張運(yùn)周

（廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

架空輸電線路由于人為破壞或自然的老化等問題，會(huì)影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。在帶電狀態(tài)下檢測(cè)輸電線路設(shè)備狀況，對(duì)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性非常重要。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)架空輸電線路絕緣的帶電檢測(cè)技術(shù)很多，主要有觀察法、紫外成像法、紅外測(cè)溫法、聲波法和電場(chǎng)法［1－3］。其中，觀察法是一種目前最常用的方法，操作人員利用雙筒望遠(yuǎn)鏡在塔下就可完成絕緣子表面缺陷檢測(cè)，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用；紫外成像法用于檢測(cè)絕緣子表面的局部放電，設(shè)備價(jià)格極其昂貴；紅外測(cè)溫法所用的儀器較為復(fù)雜，而且容易受到陽(yáng)光、大風(fēng)、潮氣、環(huán)境溫度及一些能引起絕緣子表面溫度急劇變化的因素的影響；聲波法檢測(cè)是利用絕緣子局部放電所發(fā)出的聲波，其靈敏度低于紅外成像法；電場(chǎng)法對(duì)天氣等外界環(huán)境要求甚低，但還不完善。架空輸電線路除了絕緣子故障外，掛點(diǎn)金具、導(dǎo)線端金具、絕緣子銷針、線卡、導(dǎo)線等的損壞也會(huì)對(duì)架空輸電線路帶來(lái)致命的影響，但是大家很少關(guān)注這些部件的帶電檢測(cè)，因此，根據(jù)高壓輸電線路帶電檢測(cè)的要求，設(shè)計(jì)了高壓架空輸電線路智能帶電檢測(cè)裝置并在實(shí)際中應(yīng)用，該裝置應(yīng)用后效果很好。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求

1.1 數(shù)據(jù)采集功能

a.圖像采集功能，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵點(diǎn)圖像的采集，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)讲榭雌骷爸髡尽?/p>

b.受控采集功能，能響應(yīng)操作員指令，可以實(shí)時(shí)拍攝圖像／視頻。

c.良好的抗電磁干擾能力，保證采集圖像的可靠性與傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

1.2 圖像處理功能

a.圖像防偽功能，采集的圖像可作為檢修證據(jù)使用。

b.對(duì)原始圖像的保存、對(duì)比功能。

c.通過對(duì)圖像的模式識(shí)別，具備故障的判別能力。

1.3 存儲(chǔ)、通信及其他功能

a.能存儲(chǔ)至少365天的檢修圖像數(shù)據(jù)及相關(guān)報(bào)告，無(wú)線圖像的傳輸距離在無(wú)干擾狀態(tài)下達(dá)到200 m，滿足電網(wǎng)公司無(wú)線通訊相關(guān)要求。

b.低功耗設(shè)計(jì)，無(wú)外接電源獨(dú)立工作8h以上；車載充電功能手持絕緣桿為伸縮式，方便現(xiàn)場(chǎng)攜帶與使用；采集器可以安全、長(zhǎng)時(shí)間接觸500kV 帶電導(dǎo)線；監(jiān)測(cè)儀采用便攜式箱體設(shè)計(jì)，方便野外工作；裝置滿足IP65防護(hù)要求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

設(shè)計(jì)原理將可伸縮的絕緣桿連接偵測(cè)無(wú)線攝像機(jī)，放置或靠近各種狀態(tài)檢測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)錄像通過2.4Gb／s無(wú)線傳輸?shù)綗o(wú)線手持終端，然后通過高速公用網(wǎng)絡(luò)傳送給后臺(tái)分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，專家系統(tǒng)通過對(duì)圖像處理，能夠自動(dòng)判斷出設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)的故障類型。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

高壓輸電線路智能帶電檢測(cè)系統(tǒng)由以下幾部分組成：絕緣桿；便攜式攝像頭偵測(cè)端；無(wú)線視頻接受器；無(wú)線手持終端；后臺(tái)分析系統(tǒng)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。

a.絕緣桿為可伸縮式設(shè)計(jì)（或折疊式），可方便桿塔作業(yè)使用，長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)使用不同定制，可實(shí)現(xiàn)與攝像頭偵測(cè)端的快速牢固連接。

b.便攜式攝像頭偵測(cè)端由攝像頭、2.4Gb／s無(wú)線視頻發(fā)射模塊、LED 燈、鋰電池、連接萬(wàn)向節(jié)、距離指示針、強(qiáng)電場(chǎng)屏蔽層及天線組成，帶有電源開啟關(guān)閉的開關(guān)、系統(tǒng)運(yùn)行指示燈、LED 獨(dú)立控制開關(guān)、鋰電池充電接口。便攜式攝像頭偵測(cè)端可以通過絕緣桿放到強(qiáng)電場(chǎng)的空間進(jìn)行安全、正常作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物帶電情況下進(jìn)行直觀檢查。攝像頭偵測(cè)端可以安全、長(zhǎng)時(shí)間接觸500kV 帶電導(dǎo)線。攝像頭偵測(cè)端帶的LED 燈可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需求獨(dú)立開啟。查看器體積小，質(zhì)量小，便于攜帶；能夠及時(shí)查看采集器實(shí)時(shí)采集的圖像信息。

c.無(wú)線視頻接受器手由2.4Gb／s無(wú)線視頻接收模塊、天線及鋰電池組成，帶有電源控制開關(guān)、系統(tǒng)運(yùn)行指示燈、鋰電池充電接口。

d.無(wú)線手持終端由筆記本電腦、3Gb／s無(wú)線視頻收發(fā)模塊、視頻采集卡、天線組成。筆記本電腦配備有專業(yè)的后臺(tái)圖像處理軟件，可實(shí)時(shí)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭偵測(cè)端傳送回的圖像和視頻，還可根據(jù)需求隨時(shí)錄像并保存或拍攝圖片并保存。

e.后臺(tái)分析系統(tǒng)是局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過3Gb／s無(wú)線網(wǎng)從無(wú)線手持終端獲取圖像或者視頻。后臺(tái)分析系統(tǒng)的核心是專家系統(tǒng)，通過對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)故障圖片的模式識(shí)別，分析出故障類型和嚴(yán)重程度；同時(shí)，分析系統(tǒng)還有統(tǒng)計(jì)功能。

圖2為工作人員在塔架上手持絕緣桿通過便攜式攝像頭偵測(cè)端，檢測(cè)四分裂線路的金具和絕緣子端的狀態(tài)。圖3為無(wú)線手持終端筆記本電腦上看到的圖像。通過改變絕緣桿方向，可以得到狀態(tài)觀測(cè)點(diǎn)的各個(gè)角度和方位的圖像。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要注意的問題

a.無(wú)線圖像的傳輸距離保證在無(wú)干擾狀態(tài)下達(dá)到200m 以上，防止因高壓塔上的干擾而是圖像傳輸距離縮減比例。

b.因圖像的傳輸主要是靠天線的質(zhì)量決定，天線需要設(shè)計(jì)小巧。

c.配合絕緣桿端的攝像頭與無(wú)線圖像傳輸器應(yīng)用，整體機(jī)械設(shè)計(jì)要緊湊、質(zhì)量小。

d.系統(tǒng)的便攜電腦應(yīng)配備圖像編輯軟件，可以實(shí)時(shí)拍攝圖像／錄像，方便保存現(xiàn)場(chǎng)情況，因在野外使用視頻采集與圖像接收端，其電池支撐時(shí)間應(yīng)是關(guān)鍵問題，應(yīng)采用大容量鋰電池供電，同時(shí)可方便更換電池。

圖1 高壓輸電線路智能帶電檢測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖2 巡檢人員對(duì)分裂線路的金具進(jìn)行帶電檢測(cè)

圖3 檢測(cè)系統(tǒng)拍攝的圖像

e.設(shè)備采用低功耗設(shè)計(jì)，單組電池最少支持連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)工作6h以上，同時(shí)可使用車載充電功能，連接視頻偵測(cè)端的絕緣桿應(yīng)設(shè)計(jì)為伸縮式或折疊式，折疊性要好，方便現(xiàn)場(chǎng)攜帶與使用，整套系統(tǒng)裝備采用便攜式箱體設(shè)計(jì)，方便野外工作。

4 結(jié)論

根據(jù)高壓輸電線路帶電檢測(cè)的要求，設(shè)計(jì)的這款高壓架空輸電線路智能帶電檢測(cè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)在500kV 及以下輸電線路上的帶電檢測(cè)，做到無(wú)線傳輸視頻距離800m 以上，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)錄像與視頻的存儲(chǔ)，后臺(tái)圖像分析處理等，適合帶電作業(yè)的要求。

架空輸電線路智能帶電檢測(cè)裝置是充分結(jié)合線路巡檢工人在實(shí)際工作中的需求出發(fā)設(shè)計(jì)的，該裝置體積小、質(zhì)量小，便于攜帶，無(wú)線傳輸圖像200 m以上，方便各類野外地形使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)被觀測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)對(duì)焦，圖像清晰（做到距離10cm 觀測(cè)物表面的灰塵顆?？梢郧逦^測(cè)到），適合帶電高壓架空線路檢查，電纜溝、光纖盒等狹小空間的檢查，節(jié)省人力、物力。

［1］夏華東，陳朵朵.交流架空輸電線路復(fù)合絕緣子故障診斷研究［J］.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，16（3）：17－19.

［2］葉根富，周明，李庚銀.絕緣子在線檢測(cè)方法的比較［J］.電力科學(xué)與工程，2007，23（3）：37－40.

［3］陳熹.合成絕緣子內(nèi)絕緣缺陷的探討［J］.山西電力，2007，（2）：51－53.