国家电网报：四种光谱一台装置，精准快速定位设备缺陷
3月24日，针对基于四合一光谱融合的全方位态势感知装置（以下简称四合一光谱融合装置）发现的一条330千伏线路引流线、横担侧联板放电情况，国网甘肃省电力公司电力科学研究院高电压技术研究所科研团队分析放电原因，并探讨如何改进光谱镜头的图像处理能力。最近，科研团队正根据四合一光谱融合装置的现场应用效果，进一步提升装置的检测精度。
近年来，随着电网规模不断扩大，电网设备数量越来越多，运检技术手段亟待升级。甘肃电科院在修编两项国家电网有限公司企业标准的基础上，自主研发了四合一光谱融合装置——紫外线检测异常放电现象、红外线检测异常温度、可见光检测基本缺陷、激光精准测距，实现输变电设备异常状态同时识别感知和缺陷精准定位、及时消除，提升运检工作的质量和效率。
入网源头把控 修编技术标准
四合一光谱融合装置的研发源于甘肃电科院日常开展的紫外成像仪比对校验工作。2017年起，按照国网甘肃电力的安排，甘肃电科院高电压技术研究所每年会对包括紫外成像仪在内的带电检测仪器仪表进行比对校验。在2018年的比对校验中，该所科研人员发现，不同型号、厂家的紫外成像仪的紫外光检测灵敏度、放电光检测灵敏度等指标都不一样。
而当运检人员在甘肃戈壁地区使用紫外成像仪时，仪器受到了外界因素的影响，这些差异就更加明显。这也是困扰运检人员的实际问题。“紫外检测的结果会受到环境温湿度、检测距离、仪器型号等影响，我们很难给出精准的检测结论。”国网甘肃超高压公司运检人员说。
科研团队决定申请修订相关企业标准，规范紫外成像仪的关键参数，明确紫外电晕放电量与外界影响因素之间的关系，从设备入网源头进行把控。
科研团队深入研究了不同型号紫外成像仪光子数存在的差异问题，研究紫外成像的检测机理与试验方法，挖掘紫外成像光子数和放电量的关系，通过建立修正函数校正光子数并开展试验验证。2019年1月，科研团队向公司申请修订了《电力设备带电检测仪器技术规范第3部分：紫外成像仪》和《高压电气设备紫外检测技术现场应用导则》两项企业标准。
两项修订的标准于2020年11月发布实施，规范了紫外成像仪紫外光检测灵敏度、放电检测灵敏度等关键参数，消除了环境温湿度、检测距离等外在因素对检测结果的干扰，为现场紫外成像检测诊断方法优化和标准量化提供参考依据。科研团队还基于两项标准研发了新型紫外成像检测装置，现场验证标准修订的关键参数并将装置应用于日常运检工作中。
聚焦效率提升 研发新型装置
基于修订的两项企业标准和新型紫外成像检测装置，科研团队将攻关重点放到提升运检工作效率上——运检人员每次精准定位一个缺陷，都要使用紫外线、红外线、可见光等检测装置巡检三次，可不可以巡检一次就好？
为解决这一问题，科研团队从检测设备、边缘计算、传输网络等方面开展攻关，将紫外线、红外线、可见光、激光四色光谱成像模块集成于一个装置，统一输出检测结果。该装置不仅可以手持，而且可以搭载在无人机、机器人等设备上开展巡检。
仅能做到一次性输出检测结果还不够。缺陷识别需要人工干预或者依靠后端的服务器开展，流程复杂、人工识别难度大、数据运算压力大。
科研团队将边缘诊断智能芯片引入装置，实现自主识别输变电设备缺陷类型。装置还能分析缺陷的严重程度，使设备检测工作从判断有没有放电转变为精确定位放电点、测算放电量。同时，团队依托甘肃电网输电全景智慧巡检系统，利用5G传输技术，实现装置采集的缺陷数据实时回传。输电全景智慧巡检系统的边缘端可把缺陷图像样本分类上传到数据库，后台及时响应并指派运维班组去现场处理，及时消除缺陷。
研发之路并非一帆风顺。2021年6月，科研团队对搭载着四合一装置的无人机进行了试验，却发现装置的体积和质量较大，无人机的承载能力明显不足。集成图像处理、算法模型等模块，缩小装置体积……经过反复改良，四合一光谱融合装置研发成功，实现装置超轻量化、低功耗、低成本。
实现现场应用 全面感知缺陷
3月1日，科研团队成员遥控搭载着四合一光谱融合装置的无人机巡检一条330千伏线路。四合一光谱融合装置实时分析巡检结果，巡检过程中接收到一处刀闸B相发热异常信号。团队成员随即遥控无人机进行多角度检测，确认B相刀闸母线侧接线板发热异常。
四合一光谱融合装置于2021年12月在兰州5条330千伏输电线路试点应用，共发现缺陷17处。在甘肃电网2021年度带电检测专项巡检期间，带电检测人员使用四合一光谱融合装置，完成兰州、天水、张掖等地区的变电设备巡检工作，发现设备缺陷415处，从发现到消除缺陷的用时比装置应用前缩短80%。
该装置的应用解决了原有检测方法难以实现缺陷精准诊断分析、隐性缺陷识别准确率较低且无法量化的问题，实现设备缺陷全方位感知。目前，该成果已获得国家专利授权及软件著作授权11项。
信息来源：国家电网报 2022年3月29日8版
