新型智能巡檢頭盔的研發(fā)與應(yīng)用

引言

隨著電力系統(tǒng)自動化程度的不斷提高,電力巡檢設(shè)備更加趨于智能化、微型化。高壓電氣設(shè)備狀態(tài)檢測一直是電力系統(tǒng)檢測工作的重點。傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在勞動強(qiáng)度大、工作效率低、檢測質(zhì)量分散、檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、手段單一等缺點,隨著巡視的工作量越來越大,人工巡檢的到位率、及時性、準(zhǔn)確度均無法保證。因此,在事故發(fā)生之前如果能準(zhǔn)確地得知現(xiàn)場各電力設(shè)備的溫度分布以及絕緣缺陷局部放電點定位情況,也就掌握了絕大多數(shù)電力設(shè)備的運(yùn)行狀況。

目前,電力設(shè)備紅外熱成像檢測方式主要包含便攜式紅外熱成像儀檢測和固定式紅外熱成像檢測兩種。采用便攜式紅外檢測裝置和固定式紅外檢測裝置都存在一些問題。例如,運(yùn)檢人員通過固定安裝的紅外熱成像檢測裝置來監(jiān)控電力設(shè)備的運(yùn)行情況,從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程端人工診斷決策。但是由于紅外檢測裝置的位置固定,難免存有死角。便攜式紅外檢測裝置由于其只能檢測發(fā)熱故障的特性,不能同時檢測電氣設(shè)備的絕緣缺陷定位等故障問題,其雖然便攜,但巡檢工人往往需要持續(xù)托舉紅外成像儀進(jìn)行巡視檢測,長時間會存在疲勞、用戶體驗不好等缺點。同時目前大部分的超聲波局部放電檢測設(shè)備,原理為將超聲波局部放電信號通過頻譜偏移至可聽頻率范圍,再通過耳機(jī)接入巡檢工人耳朵,通過聽覺來對局部放電點進(jìn)行搜索,該方式往往不能對真正放電點進(jìn)行有效的定位和檢測。

本文所述的新型智能巡檢頭盔結(jié)合紅外成像和超聲局部放電兩種傳感,將超聲放電信息融合疊加于紅外熱成像視頻流中,可以達(dá)到同時檢測放電和發(fā)熱兩種故障的效果,大幅提升了巡檢效率。

1設(shè)備采用技術(shù)簡介

1.1設(shè)備溫度信息采集

我們?nèi)搜勰軌蚋惺艿降目梢姽獠ㄩL為0.38～0.78Lm。通常我們將比0.78Lm長的電磁波稱為紅外線。自然界中,一切物體都會輻射紅外線,因此利用探測器測定目標(biāo)本身和背景之間的紅外線差,可以得到不同的紅外圖像,稱為熱圖像。同一目標(biāo)的熱圖像和可見光圖像是不同的,它不是人眼所能看到的可見光圖像,而是目標(biāo)表面溫度分布圖像,或者說,紅外熱圖像是人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布,變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。通過這個熱圖像,就可以看到各個設(shè)備的表面溫度情況。

1.2超聲波局部放電檢測

設(shè)備超聲波局部放電信息通過核心控制器內(nèi)部的AD數(shù)據(jù)采集接口進(jìn)行采集,控制器將診斷結(jié)果的信息實時推送至LCos顯示器,同時用戶也可以按鍵選擇是否對超聲波的局部放電信號進(jìn)行存儲。

1.3LC0S虛擬投影顯示器

LCos成像技術(shù),顯示分辨率為300×224:使用cortex-M4內(nèi)核處理器,運(yùn)行于180MHz頻率下,功耗不高于380mw。產(chǎn)品利用光學(xué)透鏡將LCos所顯示的圖像變焦到3m處,再通過棱鏡變換光路,使虛擬的圖像呈現(xiàn)在眼前。

2設(shè)備整體介紹及核心技術(shù)應(yīng)用

2.1設(shè)備實現(xiàn)原理

電力檢修、試驗、巡檢及其他作業(yè)過程中電子化數(shù)據(jù)錄入、現(xiàn)場超聲波傳感數(shù)據(jù)及紅外熱成像圖像采集,采用傳統(tǒng)的紅外成像儀、超聲波局部放電檢測傳感器、PDA平板電腦的方式,需要作業(yè)人員中斷正在進(jìn)行的工作進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入或采集,嚴(yán)重影響作業(yè)過程。而電力智能巡檢設(shè)備作為安全帽可附加的附屬檢測設(shè)備（圖1）,通過按鍵與LCos微型顯示技術(shù)可以實現(xiàn)友好的人機(jī)交互。

圖#智能巡檢頭盔效果圖

2.2紅外熱成像機(jī)芯溫度檢測的應(yīng)用

新型巡檢頭盔搭載紅外熱成像機(jī)芯,可實現(xiàn)非接觸式的、高分辨率的溫度場成像,并能夠生成高質(zhì)量的圖像,可提供測量目標(biāo)的眾多信息,彌補(bǔ)人類肉眼觀察的不足。紅外熱成像機(jī)芯傳感器是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。

2.3超聲波局部放電檢測的應(yīng)用

該傳感設(shè)備能檢測出高壓絕緣設(shè)備缺陷故障及電氣局部放電所產(chǎn)生的超聲信號。其使用FPGA數(shù)字濾波硬件系統(tǒng),可有效濾除環(huán)境中的噪聲。集成研制的傳感器模塊,利用先進(jìn)的可視化超聲定位原理和精細(xì)傳感技術(shù),能準(zhǔn)確顯示放電位置,并以數(shù)字、聲音以及圖像的多種方式告知運(yùn)維人員,確保高壓電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.4虛擬投影顯示器的應(yīng)用

該設(shè)備采用功能強(qiáng)大的Cortex-M4處理器。Cortex-M4處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器,在M3的基礎(chǔ)上強(qiáng)化了運(yùn)算能力,新加了浮點、DsP、并行計算等,用以滿足高速控制和信號處理的要求。處理器中DsP內(nèi)核高效的信號處理功能與Cortex-M4內(nèi)核的低功耗、低成本和易于使用的優(yōu)點的組合,可以滿足新型智能巡檢頭盔超聲波局部放電傳感器信號處理以及osD視頻疊加處理的要求,并為后期其他功能的拓展提供了靈活的解決方案。

3結(jié)語

新型智能巡檢頭盔中的LCos微型顯示器可同時顯示紅外熱成像被檢測溫度數(shù)值與超聲波局部放電強(qiáng)弱信息,可有效檢測電力設(shè)備發(fā)熱故障以及局部放電絕緣故障。該設(shè)備極大地方便和簡化了巡檢人員的操作流程,有效地提升了電力巡檢的可靠性、準(zhǔn)確性和巡檢效率。