馬金付

（江蘇斯?fàn)柊钍邢薰?，江蘇 連云港 222000）

0 引 言

配電網(wǎng)日常所應(yīng)用的設(shè)備數(shù)量龐大，內(nèi)置的線路關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)也是十分煩瑣、復(fù)雜，尤其是架空線路，由于外部因素及環(huán)境的影響，相對(duì)較難控制，故障發(fā)生率極高，導(dǎo)致電力調(diào)度區(qū)域的電網(wǎng)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。為避免上述問題的出現(xiàn)，部分電力部門會(huì)在應(yīng)用之前對(duì)配電網(wǎng)的架空線路進(jìn)行帶電檢測(cè)，通過線路中電力的運(yùn)行狀態(tài)以及通電節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行效率來判斷實(shí)際電力調(diào)度任務(wù)的完成度[1,2]。傳統(tǒng)零值絕緣子紅外檢測(cè)技術(shù)、傳統(tǒng)復(fù)合絕緣子憎水性的帶電檢測(cè)技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電力處理目標(biāo)，但是耗時(shí)較長(zhǎng)，檢測(cè)的精度也無法更好地保證，過程中使用的檢測(cè)手段與形式過于單一，不具有權(quán)威性與可靠性，導(dǎo)致最終得出帶電檢測(cè)結(jié)果真實(shí)度不高[3,4]。

因此，對(duì)配電網(wǎng)架空線路非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)作出分析與研究。針對(duì)于架空線路，非接觸式的檢測(cè)方式可以進(jìn)一步節(jié)省整體的處理時(shí)間，并降低高空檢測(cè)的危險(xiǎn)系數(shù)，在全面實(shí)施檢修的大環(huán)境背景之下，更為緊密地將相關(guān)的設(shè)備聯(lián)系在一起，便于后續(xù)非接觸式線路檢測(cè)的轉(zhuǎn)換及檢修，針對(duì)于線路中存在的問題和缺陷，可以快速定位，確保最終檢測(cè)結(jié)果的精度，降低誤差，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多維創(chuàng)新和優(yōu)化，為行業(yè)應(yīng)用營(yíng)造更好的便利環(huán)境[5]。

1 設(shè)計(jì)架空線路非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)

1.1 非接觸式紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理

與基礎(chǔ)性的線路檢測(cè)形式不同的是，非接觸式的架空線路檢測(cè)需要設(shè)定多維處理層級(jí)，針對(duì)具體的設(shè)備進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)性檢測(cè)。本次可以先對(duì)需要檢測(cè)的線路進(jìn)行標(biāo)定，明確檢測(cè)的定點(diǎn)，隨后采用紅外分辨技術(shù)，將紅外成像設(shè)備與普遍使用配電網(wǎng)設(shè)備連接，形成運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[6]。構(gòu)架紅外可識(shí)別空間，通過輻射電磁波以及紅外線對(duì)架空線路進(jìn)行覆蓋，并測(cè)算出基礎(chǔ)的初始檢測(cè)波長(zhǎng)為

式中：H表示初始檢測(cè)波長(zhǎng)；d表示可識(shí)別范圍；n表示成像距離；i表示檢測(cè)次數(shù)；α表示轉(zhuǎn)換強(qiáng)度。綜合上述測(cè)定，最終可以得出初始檢測(cè)波長(zhǎng)。將其依據(jù)架空線路的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過專業(yè)設(shè)備對(duì)標(biāo)定的區(qū)域識(shí)別拍攝，進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匯總及整合，以檢測(cè)波長(zhǎng)進(jìn)行周期的劃定。針對(duì)線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行基礎(chǔ)檢測(cè)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定，如表1所示。

表1 架空線路基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)設(shè)定表

綜合表1，完成對(duì)架空線路基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定，隨后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非接觸式檢測(cè)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并將檢測(cè)的區(qū)域進(jìn)行等效劃分，分區(qū)域匯總整合紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)，將圖片數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)以及數(shù)值數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存，為后續(xù)的帶電檢測(cè)提供參考依據(jù)[3]。

1.2 動(dòng)態(tài)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)部署

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的布設(shè)可以進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)際的檢測(cè)范圍，針對(duì)配電站內(nèi)部的關(guān)聯(lián)設(shè)備及裝置，再搭配紅外線識(shí)別及電磁掃描技術(shù)，捕捉運(yùn)行信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的帶電檢測(cè)處理。首先，進(jìn)行基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)流程的設(shè)計(jì)，如圖1所示。

圖1 動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)流程圖示

綜合圖1的檢測(cè)流程，根據(jù)架空線路的檢測(cè)需求及標(biāo)準(zhǔn)，將所需要檢測(cè)的區(qū)域進(jìn)行劃分，標(biāo)定位置之后，把節(jié)點(diǎn)分批次設(shè)定在配電網(wǎng)設(shè)備的周期，并實(shí)現(xiàn)全面關(guān)聯(lián)。但是過程中需要注意的是，區(qū)域性節(jié)點(diǎn)的設(shè)定必須通過監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行控制，對(duì)線路的運(yùn)行狀態(tài)及檢測(cè)數(shù)據(jù)分周期匯總，壓縮傳輸至實(shí)際的控制程序。另外，為增加檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的靈活性，構(gòu)建1個(gè)動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)換檢測(cè)體系，通過可控檢測(cè)指令與非接觸式監(jiān)測(cè)協(xié)議，測(cè)定架空線路中的電流情況，與額定電流對(duì)比，測(cè)算出檢測(cè)偏差為

式中：U表示檢測(cè)偏差；β1和β2分別表示額定電流和實(shí)測(cè)電流；χ表示轉(zhuǎn)換比；η表示放電功率。綜合上述測(cè)定，最終可以得出周期性的檢測(cè)偏差，將其設(shè)定在檢測(cè)控制程序之中，作為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)允許出現(xiàn)的最大差值標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)際情況對(duì)節(jié)點(diǎn)的布設(shè)位置進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，營(yíng)造穩(wěn)定、真實(shí)的檢測(cè)環(huán)境。項(xiàng)距離，將其與非接觸式識(shí)別定點(diǎn)進(jìn)行連接，進(jìn)行模型檢測(cè)指標(biāo)的調(diào)整，如表2所示。

表2 非接觸式紅外識(shí)別帶電檢測(cè)模型指標(biāo)設(shè)定

1.3 構(gòu)建非接觸式紅外識(shí)別帶電檢測(cè)模型

依據(jù)上述檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的布設(shè)，獲取周期性的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)及信息，隨后根據(jù)紅外識(shí)別的覆蓋范圍及單

根據(jù)表2，完成對(duì)非接觸式紅外識(shí)別帶電檢測(cè)模型指標(biāo)的設(shè)定，隨后根據(jù)架空電路的實(shí)際運(yùn)行情況，調(diào)整實(shí)際的檢測(cè)位置及區(qū)域。此時(shí)，根據(jù)獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及營(yíng)造的線路帶電檢測(cè)環(huán)境，測(cè)算出模型的紅外檢測(cè)識(shí)別率為

式中：J表示紅外檢測(cè)識(shí)別率；?表示描述均值；T表示單向識(shí)別距離；E表示檢測(cè)識(shí)別頻率；q表示檢測(cè)最大值；ι表示分割偏差。綜合上述測(cè)定，將得出的檢測(cè)識(shí)別率作為模型的可識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，與部署的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成1個(gè)動(dòng)態(tài)化的非接觸式紅外帶電檢測(cè)網(wǎng)，增強(qiáng)帶電檢測(cè)模型的應(yīng)用能力。

1.4 邊緣分割掃描實(shí)現(xiàn)帶電檢測(cè)

綜合檢測(cè)模型的應(yīng)用情況，根據(jù)邊緣分割掃描方法進(jìn)行架空線路的多維識(shí)別分辨，依據(jù)目標(biāo)絕緣子的設(shè)定位置，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)最終的線路檢測(cè)。在非接觸的原則下，線路的內(nèi)部安裝紅外感應(yīng)，依據(jù)電磁識(shí)別裝置，構(gòu)建1個(gè)安全、真實(shí)的檢測(cè)空間，以節(jié)點(diǎn)為檢測(cè)的目標(biāo)，依據(jù)線路的運(yùn)行特征及規(guī)律對(duì)分割的區(qū)域同步檢測(cè)，計(jì)算出檢測(cè)邊緣值，通過邊緣值的變動(dòng)，分析實(shí)際的檢測(cè)情況，如表3所示。

表3 邊緣分割檢測(cè)情況分析表

綜合表3，完成對(duì)邊緣分割檢測(cè)情況的分析。以此為基礎(chǔ)，利用檢測(cè)模型獲取各個(gè)周期的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，完成對(duì)架空線路的動(dòng)態(tài)化檢測(cè)。

2 實(shí) 驗(yàn)

本次主要是對(duì)配電網(wǎng)架空線路非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行研究和驗(yàn)證。考慮到最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)可靠，需要選定G配電網(wǎng)內(nèi)部的6條架空線路作為測(cè)試的目標(biāo)對(duì)象，將6條架空線路的運(yùn)行環(huán)境設(shè)定為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)實(shí)際的電力調(diào)度目標(biāo)及任務(wù)進(jìn)行細(xì)節(jié)性的調(diào)整。參考文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[3]，設(shè)定傳統(tǒng)零值絕緣子紅外檢測(cè)小組、傳統(tǒng)復(fù)合絕緣子憎水性的帶電檢測(cè)小組以及本文所設(shè)計(jì)的非接觸式紅外識(shí)別帶電檢測(cè)小組，測(cè)試得出的結(jié)果以對(duì)比的形式展開分析，并進(jìn)行比照驗(yàn)證。接下來，根據(jù)實(shí)際的帶電檢測(cè)需求及標(biāo)準(zhǔn)，搭建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

根據(jù)G配電網(wǎng)6條線路實(shí)際的檢測(cè)需求及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)環(huán)境的設(shè)定。首先，在配電網(wǎng)的控制電路之中安裝1個(gè)感應(yīng)器，將其與部署的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，進(jìn)行零值絕緣子的接入，通過紅外裝置及識(shí)別設(shè)備對(duì)架空線路進(jìn)行監(jiān)控識(shí)別。

對(duì)導(dǎo)線施加電壓，設(shè)備引導(dǎo)支架，利用耦合導(dǎo)線標(biāo)定架空線路的具體電位進(jìn)行帶電處理，如圖2所示。

圖2 架空線路帶電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境處理圖示

綜合圖2，完成對(duì)架空線路帶電檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的營(yíng)造，利用檢測(cè)模型對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行整合，為后續(xù)的帶電檢測(cè)工作奠定基礎(chǔ)，完成測(cè)試環(huán)境的搭建。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

在上述搭建的測(cè)試環(huán)境中，根據(jù)實(shí)際的測(cè)定需求及標(biāo)準(zhǔn)的變化，對(duì)G配電站6條架空線路進(jìn)行檢測(cè)分析。首先，根據(jù)檢測(cè)位置的變化，調(diào)整檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置，在設(shè)定的周期內(nèi)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息，隨后對(duì)帶電線路內(nèi)部識(shí)別點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，遵循非接觸式的檢測(cè)原則，獲取實(shí)時(shí)的運(yùn)行電流，與初始的額定電流進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出實(shí)際的偏差。在此基礎(chǔ)上，通過紅外識(shí)別得出的檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖像分別計(jì)算出檢測(cè)邊緣值，同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)相對(duì)誤差的測(cè)算，計(jì)算公式為

式中：Y表示檢測(cè)相對(duì)誤差；x表示標(biāo)定檢測(cè)區(qū)域；y表示堆疊檢測(cè)區(qū)域；w表示紅外定位偏差；f表示檢測(cè)頻率。綜合上述測(cè)定，對(duì)得出的結(jié)果分析，如表4所示。

表4 測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析表

根據(jù)表4，完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析。對(duì)比于傳統(tǒng)零值絕緣子紅外檢測(cè)小組、傳統(tǒng)復(fù)合絕緣子憎水性的帶電檢測(cè)小組，本文所設(shè)計(jì)的非接觸式紅外識(shí)別帶電檢測(cè)小組最終得出的相對(duì)誤差較低，均控制在1.5 kV以下，表明對(duì)于架空線路的帶電檢測(cè)精度更高，誤差可控，具有實(shí)際的應(yīng)用創(chuàng)新意義。

3 結(jié) 論

總之，本次主要是對(duì)配電網(wǎng)架空線路非接觸式帶電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證及探析。與基礎(chǔ)性線路不同的是，架空線路的檢測(cè)難度相對(duì)較高，且日常應(yīng)用的穩(wěn)定性也不強(qiáng)。采用非接觸式的帶點(diǎn)檢測(cè)方式能夠快速、靈敏地反映架空線路以及內(nèi)部裝置存在的問題，并對(duì)異常位置作出精準(zhǔn)定位，以紅外線、超聲波等技術(shù)擴(kuò)大實(shí)際的檢測(cè)范圍，建立多目標(biāo)、多層級(jí)的帶電檢測(cè)結(jié)構(gòu)，靈活解決電暈放電、短路等情況，進(jìn)行全線路檢測(cè)。另外，非接觸式的帶電檢測(cè)模式還能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)架空線路常見的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，縮短整體的檢測(cè)時(shí)間，增加線路運(yùn)維實(shí)用性，提升靈敏度確保現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的安全與穩(wěn)定。