基于超声波和红外热像的输变电设备故障巡检核心系统

摘要

本发明属于输变电设备巡检技术领域，特别涉及一种基于超声波和红外热像的输变电设备故障巡检核心系统。该系统由数据采集模块、计算机、无线通信模块和电池供电系统组成；电池供电系统分别与数据采集模块、计算机及无线通信模块连接。数据采集模块包括红外热像传感器、超声波传感器、防护罩、云台和网络交换机；无线通信模块包括无线宽带终端和天线；红外热像传感器和超声波传感器安装于云台上的防护罩内；网络交换机分别与超声波传感器、红外热像传感器和计算机连接。本发明的优点是综合利用超声波、红外热像技术检测电气设备故障，提高了故障诊断的准确性，减少了漏检、错检的情况，具有高效、方便、灵活等特点。

说明书

技术领域

本发明属于输变电设备巡检技术领域，特别涉及一种基于超声波和红外热像 的输变电设备故障巡检核心系统。

背景技术

目前，在输变电环节，利用超声波可以检测输变电设备局部放电、绝缘子断 裂等故障，它不仅成本低、效率高、对人体和环境无危害，而且对裂纹敏感，检 测灵敏度高；而红外热像技术解决了电网中的大量户外及裸露设备热性故障问 题，由于该技术是对设备表面辐射的红外光进行非接触、远距离热成像检测，因 此具有直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广等特点，已成为电力设 备健康状态监测和故障诊断的重要手段。

在实际测量时，由于电晕而产生的背景噪音可能会淹没电气设备部分故障所 发出的声波，假如只用超声波技术检测，可能会忽略这些故障，而通过红外热图 像获得的热数据进行研判，可获得这些故障信息；另外，当电气设备出现内部局 放、电晕、电弧、电痕等早期现象时，其并不伴随明显的升温现象且环境高温可 能掩饰这些现象，可这些现象却产生明显的超声噪音，所以利用超声波检测可及 时发现设备内部存在的早期故障。

但结合超声波技术和红外热像技术同时进行检测的应用，目前大都只在实验 室或生产车间进行设备或材料的无损检测，或实现测距定位，在电力现场未见应 用。

因此，有机结合超声波探测技术和红外热像技术，研发输变电设备故障无线 巡检系统，并深化研究同时利用超声信号和红外热图像综合诊断变电设备故障方 法，是非常必要的。鉴于国内还没有类似系统开发，而移动式的设计方案很好地 满足了监测点的要求，又大大降低了系统总造价，因此其研发具有重要的工程应 用意义和巨大的市场推广价值。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于超声波和红外热像的输变电设 备故障巡检核心系统，其特征在于，所述输变电设备故障巡检核心系统由数据采 集模块、计算机、无线通信模块和电池供电系统组成；

所述数据采集模块由红外热像传感器、超声波传感器、防护罩、云台和网络 交换机组成，其中，红外热像传感器和超声波传感器置于防护罩内，防护罩安装 于云台上，网络交换机分别与超声波传感器、红外热像传感器和计算机连接；

所述电池供电系统分别与红外热像传感器、超声波传感器、云台和网络交换 机、计算机及无线通信模块连接；

所述计算机分别与网络交换机、无线通信模块和电池供电系统连接；

所述无线通信模块由无线宽带终端和天线组成，无线通信模块分别与电池供 电系统、计算机连接。

所述电池供电系统以锂电池供电为主，太阳能供电为辅。

所述云台是可移动的，上下移动，左右旋转，方便控制红外热像传感器、超 声波传感器对各个角度的电气设备进行检测。

本发明的有益效果是：(1)综合利用超声波、红外热像技术检测电气设备故 障，提高了故障诊断的准确性，减少了漏检、错检的情况；利用无线传输技术， 克服了移动时拖带通信线缆所带来的不便，可高效地进行数据收集和传输。(2) 该系统可作为电气设备故障巡检系统的核心，并可用于变电站机器人巡检、移动 巡检，输电线路直升飞机(无人机)巡线、车载巡线等系统中，方便、灵活、高效。

附图说明

图1为本发明提供的一种输变电设备故障巡检核心系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合图1，对优选实施例作详细说明。

图1是本发明提供的一种输变电设备故障巡检核心系统的原理示意图。图中 所述输变电设备故障巡检核心系统由数据采集模块、计算机、无线通信模块和电 池供电系统组成；电池供电系统分别与数据采集模块、计算机、无线通信模块连 接。

1.数据采集模块

该数据采集模块主要用于采集被测设备的红外热像信息和超声波信息。

数据采集模块由红外热像传感器、超声波传感器、防护罩、云台和网络交换 机组成。其中，所述超声波传感器、红外热像传感器分别与网络交换机连接；红 外热像传感器和超声波传感器置于防护罩内；防护罩安装于云台上；网络交换机 分别与超声波传感器、红外热像传感器和计算机连接。

红外热像传感器和超声波传感器分别用于采集被测设备的红外热图像和局 部放电所产生的超声波信号。采集的红外热图像信号通过网络交换机传输到计算 机，显示出设备的红外热图像。同时，采集的超声波信号也通过网络交换机传输 到计算机，显示出超声波信号。

2.计算机

所述计算机分别与网络交换机、无线通信模块和电池供电系统连接。

采用计算机编程技术，管理收集超声波信号和红外热图像等巡检信息，完成 巡检数据的显示，存储，查询，综合利用超声波信号和红外热图像分析设备故障， 避免了单一传感器的局限性，实现更智能、更精确的故障诊断。

利用计算机对超声波信号和红外热图像进行分析，不仅可根据对设备有关参 数进行计算和分析处理迅速给出设备故障属性、故障部位及严重程度，而且可以 把历次设备图像和信号数据资料储存起来，建立设备故障数据库。

3.无线通信模块

所述无线通信模块分别与电池供电系统、计算机连接。

无线通信模块由无线宽带终端和天线组成，其将接收和处理的设备红外热像 信息、超声波信息及巡检其他相关信息通过天线发送给无线宽带终端，便于监测 和分析。

结合无线宽带通信技术(如无线MESH、WiMAX、Wi-Fi等技术)，人们可 以远程获取红外热像信息、超声波信息及巡检其他相关信息。

4.电池供电系统

所述电池供电系统分别与红外热像传感器、超声波传感器、云台、网络交换 机、计算机及无线通信模块连接，用于给系统提供电能。

电池供电系统采用锂电池供电为主，太阳能供电为辅。在锂电池储能不够的 紧急情况下，使用太阳能电池，既绿色环保，又使得巡检工作能够正常进行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，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 的变化或替换，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 该以权利要求的保护范围为准。