随着国内无人机技术的发展,云南电网在直升机巡视的基础上,开始应用多旋翼无人机来巡视线路,并取得良好效果。
多旋翼无人机巡检逐步替代了人工常规和登塔巡检,很大程度上解决了云南电网架空线路运维难度大一类的难题。然而,无人机飞行不稳定、飞行路径规划繁琐、数据传输不稳定等问题也开始显现。
为有效解决无人机应用过程中存在的问题,赋予无人机更多的功能,云南电网将RTK 技术、点云技术、BIM技术、通信中继技术、三维航线规划等关键技术进行融合,开展自主工作。经过2年时间,云南电网已开发出多旋翼无人机自动巡检智能终端和具备电池综合管理功能的智能电池柜,并通过电力设备数字化模型和AI算法赋能,精准规划巡检路径,实现输配电线路无人机“一键起飞,自动巡检”。在此过程中,云南电网取得三维航线规划和电池充放电控制系统计算机软件著作权,两项成果已在全省范围内全方位推广使用。
根据输配电线路的特点,云南电网研发两种方式实现输配线路自动巡检工作。输电线路自动巡检主要基于三维激光点云的技术,通过无人机搭载三维激光雷达设备,精准获得三维坐标数据后,按规划航线自动巡检,在自动飞行过程中避开障碍物,对巡检部位自动拍照。
云南电网还开发了无人机自动巡检三维航线规划系统,建立了220KV及以上省级标准航线库,有效提升了输电线路智能化巡检水平。配电线路自动巡检基于BIM技术的自动巡检,通过现场采集精准的杆塔三维坐标后,使用专业软件预设飞行高程和拍摄点位,在架空线路上方自动飞行拍照和录像的方法,实现配网无人机巡检全自动化。
第1章 概 述(WBST-200地下管线故障定位仪为您解除一切后顾之忧)
WBST-200管线综合探测仪由一台发射机、一台接收机及附件构成,用于地下管线路由的精准定位、埋深测量和长距离的追踪以及对管线绝缘故障点的测量查找。管线综合探测仪采用了多线圈电磁技术,提高了管线定位定深的精度和目标管线的识别能力,在管线密集复杂的区域也能准确地对目标管线进行追踪和定位。因而管线综合探测仪在电信、网通、移动、联通、铁通、电力、自来水、煤气、物探、石化和市政等行业得到了广泛的应用。
WBST-200地下管线故障定位仪为您解除一切后顾之忧提供多种可选附件,从而增加了它们的用途,扩展了它们的应用范围。
使用管线综合探测仪之前请阅读本手册。
第2章 主要功能、特点和技术指标(WBST-200地下管线故障定位仪为您解除一切后顾之忧)
2.1主要功能
1、测定地下管线的路由
2、测定地下管线的埋深
3、多管线的情况下目标管线的识别
4、检测并定位管线绝缘故障点
2.2主要特点
1、采用先进的信号处理技术、*新的集成电路元器件以达到优异的测试性能。
2、测量信号的多种发送方式:
(1)注入法:用于有注入点的管线。
(2)钳夹法:用于被测管线有一段外露,便于钳夹夹钳的管线。
(3)感应法:用于无注入点或无外露的管线。
3、多种测量频率:有480Hz、7.7KHz、31KHz和61KHz四种有源频率以及电力线缆的50Hz无源频率;用户可以根据环境的不同进行选择(如需要采用特殊测量频率,请在定货合同中注明)。
4、提高测试效率的不同的定位模式和功能:
(1)峰值模式:通过测量信号的极大值来确定路由的位置。
(2)谷值模式:通过测量信号的极小值来确定路由的位置。
(3)路由定向:直观、迅速地指示路由的方向。
(4)绝缘故障查找(FF): 查找并定位出管线绝缘恶化导致的故障点。
(5)听诊器:通过听诊头从众多管线中识别出信号所加载的管线。
5、辅助功能:
(1)接收增益自动调节:自动调节接收机的增益以使接收机处于优化状态,免去了手动调节的繁琐。
(2)声响功能:接收机通过喇叭发出的音调变化直观地反映测量的信号大小。
(3)管线状态检测:发射机在做注入模式时,首先检测管线的绝缘电阻,残余电压,再将信号施加到目标管线上。当管线上绝缘电阻较小(近于对地短路)发射机将自动退出该模式,当残余电压较大时发射机告警,操作人员应立即停止信号的加载,关闭发射机。
(4)电池电量检测:电池电量的实时检测,当电量低到保护值时会发出报警自动关机。
(5)节电功能:发射机开机30秒左右未按其它键、接收机开机操作后,若10分钟左右未再按其它键时,机器会自动关机,以节省电池电能。
2.3 技术指标(WBST-200地下管线故障定位仪为您解除一切后顾之忧)
2.3.1发射机技术指标
注入方式
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480Hz、7.7KHz、31KHz和61KHz
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感应方式
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31KHz、61KHz
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钳夹方式
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31KHz
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故障查找
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8/480Hz复合频率
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输出电压
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0-400Vp-p 根据绝缘情况变化
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输出波形
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正弦波
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电 源
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11.1VDC 4.4AH 锂电池
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*大输出功率
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10W
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2.3.2接收机技术指标
功耗
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<1.0W
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电源
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11.1VDC 1.8AH 锂电池
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*大测试线路埋深
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4.5米 (正常情况下)
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测试线路埋深误差
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±0.05h±5cm (h为管线的埋深)
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测试线路路由误差
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≤5cm
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利用注入法测试管线路由及埋深有效长度
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不小于10Km(正常情况下)
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利用感应法测试线路路由及埋深有效长度
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不小于3Km(正常情况下)
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利用钳夹法测试线路路由及埋深有效长度
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不小于6Km(正常情况下)
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绝缘故障查找
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绝缘恶化从短路直至2MΩ
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注:正常情况下指所测试的管线在上述测量范围内没有绝缘故障及其它干扰。
2.3.3 环境要求
工作温度
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-20℃~+50℃
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存储温度
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-40℃-70℃
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相对湿度
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10%~90%
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大气压力
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86~106KPa
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环境噪声
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≤60dB
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2.3.4 物理特性
组件一(仪表组合)
名 称
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重量(Kg)
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外形尺寸(mm)
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发射机
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3.4
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348*239*175
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接收机
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2.6
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648*260*130
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整机
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14
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790*250*420
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用户可以选配组件:
组件二(故障查找支架)
名 称
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重量(Kg)
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外形尺寸(mm)
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故障查找支架
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1.5
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525*672*25
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第三章 工作原理(WBST-200地下管线故障定位仪为您解除一切后顾之忧)
3.1探测仪路由查找原理
根据电磁理论,交变的电流在空间产生一变化的磁场,其关系满足安培环路定律。如果周围是均匀介质,加载交流电流的导体足够长、直时,在该导体周围产生一个同轴的交流电磁场,磁场强度的大小正比于电流,反比于到导体的距离。如将一线圈置于这个磁场中,在线圈内将感应产生一个同频率的交流电压,感应电压的大小取决于该线圈在磁场中的位置,当磁力线方向与线圈轴向平行时,线圈感应的电压水平分量呈极大,如图3.1所示;当线圈轴向与磁力线方向垂直时,感应的电压水平分量*小,为极小值;如图3.2所示。探测仪正是利用这一特点实现埋于地下的管线的路由查找。这两种极大值、极小值的探测方法即对应测量路由的峰值、谷值法。
3.2探测仪埋深测量原理
接收机内有上下两个相同的水平放置的线圈,它们之间的距离已知。在路由正上方测量得到的上下传感线圈的信号强度,按照电磁理论,可以反推算出未知的目标管线埋深大小。
假设接收机内两平行的探测线圈的中心距为L,在路由的正上方检测到的信号分别为v1、v2,则埋于地下D处的管线理想情况下满足公式:D=L/(V2/V1-1)
探测仪正是利用这样的关系实现直读法测量管线的埋深。
3.3探测仪绝缘故障查找原理
直埋于地下的管线外层多包以绝缘护套,正常的情况下对地应有极高的阻抗,但随着时间的推移,因种种原因而导致管线的绝缘性能逐步下降,等效的绝缘电阻可降为几MΩ、几十KΩ,直至完全对地短路,进一步恶化便可导致管线的断裂,造成更大的损失。及时地查找出管线的绝缘故障点,是管线维护工作的重要一环。
采用探测仪的绝缘故障查找功能(FF)便可够迅速及时地检测出管线的绝缘故障点。发射机采用直接注入工作方式,将故障查找的专用信号加至管线上,如图3-4所示。信号在故障点处通过大地向外泄漏,电位大小则以故障点为中心,球面型径向地非线性衰减。将与接收机相连的辅助故障查找支架插入地表面,获取泄漏的信号特性,即可测量出故障点所在方向。按接收机显示的指示箭头,通过多次的反复,*终便可查找出泄漏信号的故障点。
为实现全省机巡作业管控,做好直升机作业管理、无人机作业管理、原始数据管理、监测管理和空域管理等工作,云南电网自主开发了机巡管理系统,已取得计算机软件著作权,实现机巡数据采集、分析、处理全流程作业管理,同时还开发了智慧巡检App、HY2000航采、HY2000飞行家、配网无人机自动飞行巡检管理平台。
通过系统建设,云南电网完成直升机和无人机作业管理等功能,实现机巡作业从计划、任务的申请、审批、实施的全过程管理,以及直升机作业管理、无人机作业管理、基础台账、飞行监测、飞行记录、空域管理等功能。
现阶段云南电网已实现多旋翼无人机自动巡检采集数据,对无人机巡检的照片开展缺陷自动识别,降低了无人机操作手和缺陷分析员的技术、技能要求,也降低了巡检人员的劳动强度,综合效率比人工飞行阶段提升5-10倍,降低巡检成本50%以上,有效解决了在云南海拔高差大、地形地貌和气候复杂条件下的输配电架空线路的巡检问题。
目前,云南电网已实现220KV以上输电线路无人机自动巡检全覆盖,10KV架空线路自动巡检覆盖率63.38%,全方位构建起电力线路“无人机巡检为主、直升机巡检为辅,人工巡检为补”的巡检模式,全方位达成“架空线路巡线不上塔”的目标,进一步确保线路可靠稳定运行,全力满足人民美好生活的用电需求。
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