升问题无法通过人工的手段进行有效监测,目前通过固定的温度传感器进行温度检测的方式,容易造成遗漏,且架空线路纵横交错,增设众多传感设备加重了变电站的维护工作。
发明内容
针对现有技术的上述不足,本发明提供一种变电站架空线路温升监控***,以解决上述技术问题。
本发明提供一种变电站架空线路温升监控***,包括:环境温度传感器、红外热像无人机、数据采集箱和温升监控终端;所述环境温度传感器设置在架空线路的监测节点上,用于获取监测节点的环境温度;所述温升监控终端包括成像建模单元和故障定位单元;所述数据采集箱接收环境温度传感器和红外热像无人机的数据并上传至温升监控终端;
所述红外热像无人机用于在到达预设的接收点时,接收架空线路向外辐射的红外热线来获取监测节点的红外热线图像,所述接收点为监测节点所在线路的垂直方向上且能接收最佳红外热线的位置;
所述红外热像无人机上还设有GPS定位模块,用于记录红外热像无人机到达接收点时的坐标信息;
所述数据采集箱用于根据接收点的坐标信息以及预设的接收点与监测节点的距离计算监测节点的GPS坐标,并整合监测节点的GPS坐标和红外热线图像以及环境温度作为三维虚拟场景的成像数据;
所述成像建模单元用于根据所述三维虚拟场景的成像数据,通过3D建模生成变电站架空线路的三维虚拟场景;
所述故障定位单元用于将监测温度高于环境温度且超出预设范围的监测节点判定为产生热效应的故障节点,并在三维虚拟场景中对所述故障节点进行着色渲染。
进一步的,所述红外热像无人机设置有三个等距的红外热像探头,处于中间位置红外热像探头在到达所述接收点时,三个红外热像探头同时获取监测节点的红外热线图像。
进一步的,所述成像建模单元还用于根据监测节点的三张红外热线图像和GPS坐标绘制监测节点三维空间立体图像,并将环境温度作为三维空间背景,通过对多个监测节点进行3D建模生成变电站的三维虚拟场景。
进一步的,所述红外热像无人机上设有螺旋传感器,用于记录无人机扫描时的空间移动信息。
进一步的,所述温升监控终端还包括:路径预设单元,用于对架空线路进行分段式监测,每段架空线路设置一个节点,将能够达到理想成像的节点设置为架空线路监测节点,并根据无人机扫描监测节点的空间移动信息设置无人机的最优巡检路径。
进一步的,所述***还包括:报警单元,用于将故障节点的GPS坐标发送给维护部门的工作人员。
进一步的,所述***还包括:3D成像显示大屏,用于实时显示变电站架空线路的三维虚拟场景。
进一步的,所述***还包括:无人机操控终端,用于远程操纵无人机的运动轨迹。
本发明的有益效果在于,
本发明提供的一种变电站架空线路温升监控***,利用红外成像测温技术灵敏度高数据可靠;并借助无人机获取红外成像,不限于环境因素影响,应用范围广泛,而且无需停电检测、不直接接触安全系数更高;建立变电站架空线路测温的三维虚拟场景,使得监控方面更加直观;同时与环境温度进行对比,得到的数据更加准确,从而为及时消缺抢得时间,提高了电网线路运行的可靠性。
此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。
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,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例的***的结构示意图;
图2是本申请一个实施例的***的结构示意图;
图3是本申请一个实施例的***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1所示,本申请实施例提供一种变电站架空线路温升监控***,包括:环境温度传感器、红外热像无人机、数据采集箱和温升监控终端;所述环境温度传感器设置在架空线路的监测节点上,用于获取监测节点的环境温度,所述温升监控终端包括成像建模单元和故障定位单元;所述数据采集箱接收环境温度传感器和红外热像无人机的数据并上传至温升监控终端。
(1)为实现3D成像效果的虚拟场景,本实施例在红外热像无人机上设置三个红外热像探头来扫描变电站架空线路,通过三个相同的红外热像探头获取同一监测节点且不同方向的三张红外热线图像;每个监测节点对应一个接收点,所述红外热像无人机停驻在接收点后开始工作,所述接收点为在监测节点的线路垂直方向上且能接收最佳红外热线的位置,获取红外热像探头产品的最佳测量距离,在监测节点的线路上达到最佳测量距离的位置即为无人机的接收点;
当红外热像无人机到达接收点时,三个红外热像探头通过接收架空线路向外辐射的红外热线,获取三张红外热线图像,此时的红外热线图像为二维平面图像。本申请设置三个红外热像探头,能够使红外线更大范围的覆盖架空线路。
(2)红外热像无人机还设置GPS定位模块记录扫描时无人机到达接收点时的坐标信息,以及设置螺旋传感器记录无人机的空间移动信息,方便对于无人机的行驶轨迹进行追踪,有利于后续巡检路径的设置,且获取无人机的坐标信息有利于不同区域的变电站架空线路三维虚拟场景的信息对比和成像整合。
(3)本实施例设置数据采集箱,一方面采集环境温度传感器的数据,并进行环境温度数据的处理及上传,通过计算热敏电阻靠近电源一端的电压与所述热敏电阻远离电源的一端的电压的比值,预设所述比值与温度的对应关系,根据实时比值确定所述热敏电阻所处的环境的实时温度;第二方面数据采集箱还用于将红外线无人机采集的数据进行上传,包括:红外热线图像以及无人机的空间移动信息;第三方面,所述数据采集箱用于根据无人机达到接收点时接收点的坐标信息,以及预设的接收点与监测节点的距离,即接收最佳红外热线的位置,计算监测节点的GPS坐标,整合GPS坐标和红外热线图像以及环境温度作为三维虚拟场景的成像数据,并以监测节点建立对应关系。
(4)在变电站的监控中心设置温升监控终端,温升监控终端的成像建模单元能够基于监测节点的三张红外热线图像和GPS坐标绘制监测节点三维空间立体图像,并将环境温度作为三维空间背景,通过对多个监测节点进行3D建模生成变电站的三维虚拟场景;对架空线路设置多个监测节点,同时保证所有监测节点能够覆盖整个变电站的架空线路,汇总多个监测节点的三维虚拟场景得到整个变电站架空线路的三维虚拟场景。
(5)本申请采用与环境温度进行对比的方式,确定产生致热效应而导致温度升高的故障部位,故本申请按照区域分段划分架空线路,每个区域的监测节点上设置环境温度传感器采集环境实时温度,所述环境温度传感器内设置热敏电阻,当架空线路温度高于环境温度且超出预设范围时,则表示该部位存在引起致热效应的故障。在本实施例中,确定产生致热效应的方法为:监测温度超过环境温度,且超出的范围达到能够触发热效应的阈值,若环境温度为24摄氏度,正常情况下架空线路会因为电缆吸热在24摄氏度以上,设置预设范围为3摄氏度,当监测节点的温度达到30摄氏度时,超过环境温度,且超出预设范围,则判断产生致热效应。
(6)故障定位单元将引起致热效应的监测节点进行故障定位,并在三维虚拟场景中对故障定位的线路部位进行着色渲染,方便工作人员直观地观察;报警单元将引起致热效应的监测节点的GPS坐标发送给维护部门的工作人员,以方便相关工作人员及时进行故障修复,维护变电站架空线路的正常运行。
(7)本发明对架空线路进行分段式监测,每段架空线路设置一个节点,由于三个红外热像探头等距安装,故节点应设在该段线路的中间位置,路径预设单元获取成像建模单元的数据,并进行多次实验和分析,将能够达到理想成像的节点设置为当前架空线路监测节点,并根据无人机扫描监测节点的空间移动信息设置无人机的最优巡检路径,即最优巡检路径能够以最短的时间获取得到该变电站架空线路的三维成像的红外热线图像,并将所述最优巡检路径设置为无人机在当前架空线路的工作路径,当无人机巡检到该架空线路时,便按照最优巡检路径行驶。
实施例2
如图2所示,本申请实施例提供一种变电站架空线路温升监控***,本实施例在实施例1的基础上增加了:3D成像显示大屏,通过大屏实时显示变电站架空线路的三维虚拟场景,直观清晰的展示变电站架空线路的温升情况。
实施例3
如图3所示,本申请实施例提供一种变电站架空线路温升监控***,本实施例在实施例2的基础上增加了:无人机操控终端,用于远程操纵无人机的运动轨迹,用于特殊情况下或特殊要求下工作人员远程操控无人机进行红外热像扫描。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种变电站架空线路温升监控***,其特征在于,包括:环境温度传感器、红外热像无人机、数据采集箱和温升监控终端;所述环境温度传感器设置在架空线路的监测节点上,用于获取监测节点的环境温度;所述温升监控终端包括成像建模单元和故障定位单元;所述数据采集箱接收环境温度传感器和红外热像无人机的数据并上传至温升监控终端;
所述红外热像无人机用于在到达预设的接收点时,接收架空线路向外辐射的红外热线来获取监测节点的红外热线图像,所述接收点为监测节点所在线路的垂直方向上且能接收最佳红外热线的位置;
所述红外热像无人机上还设有GPS定位模块,用于记录红外热像无人机到达接收点时的坐标信息;
所述数据采集箱用于根据接收点的坐标信息以及预设的接收点与监测节点的距离计算监测节点的GPS坐标,并整合监测节点的GPS坐标、红外热线图像以及环境温度作为三维虚拟场景的成像数据;所述成像建模单元用于根据所述三维虚拟场景的成像数据,通过3D建模生成变电站架空线路的三维虚拟场景;
所述故障定位单元用于将监测温度高于环境温度且超出预设范围的监测节点判定为产生热效应的故障节点,并在三维虚拟场景中对所述故障节点进行着色渲染。
2.根据权利要求1所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述红外热像无人机设置有三个等距的红外热像探头,处于中间位置红外热像探头在到达所述接收点时,三个红外热像探头同时获取监测节点的红外热线图像。
3.根据权利要求2所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述成像建模单元还用于根据监测节点的三张红外热线图像和GPS坐标绘制监测节点三维空间立体图像,并将环境温度作为三维空间背景,通过对多个监测节点进行3D建模生成变电站的三维虚拟场景。
4.根据权利要求1所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述红外热像无人机上设有螺旋传感器,用于记录无人机扫描时的空间移动信息。
5.根据权利要求4所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述温升监控终端还包括:路径预设单元,用于对架空线路进行分段式监测,每段架空线路设置一个节点,将能够达到理想成像的节点设置为架空线路监测节点,并根据无人机扫描监测节点的空间移动信息设置无人机的最优巡检路径。
6.根据权利要求1所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述***还包括:报警单元,用于将故障节点的GPS坐标发送给维护部门的工作人员。
7.根据权利要求1所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述***还包括:3D成像显示大屏,用于实时显示变电站架空线路的三维虚拟场景。
8.根据权利要求1所述的变电站架空线路温升监控***,其特征在于,所述***还包括:无人机操控终端,用于远程操纵无人机的运动轨迹。
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