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解決方案Solution
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行業(yè)背景資料
國家電網(wǎng)的建設(shè)維護(hù)關(guān)系到國家能源安全和國民的經(jīng)濟(jì)命脈“十三五”期間我國電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模已躍居世界首位，目前已經(jīng)建成的六大跨省區(qū)電網(wǎng)輸電線路總長度超過了115萬千米，500kV及以上的輸電線路也成為各區(qū)電網(wǎng)輸電主力。
我國的國土資源遼闊，地形相對復(fù)雜、丘陵較多、平原較少，加上氣象條件復(fù)雜多變的因素，給跨區(qū)電網(wǎng)和超高壓輸電線路工程建成之后的維護(hù)與保養(yǎng)造成巨大難度，僅僅依靠現(xiàn)有的檢查手段和常規(guī)測試并不能滿足經(jīng)濟(jì)的要求，也不能達(dá)到快捷的效果。無人機(jī)技術(shù)的運用，能夠很好的完成電力巡檢和建設(shè)規(guī)劃任務(wù)，近幾年得到了電力企業(yè)的認(rèn)可及大規(guī)模應(yīng)用。
方案需求資料
關(guān)鍵設(shè)備老化供電公司基礎(chǔ)設(shè)施逐漸老化,停電、持續(xù)低壓的風(fēng)險與日益增加，持續(xù)低壓是指電力供應(yīng)中的電壓下降，如此命名是因為低壓通常導(dǎo)致燈光的亮度變暗，供電公司還面臨著代價昂貴的計劃外維護(hù)和成本飆升等問題。
外部發(fā)熱故障：
它以局部過熱的形態(tài)向其周圍輻射紅外線，各種裸露接頭、連接體的熱故障，其紅外熱圖顯現(xiàn)出以故障點為中心的熱場分布。所以，從設(shè)備的熱圖中可直觀地判斷是否存在熱故障，根據(jù)溫度分布可以準(zhǔn)確地確定故障的部位及故障嚴(yán)重程度。
內(nèi)部發(fā)熱故障：
它的發(fā)熱過程一般較長，且為穩(wěn)定發(fā)熱，與故障點接觸的固體、液體和氣體，形成熱傳導(dǎo)、對流和輻射，并以這樣的方式將內(nèi)部故障所產(chǎn)生的熱量不斷地傳遞至設(shè)備外殼，從而改變設(shè)備外表面的熱場分布情況。
電力生產(chǎn)包括發(fā)電廠內(nèi)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及輸配電環(huán)節(jié)。這兩個環(huán)節(jié)的低效導(dǎo)致電力產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能難以提高，事故時有發(fā)生。
方案概述
如何解決電力線路檢測的精度和效率，一直是困擾電力行業(yè)的重大難題。 日常巡檢任務(wù)艱巨,除了復(fù)雜地形挑戰(zhàn)外，巡檢人員還要與多變的氣象條件作斗爭，工作面臨著極大的危險隱患，同時工作效率也難以得到重大提升。
使用紅外熱像儀，無論白天黑夜均可隨時檢測出遠(yuǎn)程監(jiān)控站中的潛在設(shè)備故障與安全隱患，由此帶來的凈效應(yīng)即可靠性提升，成本下降。
線路巡檢
通過無人機(jī)上線作業(yè)，電力部門相關(guān)人員可以清楚判斷對于一些重要的部件是否受到損壞保證輸電線路的安全，保障居民的用電。除正常巡檢和特殊巡檢，還可將無人機(jī)應(yīng)用在電網(wǎng)災(zāi)后故障巡檢。當(dāng)災(zāi)害導(dǎo)致道路受阻、人員無法巡檢時，無人機(jī)可以發(fā)揮替代作用，開展輸電線路巡查，準(zhǔn)確定位桿塔任務(wù)，且視角寬廣，能最大限度避免“盲點”。無人機(jī)巡檢提高了電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的情況下迅速完成，比人工巡線效率高出40陪。
電力無人機(jī)還可搭載可見光、紅外成像儀、紫外成像儀、光電吊艙等任務(wù)設(shè)備作業(yè)，紅外成像儀能夠通過溫度異常變化對比值，發(fā)現(xiàn)隱蔽性較強(qiáng)的發(fā)熱故障點，紫外成像儀能夠利用電暈和表面局部放電的產(chǎn)生和增強(qiáng)間接評估運行設(shè)備的絕緣狀況和及時發(fā)現(xiàn)絕緣設(shè)備的缺陷。
線路排障
電力無人機(jī)已經(jīng)申請國家專利，機(jī)身通過內(nèi)置機(jī)械手，可快速排除電線上的各類異物，并可實現(xiàn)帶電環(huán)境下的即時排障。利用無人機(jī)在電力系統(tǒng)中排障巡檢線路，有效的降低了電力企業(yè)的成本預(yù)算，還提高了電力巡檢工作的效率，相比傳統(tǒng)人工排障更加便捷安全，成為了保障電力系統(tǒng)正常運行的國之重器！
無人機(jī)就可以近距離地測試高壓線溫度。“高壓線壓接部分由圓管接到一起，接觸不好就容易發(fā)熱，所以需要用紅外線測溫。”無人機(jī)采用FLIR紅外熱像儀以后，電力巡線將不再翻山越嶺，爬高上低，望遠(yuǎn)鏡也將“退休”。
原理定點巡檢
熱成像的第一條原理是·很多組件在故障發(fā)生前受熱，溫度升高”，其次，每個物體都發(fā)射肉眼無法察覺的紅外光譜熱輻射，第三，紅外熱像儀將這種輻射轉(zhuǎn)化為清晰的熱圖像，從圖像中可以讀出溫度值，這種非接觸式熱數(shù)據(jù)可實時顯示在監(jiān)測器上，也可以發(fā)：送到數(shù)字存儲裝置中以便進(jìn)行分析。
紅外熱像儀無需光線即可生成圖像，能夠在設(shè)備過熱或隔熱層：
破損導(dǎo)致故障前偵測到熱點，紅外熱像儀可安裝在全天候殼體內(nèi)，
置于方位／俯仰云臺之上，以檢測變電站大片區(qū)域，由于佳訊具有各種不同焦距的鏡頭選件，選擇范圍廣泛，因此，這些紅外熱像
儀支持全天候24/7監(jiān)測各個位置。
紅外熱像儀識別電氣組件及周圍環(huán)境（如天空或云）的熱信息中存在的溫差，并相互對比相同組件的溫度值，內(nèi)置邏輯內(nèi)存和數(shù)據(jù)通信允許熱像儀使用用戶定義的設(shè)置對比圖像中的溫度值，并把溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至中央監(jiān)測站進(jìn)行趨勢分析，觸發(fā)警報，生成異常報告，紅外熱像儀甚至能通過觸發(fā)電子郵件信息通知遠(yuǎn)程辦：公室內(nèi)的設(shè)備管理人員發(fā)生了異常現(xiàn)象，因此，紅外熱像儀是變電站設(shè)備無人值守監(jiān)控時的理想之選。
概述定點巡檢
紅外熱像常用檢測分析方法
1)表面溫度判斷方法。根據(jù)測得的設(shè)備表面溫度值，對照有關(guān)電力設(shè)備檢測規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，可以確定一部分電流致熱型設(shè)備的缺陷。
2)相對溫差判斷法。電力設(shè)備在正常運行時都會發(fā)出一定熱量，而這種熱量按設(shè)計要求是允許的。若用熱像儀對全部運行設(shè)備進(jìn)行掃描檢查時，發(fā)現(xiàn)存在異常溫度點，然后對溫度異常的部位進(jìn)行重點檢測，測出異常點的溫度。為了判斷是否為故障，應(yīng)將異常點溫度與正常運行時的溫度進(jìn)行比較，同時考慮周圍環(huán)境條件的影響，最后根據(jù)設(shè)備的相對溫差以及是否超出規(guī)定值，來確定設(shè)備故障與否。
3)同類比較法。包括：三相之間的橫向比較和相同各部位的縱向比較。
三相之間溫度比較 ：
在發(fā)電、輸電、變電、供電回路中，大部分以三相形式輸送電能，用于三相連接的金屬材料是相同的，一般講三相上升的溫度是均衡的，則設(shè)備正常運行。當(dāng)三相中的某一相或兩相出現(xiàn)溫度過高現(xiàn)象，可以判定溫度高的相存在缺陷，圖13是平果變電站中壓套管B相溫度異常，用熱像儀檢測時的熱圖像。其連接處可能存在松動、生銹，使其接觸電阻增加，引起電流過大，導(dǎo)致故障。而電流大又會導(dǎo)致接觸電阻增大勢必形成惡性循環(huán)，出現(xiàn)嚴(yán)重后果。
同一部件的溫度比較
同一部件的材料、流過的電流都相同，正常情況下整個部件上升的溫度應(yīng)該是一樣的。然而由于某些產(chǎn)品由于材質(zhì)上存在缺陷，如材料存在雜質(zhì)、氣泡，使材料特性發(fā)生變化，當(dāng)電流通過時，會產(chǎn)生不同的熱量，表現(xiàn)出部件局部發(fā)熱。如絕緣子串的局部發(fā)熱，避雷器的局部發(fā)熱，導(dǎo)線電纜的局部發(fā)熱等。
4)熱圖譜分析法。根據(jù)同類設(shè)備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱圖譜的差異來判斷設(shè)備是否正常。
5)檔案分析法。分析同一設(shè)備在不同時期的檢測數(shù)據(jù)(例如溫升、相對溫差和熱譜圖)，找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢和變化速率，以判斷設(shè)備是否正常。
6）運行負(fù)荷比較法。
系統(tǒng)設(shè)備運行時的溫度和運行負(fù)荷有著直接關(guān)系，眾所周知，電流越大，持續(xù)時間越長，設(shè)備累積的溫度越高。當(dāng)用紅外熱像儀進(jìn)行檢測時，發(fā)現(xiàn)設(shè)備某個部件，或線路的某一相溫度出現(xiàn)異常，這時要檢查設(shè)備運行負(fù)荷的大小，來判斷設(shè)備是否會出現(xiàn)故障。若當(dāng)時負(fù)荷已很大，而發(fā)熱部件溫度又不是很高，則不會發(fā)生故障。反之，當(dāng)檢測時，負(fù)荷很小，設(shè)備部件已發(fā)熱，那么一當(dāng)負(fù)荷增加，發(fā)熱部件的溫度會急劇增加，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生。所以測試時，一定要注意設(shè)備運行的負(fù)荷大小，然后再診斷系統(tǒng)和設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。
２.儀器前端測溫技術(shù)
可單獨工作，由前端熱像儀完成所有測溫工作，將紅外圖像及原始測溫數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒅行幕颥F(xiàn)場工作站，無信號壓縮、信號無損失、抗干擾性強(qiáng)，保證測溫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性。
３.全實時圖像，圖像無延時現(xiàn)象
圖像幀率為每秒25幀，完全實時圖像，不會出現(xiàn)圖像停頓、圖像滯后以及跳躍感。避免了在操作人員進(jìn)行云臺轉(zhuǎn)動控制和鏡頭焦距調(diào)節(jié)過程中，出現(xiàn)圖像滯后導(dǎo)致調(diào)節(jié)及觀測困難的情況。
4.測溫快速、精確，均勻性好
在隨著場景的變換過程中，系統(tǒng)總是在瞬間就能得到觀察到的場景所有溫度，圖像均勻性高，不會因為場景的變化而產(chǎn)生測溫的差異。
5.系統(tǒng)具有良好的標(biāo)準(zhǔn)性、開放性、集成性、安全性、可擴(kuò)充性及可維護(hù)性
可根據(jù)需要方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)逐級匯接，增減各類站級前端設(shè)備等；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，軟件操作方便。
6. 24小時全天候監(jiān)測，無需任何光源，零照度、透煙霧、透水霧監(jiān)測；IP66高防護(hù)等級，可在惡劣天氣下正常運行
系統(tǒng)能在惡劣的氣候環(huán)境中正常工作，具有超強(qiáng)的低溫環(huán)境防護(hù)，以及抗高溫、高濕度的性能。無論是刮風(fēng)下雨，酷熱潮濕，還是低溫寒冷，都可以實現(xiàn)不間斷自動監(jiān)測，保證在北方嚴(yán)寒地區(qū)以及南方的高溫酷熱地區(qū)的輸變電設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測正常進(jìn)行。
高壓檢測
通常利用紅外熱像儀來檢查電力變壓器。可將散熱片溫度與高壓連接件的溫度相比，從而在必要時采取措施，避免問題真正發(fā)生。利用紅外熱像儀檢查的高壓設(shè)備包括斷路器、開關(guān)設(shè)備和高壓輸電線。紅外圖像上清晰顯示潛在問題。一些變電站組件發(fā)出的熱信號前兆，這些組件包括：變壓器（油位與泵運轉(zhuǎn)）有載分接開關(guān)（油位、其他內(nèi)部故障點）隔熱襯套（油位與連接不良）·支座絕緣體（水汽、污染退化）·避雷針（金屬氧化物磁盤降解）·斷路器（油泄漏或SF6泄漏）·機(jī)械連接斷開（連接不良、污染）·控制柜（風(fēng)扇、泵和其他組件磨損）·電池
.
高壓電氣設(shè)備在發(fā)生故障前通常受熱溫度升高．使用紅外熱像儀不斷監(jiān)測高壓設(shè)備，可避免代價昂貴的故障發(fā)生
低壓檢測
紅外熱像儀常用于電氣檢查。電氣連接松脫時，電流受阻，于是可能導(dǎo)致溫度增加。這種情況可導(dǎo)致部件故障，進(jìn)而可能導(dǎo)致計劃外停機(jī)和人身傷害。此外，故障發(fā)生前，電網(wǎng)效率變低，電能便致使熱量產(chǎn)生，進(jìn)而出現(xiàn)不必要的損失。
這些監(jiān)測系統(tǒng)使用先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)控制方法與數(shù)字通信，能夠?qū)收宵c做出預(yù)測檢測和快速響應(yīng)，從而降低維護(hù)成本故障率，減少停電現(xiàn)象發(fā)生，提高生產(chǎn)力，舉例為證，一家大型供電公司發(fā)現(xiàn)變電站變壓器上的連桿襯套紅熱，維修僅花費了9000元，該公司設(shè)立熱成像項目之前，類似問題曾導(dǎo)致故障發(fā)生，花費卻超過18萬。
關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測
紅外熱像系統(tǒng)可以對關(guān)鍵位置進(jìn)行全天候不間斷監(jiān)控。通過設(shè)置溫度值可在關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測到設(shè)置溫度值時發(fā)出報警,同時可見光可查看具體細(xì)節(jié)。溫度是反映系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要指標(biāo)之一，通過監(jiān)控設(shè)備表面的溫度分布，即時了解設(shè)備的工作狀態(tài)，一旦系統(tǒng)溫度異常，立即報警，避免事故發(fā)生。
其它應(yīng)用領(lǐng)域
隨著居民生活水平的迅速提高，用電需求持續(xù)增加，發(fā)電廠、變電站、鐵塔及高壓輸電線路被大量建設(shè)。電力現(xiàn)場作業(yè)具有移動性、突發(fā)性、緊急性強(qiáng)的特點，公司集控中心、值長、安檢部門需要隨時了解一線作業(yè)人員的工作情況。為了提高生產(chǎn)效益，少人或無人值守模式在電力系統(tǒng)得到大力推廣，網(wǎng)絡(luò)化、無線化、遠(yuǎn)程監(jiān)控是當(dāng)前監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的主要方向。
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