阅读说明：本技术 无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法 (Control method for self safety of unmanned aerial vehicle and safety of converter station equipment ) 是由 袁虎强 陶雄俊 曹继丰 孙豪 杨涛 马向南 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法,属于换流站设备领域,可以实现通过RTK定位技术为无人机在换流站内的巡检提供精确定位信息,提高无人机巡检时的定位精度,从而提高巡检时的安全性,对无人机和换流站设备的安全提供保障,同时无人机搭载成像模块和绝缘检修模块,配合换流站设备内安装的传感器模块,基本涵盖换流站设备故障检测范围,有效扩大巡检的全面性,尤其是引入的绝缘检修可以针对变压器的树脂绝缘层进行检测,一旦检测到破损可以及时进行修复,避免损伤的进一步扩大,同时对其进行监测,有效保障后期运行的稳定性和安全性,实现对无人机和换流站设备安全的有效控制。(The invention discloses a control method for the self safety of an unmanned aerial vehicle and the safety of converter station equipment, which belongs to the field of converter station equipment, can realize the purpose of providing accurate positioning information for the inspection of the unmanned aerial vehicle in a converter station by an RTK positioning technology, improves the positioning precision of the unmanned aerial vehicle during inspection, thereby improving the safety during inspection, and provides guarantee for the safety of the unmanned aerial vehicle and the converter station equipment, meanwhile, the unmanned aerial vehicle carries an imaging module and an insulation overhaul module, and is matched with a sensor module arranged in the converter station equipment, the fault detection range of the converter station equipment is basically covered, the comprehensiveness of the inspection is effectively enlarged, especially, the introduced insulation overhaul can detect a resin insulation layer of a transformer, once the damage is detected, the repair can be carried out in time, the further enlargement of the damage is avoided, the monitoring is carried out simultaneously, and the stability and the, the safety of the unmanned aerial vehicle and the convertor station equipment is effectively controlled.)

无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法

技术领域

本发明涉及换流站设备领域，更具体地说，涉及无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法。

背景技术

换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。

现阶段换流站开展日常巡视与检修工作验收时还采用传统的方法，这种全靠人力的方法存在着许多缺点，导致工作效率低下，工作质量也不高，巡视时设备很多部位都看不见，在停电检修涉及高空作业时，传统的方法还是通过登高作业的方法开展验收，耗时较长。

无人机进行航线飞行时，使用普通GPS进行定位，航线偏移的误差甚至可能达到10米左右，如果偏移量太大，将可能导致无人机撞上站内设备引发事故，且无人机巡检大多仅能起到对一些设备显性故障的检测，而无法针对变压器绝缘层的检测，变压器绝缘层采用树脂浇注为主绝缘，因此树脂绝缘层决定了变压器的绝缘性能，进而决定了变压器运行时的稳定性和可靠性，而绝缘层在使用过程中容易受到机械力、外界环境、人为操作等影响导致开裂或者破损，这部分故障难以被无人机和技术人员检测到，但是一旦没有及时发现放任不管，容易导致变压器损坏甚至是重大安全事故。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法，它可以实现通过RTK定位技术为无人机在换流站内的巡检提供精确定位信息，提高无人机巡检时的定位精度，从而提高巡检时的安全性，对无人机和换流站设备的安全提供保障，同时无人机搭载成像模块和绝缘检修模块，配合换流站设备内安装的传感器模块，基本涵盖换流站设备故障检测范围，有效扩大巡检的全面性，尤其是引入的绝缘检修可以针对变压器的树脂绝缘层进行检测，一旦检测到破损可以及时进行修复，避免损伤的进一步扩大，同时对其进行监测，有效保障后期运行的稳定性和安全性，实现对无人机和换流站设备安全的有效控制。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法，包括以下步骤：

S1、构建定位系统：在电力调控中心设立基准站，同时在无人机上搭载流动站，基准站和流动站之间通过信号中转装置进行信号传输，保证无人机巡检时的自身安全；

S2、换流站数据获取：先获取到换流站内设备精确的安装坐标信息，并存入数据库中，同时在换流站设备上安装相应的传感器模块来采集数据，并实时上传至云服务器；

S3、无人机现场巡检：无人机依靠构建的定位系统指定最佳巡检路径，依靠搭载的成像模块和绝缘检修模块对换流站设备进行成像采集和绝缘检测，成像数据同样实时上传至云服务器；

S4、云端故障分析定位：云服务器针对换流站数据进行分析定位设备的隐性故障，针对成像数据分析定位设备的显性故障，并将分析数据发送至电力调控中心，电力调控中心根据故障安排专人检修；

S5、现场故障分析定位：无人机搭载的绝缘检修模块对换流站设备的绝缘部位进行检测，检测到可修复的绝缘损伤时直接现场修复，并预埋二次损伤显色条用作后续绝缘损伤检测；

S6、大数据学习：定期运用大数据分析常见故障和大型故障，并安排专人定期配合无人机针对上述故障部位加快巡检周期，保证换流站设备安全。

进一步的，所述传感器模块包括风速采集传感器、湿度传感器、温度传感器、拉力传感器、导线振动监测仪和静电感应器，有效采集换流站设备运行的各种数据，保证故障检测的可靠性。

进一步的，所述成像模块包括可见光成像单元和热红外成像单元，两种成像方式满足多种成像需求，扩大成像检测范围，同时热红外成像单元可以辅助绝缘检修模块进行检测。

进一步的，所述绝缘检修模块包括安装于无人机侧壁上的机械臂，所述机械臂的远离无人机一端固定连接有检修盒，所述检修盒上安装有储存盒，所述储存盒内填充有绝缘修复颗粒，所述检修盒前端镶嵌连接有多孔吸风盒，所述储存盒与多孔吸风盒之间连接有输送泵，所述检修盒内镶嵌连接有电磁铁，所述检修盒前端还开设有条形槽，所述条形槽内设有多个二次损伤显色条，所述条形槽槽口处安装有一对左右对称的电热丝，无人机可以通过机械臂保持安全距离的情况下靠近换流站设备进行绝缘检测，同时在绝缘修复后预埋二次损伤显色条。

进一步的，所述绝缘修复颗粒包括磁粉内芯，所述磁粉内芯外表面包裹有修复树脂，所述修复树脂外表面包裹有自发热层，磁粉内芯赋予绝缘修复颗粒磁性，可以在检测结束后进行回收，修复树脂用来对绝缘层上的破损部位进行填充修复，磁粉内芯可以自行发热消耗迫使修复树脂填充于破损部位进行修复。

进一步的，所述磁粉内芯采用磁性材料，所述修复树脂采用热塑性绝缘树脂材料，所述自发热层采用自发热材料，自发热层可以依靠破损部位空气中的氧气进行自发热，为修复树脂提供热量。

进一步的，所述绝缘修复颗粒粒径大小为50-100μm，且保存在无氧环境下，基本可以深入绝大多数的绝缘层破损部位，有效进行修复。

进一步的，所述二次损伤显色条包括绝缘套，所述绝缘套上下两端均固定连接有磁铁块，一对所述磁铁块之间固定连接有检力棒，且检力棒插设于绝缘套内，所述绝缘套前端固定连接有相匹配的密封膜对其进行封闭，所述密封膜远离密封膜一端固定连接有隔离柱，可以在磁性排斥的作用下覆盖在破损部位进行二次修复保护，利用检力棒的易碎特性，一旦受到损伤便会破裂用来提示技术人员和方便无人机成像检测。

进一步的，所述密封膜采用热塑性树脂材料制成，所述绝缘套内填充有热固性绝缘漆，密封膜受热会塑化释放出内部的热固性绝缘漆进行修复，同时对其的影响较小。

进一步的，所述检力棒采用玻璃材质，且其内填充有彩色染料，彩色染料可以在检力棒破碎后流出，提高破损的显示效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过RTK定位技术为无人机在换流站内的巡检提供精确定位信息，提高无人机巡检时的定位精度，从而提高巡检时的安全性，对无人机和换流站设备的安全提供保障，同时无人机搭载成像模块和绝缘检修模块，配合换流站设备内安装的传感器模块，基本涵盖换流站设备故障检测范围，有效扩大巡检的全面性，尤其是引入的绝缘检修可以针对变压器的树脂绝缘层进行检测，一旦检测到破损可以及时进行修复，避免损伤的进一步扩大，同时对其进行监测，有效保障后期运行的稳定性和安全性，实现对无人机和换流站设备安全的有效控制。

(2)传感器模块包括风速采集传感器、湿度传感器、温度传感器、拉力传感器、导线振动监测仪和静电感应器，有效采集换流站设备运行的各种数据，保证故障检测的可靠性。

(3)成像模块包括可见光成像单元和热红外成像单元，两种成像方式满足多种成像需求，扩大成像检测范围，同时热红外成像单元可以辅助绝缘检修模块进行检测。

(4)绝缘检修模块包括安装于无人机侧壁上的机械臂，机械臂的远离无人机一端固定连接有检修盒，检修盒上安装有储存盒，储存盒内填充有绝缘修复颗粒，检修盒前端镶嵌连接有多孔吸风盒，储存盒与多孔吸风盒之间连接有输送泵，检修盒内镶嵌连接有电磁铁，检修盒前端还开设有条形槽，条形槽内设有多个二次损伤显色条，条形槽槽口处安装有一对左右对称的电热丝，无人机可以通过机械臂保持安全距离的情况下靠近换流站设备进行绝缘检测，同时在绝缘修复后预埋二次损伤显色条。

(5)绝缘修复颗粒包括磁粉内芯，磁粉内芯外表面包裹有修复树脂，修复树脂外表面包裹有自发热层，磁粉内芯赋予绝缘修复颗粒磁性，可以在检测结束后进行回收，修复树脂用来对绝缘层上的破损部位进行填充修复，磁粉内芯可以自行发热消耗迫使修复树脂填充于破损部位进行修复。

(6)磁粉内芯采用磁性材料，修复树脂采用热塑性绝缘树脂材料，自发热层采用自发热材料，自发热层可以依靠破损部位空气中的氧气进行自发热，为修复树脂提供热量。

(7)绝缘修复颗粒粒径大小为50-100μm，且保存在无氧环境下，基本可以深入绝大多数的绝缘层破损部位，有效进行修复。

(8)二次损伤显色条包括绝缘套，绝缘套上下两端均固定连接有磁铁块，一对磁铁块之间固定连接有检力棒，且检力棒插设于绝缘套内，绝缘套前端固定连接有相匹配的密封膜对其进行封闭，密封膜远离密封膜一端固定连接有隔离柱，可以在磁性排斥的作用下覆盖在破损部位进行二次修复保护，利用检力棒的易碎特性，一旦受到损伤便会破裂用来提示技术人员和方便无人机成像检测。

(9)密封膜采用热塑性树脂材料制成，绝缘套内填充有热固性绝缘漆，密封膜受热会塑化释放出内部的热固性绝缘漆进行修复，同时对其的影响较小。

(10)检力棒采用玻璃材质，且其内填充有彩色染料，彩色染料可以在检力棒破碎后流出，提高破损的显示效果。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明绝缘检修模块的结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明检修盒部分的结构示意图；

图5为图4中B处的结构示意图；

图6为本发明二次损伤显色条的结构示意图；

图7为本发明绝缘修复颗粒的结构示意图。

图中标号说明：

1机械臂、2检修盒、3电磁铁、4储存盒、5输送泵、6多孔吸风盒、7条形槽、8二次损伤显色条、801绝缘套、802磁铁块、803检力棒、804密封膜、805隔离柱、9绝缘修复颗粒、901磁粉内芯、902修复树脂、903自发热层、10电热丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，无人机自身安全与换流站设备安全的控制方法，包括以下步骤：

S1、构建定位系统：在电力调控中心设立基准站，同时在无人机上搭载流动站，基准站和流动站之间通过信号中转装置进行信号传输，保证无人机巡检时的自身安全；

S2、换流站数据获取：先获取到换流站内设备精确的安装坐标信息，并存入数据库中，同时在换流站设备上安装相应的传感器模块来采集数据，并实时上传至云服务器；

S3、无人机现场巡检：无人机依靠构建的定位系统指定最佳巡检路径，依靠搭载的成像模块和绝缘检修模块对换流站设备进行成像采集和绝缘检测，成像数据同样实时上传至云服务器；

S4、云端故障分析定位：云服务器针对换流站数据进行分析定位设备的隐性故障，针对成像数据分析定位设备的显性故障，并将分析数据发送至电力调控中心，电力调控中心根据故障安排专人检修；

S5、现场故障分析定位：无人机搭载的绝缘检修模块对换流站设备的绝缘部位进行检测，检测到可修复的绝缘损伤时直接现场修复，并预埋二次损伤显色条8用作后续绝缘损伤检测；

S6、大数据学习：定期运用大数据分析常见故障和大型故障，并安排专人定期配合无人机针对上述故障部位加快巡检周期，保证换流站设备安全。

传感器模块包括风速采集传感器、湿度传感器、温度传感器、拉力传感器、导线振动监测仪和静电感应器，有效采集换流站设备运行的各种数据，保证故障检测的可靠性。

成像模块包括可见光成像单元和热红外成像单元，两种成像方式满足多种成像需求，扩大成像检测范围，同时热红外成像单元可以辅助绝缘检修模块进行检测。

请参阅图2-4，绝缘检修模块包括安装于无人机侧壁上的机械臂1，机械臂1的远离无人机一端固定连接有检修盒2，检修盒2上安装有储存盒4，储存盒4内填充有绝缘修复颗粒9，检修盒2前端镶嵌连接有多孔吸风盒6，储存盒4与多孔吸风盒6之间连接有输送泵5，检修盒2内镶嵌连接有电磁铁3，检修盒2前端还开设有条形槽7，条形槽7内设有多个二次损伤显色条8，条形槽7槽口处安装有一对左右对称的电热丝10，无人机可以通过机械臂1保持安全距离的情况下靠近换流站设备进行绝缘检测，同时在绝缘修复后预埋二次损伤显色条。

请参阅图7，绝缘修复颗粒9包括磁粉内芯901，磁粉内芯901外表面包裹有修复树脂902，修复树脂902外表面包裹有自发热层903，磁粉内芯901赋予绝缘修复颗粒9磁性，可以在检测结束后进行回收，修复树脂902用来对绝缘层上的破损部位进行填充修复，磁粉内芯901可以自行发热消耗迫使修复树脂902填充于破损部位进行修复，磁粉内芯901采用磁性材料，修复树脂902采用热塑性绝缘树脂材料，自发热层903采用自发热材料，自发热层903可以依靠破损部位空气中的氧气进行自发热，为修复树脂902提供热量，绝缘修复颗粒9粒径大小为50-100μm，且保存在无氧环境下，基本可以深入绝大多数的绝缘层破损部位，有效进行修复。

请参阅图5-6，二次损伤显色条8包括绝缘套801，绝缘套801上下两端均固定连接有磁铁块802，一对磁铁块802之间固定连接有检力棒803，且检力棒803插设于绝缘套801内，绝缘套801前端固定连接有相匹配的密封膜804对其进行封闭，密封膜804远离密封膜804一端固定连接有隔离柱805，可以在磁性排斥的作用下覆盖在破损部位进行二次修复保护，利用检力棒803的易碎特性，一旦受到损伤便会破裂用来提示技术人员和方便无人机成像检测，密封膜804采用热塑性树脂材料制成，绝缘套801内填充有热固性绝缘漆，密封膜804受热会塑化释放出内部的热固性绝缘漆进行修复，同时对其的影响较小，检力棒803采用玻璃材质，且其内填充有彩色染料，彩色染料可以在检力棒803破碎后流出，提高破损的显示效果集。

绝缘检修具体如下：说明书附图2中的a代表换流站设备，b代表绝缘层，无人机靠近换流站设备，通过机械臂1将检修盒2靠近绝缘层并贴合，启动输送泵5将储存盒4内的绝缘修复颗粒9抽出并喷至绝缘层表面，此时绝缘层表面完好的区域为无氧环境，绝缘修复颗粒9可以正常存在，而一旦出现破损部位，由于破损部位内含有空气，而绝缘修复颗粒9在进入到破损部位后与空气中的氧气反应生热开始对破损部位进行修补，启动电磁铁3吸回剩余的绝缘修复颗粒9并通过输送泵5回收，然后利用热成像单元进行检测即可获取到破损部位的影像，机械臂1控制检修盒2移动至条形槽7对准破损部位，反向启动电磁铁3利用排斥作用推出最前侧的二次损伤显色条8，接着通过电热丝10对其进行加热，密封膜804塑化后内部的热固性绝缘漆流出在破损部位的表面进行二次修复，同时检力棒803也预埋进入热固性绝缘漆内直至固化成膜。

本发明可以实现通过RTK定位技术为无人机在换流站内的巡检提供精确定位信息，提高无人机巡检时的定位精度，从而提高巡检时的安全性，对无人机和换流站设备的安全提供保障，同时无人机搭载成像模块和绝缘检修模块，配合换流站设备内安装的传感器模块，基本涵盖换流站设备故障检测范围，有效扩大巡检的全面性，尤其是引入的绝缘检修可以针对变压器的树脂绝缘层进行检测，一旦检测到破损可以及时进行修复，避免损伤的进一步扩大，同时对其进行监测，有效保障后期运行的稳定性和安全性，实现对无人机和换流站设备安全的有效控制。

以上，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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。