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        變電站智能巡檢系統(tǒng)的研究

        2015-03-27 07:18:26國網(wǎng)青島供電公司于海龍劉曉偉李志戈肖文軍李旭平
        電子世界 2015年21期
        關(guān)鍵詞:變電站智能化機(jī)器人

        國網(wǎng)青島供電公司 于海龍 劉曉偉 李志戈 肖文軍 李旭平

        1 引言

        變電站日常設(shè)備巡視是保證變電站安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要的管理制度。截止目前,常規(guī)人工巡視方法由于存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)低、人工成本高等缺點(diǎn),智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)在變電站巡視管理中嶄露頭角[1]。

        變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng),是國網(wǎng)公司為適應(yīng)智能化變電站及無人值守變電站發(fā)展需求,全面提高變電站智能化水平而研制開發(fā)的,擁有安全自主產(chǎn)權(quán)和發(fā)明專利,整體技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先水平。該系統(tǒng)以智能巡檢機(jī)器人為核心,整合機(jī)器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等[2],能夠?qū)崿F(xiàn)變電站全天候、全方位智能巡檢和監(jiān)控,提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化和智能化水平,為智能化變電站和無人值守變電站提供創(chuàng)新型的技術(shù)檢測手段和安全保障,更快的推進(jìn)變電站無人值守的進(jìn)程。變電站機(jī)器人巡視現(xiàn)場如圖1所示。

        圖1 機(jī)器人巡視實(shí)例

        本文以某220kV智能化變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)為例,對機(jī)器人運(yùn)行原理、系統(tǒng)功能和巡視路線設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行巡檢,是智能變電站和無人值守變電站巡檢技術(shù)的發(fā)展方向,具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

        2 機(jī)器人巡檢系統(tǒng)

        變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)采用分層控制結(jié)構(gòu),分為上下兩層:基站和移動(dòng)站控制系統(tǒng)層、系統(tǒng)層。變電站巡檢機(jī)器人主要用于戶外變電站代替巡邏人員巡邏檢查。機(jī)器人可以攜帶紅外熱像儀電站設(shè)備檢測裝置[3],可見光CCD等[4],自主和遙控的方式,代替室外高壓設(shè)備的監(jiān)測,以檢測電力設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷,外部如機(jī)械或電氣問題:異物,損傷,發(fā)熱,漏等,對操作人員診斷電力設(shè)備運(yùn)行和故障事故先兆提供相關(guān)數(shù)據(jù)。機(jī)器人系統(tǒng)能夠在正確的時(shí)間代替人的檢查工作,并能生成報(bào)表,如機(jī)器人不能方便值班時(shí)間巡邏人員(如在00:00和03:00)或惡劣的天氣條件下,在沒有監(jiān)督人員的前提下,可根據(jù)檢查的固定路線,并能自動(dòng)返回出發(fā)點(diǎn)。

        3 機(jī)器人運(yùn)行的基本原理

        機(jī)器人依靠前端的磁傳感識(shí)別事先設(shè)計(jì)的巡行軌道,通過識(shí)別埋設(shè)的RFID點(diǎn)來執(zhí)行??课恢玫母鞣N命令[5],包括轉(zhuǎn)彎、檢測、停車、充電、開門等等。通過磁軌道的導(dǎo)航與??奎c(diǎn)的命令組合來完成既定的巡檢任務(wù)。機(jī)器人任務(wù)的啟動(dòng)主要有兩種方式,一種為定時(shí)啟動(dòng),主要是在機(jī)器人調(diào)試完畢情況下無需人為操作的自主運(yùn)行任務(wù)。另一種為人為控制啟動(dòng)模式,主要是在有參觀要求與特殊緊急情況下的啟動(dòng)方法。

        圖2 智能巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖

        機(jī)器人充電主要有自動(dòng)(推薦)與手動(dòng)(當(dāng)機(jī)器人電量已經(jīng)不能滿足啟動(dòng)時(shí)采用),自動(dòng)充電即讓機(jī)器人能夠采集到充電的RFID點(diǎn),這樣機(jī)器人便會(huì)執(zhí)行充電命令,同樣如果要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)開啟充電小屋的門禁也是讓機(jī)器人采集到開門點(diǎn)的RFID點(diǎn)。所以針對午山站要完成一次人為控制的自動(dòng)充電即把機(jī)器人斷電推到離開門??奎c(diǎn)不遠(yuǎn)的機(jī)器人軌道上,然后上電,待后臺(tái)與機(jī)器人通訊正常以后,啟動(dòng)任務(wù)。機(jī)器人便會(huì)首先順著軌道行進(jìn)到開門點(diǎn),執(zhí)行開門動(dòng)作,然后進(jìn)屋充電等等。圖2為智能巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

        4 系統(tǒng)功能及巡視路線設(shè)計(jì)

        變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)分為基站和移動(dòng)站機(jī)器人本體兩部分。依據(jù)現(xiàn)場工作要求,研制的機(jī)器人系統(tǒng)主要系統(tǒng)功能如下:

        (1)方便用戶對機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行配置,根據(jù)配置定時(shí)下發(fā)自動(dòng)規(guī)劃任務(wù);根據(jù)用戶配置,自動(dòng)采集和存儲(chǔ)可見光圖像和紅外圖像,并經(jīng)行分析和處理,動(dòng)態(tài)顯示機(jī)器人當(dāng)前采集的可見光圖像和紅外圖像如圖3所示。

        圖3 機(jī)器人巡檢數(shù)據(jù)采集界面

        (2)手動(dòng)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人云臺(tái)的動(dòng)作,實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人當(dāng)前的方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài),顯示機(jī)器人的當(dāng)前位置和速度的數(shù)據(jù)信息如圖4所示。

        圖4 機(jī)器人操控系統(tǒng)平臺(tái)

        (3)顯示機(jī)器人的電源狀態(tài),并進(jìn)行分析和異常報(bào)警,顯示機(jī)器人外圍傳感器的信號狀態(tài),并進(jìn)行報(bào)警,查詢機(jī)器人現(xiàn)場采集的歷史數(shù)據(jù),并進(jìn)行對比分析。

        智能巡檢機(jī)器人采用磁導(dǎo)航方式,該導(dǎo)航方式具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、不受雨雪天氣影響等優(yōu)點(diǎn),是目前室外移動(dòng)機(jī)器人最可靠和成熟的導(dǎo)航方式。

        定位點(diǎn)為機(jī)器人在全局路徑規(guī)劃中提供定位和任務(wù)信息,包括位置坐標(biāo)、設(shè)備間隔、任務(wù)內(nèi)容等。根據(jù)變電站具體設(shè)備分布圖,本變電站機(jī)器人巡檢路線圖如圖5所示。

        圖5 機(jī)器人巡視路線圖

        5 結(jié)論

        采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行變電站巡檢,既具有人工巡檢的靈活性、智能性,同時(shí)也克服了人工巡檢存在的一些缺陷和不足,更適應(yīng)智能變電站和無人值守變電站發(fā)展的實(shí)際需求,具有巨大的優(yōu)越性。本文闡述了機(jī)器人及智能巡檢系統(tǒng)的基本原理,并結(jié)合某220kV智能化變電站重點(diǎn)介紹了智能巡檢系統(tǒng)的功能和巡視路線設(shè)計(jì),充分體現(xiàn)了變電站智能巡檢系統(tǒng)在變電站日常巡視管理中的廣闊發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

        [1]魯守銀,蘇建軍.機(jī)器人在變電站巡檢中的應(yīng)用[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2007,25(1):485-493.

        [2]矯德余.基于嵌入式系統(tǒng)的智能巡檢機(jī)器人研制[D].中國石油大學(xué)(華東),2010.

        [3]肖鵬,王海鵬,等.變電站智能巡檢機(jī)器人云臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2007,5(1):33-36.

        [4]李云紅,李軍華,李培.紅外熱成像技術(shù)在電廠的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,31(6):180-184.

        [5]王建元,陳永輝.基于圖論的電力巡檢機(jī)器人智能尋跡方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,35(19):85-88.

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