立新變電站智能機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用探析,近年來，隨著我國電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站數(shù)量急劇增加，對變電站檢修人員的巡檢工作將更加復(fù)雜多樣。因為傳統(tǒng)的人工變電站檢測不僅受環(huán)境因素的影響，還受人為因素的影響；檢測過程中難免會出現(xiàn)個人疏漏，對變電站檢測質(zhì)量會產(chǎn)生一定的影響。隨著信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展，這為變電站智能檢測的發(fā)展提供了方向?；诖耍疚奶岢隽艘环N變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，并對智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。詳情如下所示：
本文以立新變電站為例，對其智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)進(jìn)行研究。在分析之前，本文首先對國內(nèi)外智能巡檢機(jī)器人的研究趨勢進(jìn)行了探討，為后續(xù)研究提供參考；然后對智能機(jī)器人檢測系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和研究，從系統(tǒng)架構(gòu)到硬件系統(tǒng)設(shè)計，再到軟件系統(tǒng)。綜合設(shè)計分析，討論系統(tǒng)特點。
然后，以立新變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)為例，提出充電室安裝、巡檢系統(tǒng)專用通道澆筑、新型磁軌鋪設(shè)及輔助設(shè)備安裝等工程設(shè)計，并根據(jù)系統(tǒng)工程實施情況提出計劃，系統(tǒng)可以改進(jìn)。運(yùn)行可靠性的目的。隨后，對工程項目設(shè)計與實施過程中的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了注意事項及相關(guān)信息，以提高智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的可靠性。
最后將變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)場，分析立新220k V變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)各功能模塊的調(diào)試驗收；介紹了系統(tǒng)的工作過程，分析了系統(tǒng)在探測和紅外探測中的應(yīng)用。影響。結(jié)果表明，該系統(tǒng)在不同領(lǐng)域具有不同的性能。最后針對系統(tǒng)存在的不足提出優(yōu)化建議。在智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的工作場景中，智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)可以有效檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，防止誤差放大，節(jié)省人工成本，顯著提高工作效率，對智能化有一定的適用價值的變電站。
關(guān)鍵詞： 智能機(jī)器人；變電站巡檢系統(tǒng)；立新變電站；應(yīng)用研究。
ABSTRACT
In recent years, with the rapid development of China's power grid, the number of substations has increased dramatically, which will make the detection work more complex and perse for substation maintenance personnel. Because the traditional artificial substation detection is not only affected by environmental factors, but also by human factors; personal omissions will inevitably occur in the detection process,which will have a certain impact on the quality of substation detection. With the development of information technology and intelligent technology, it provides a direction for the development of intelligent detection in substation. Based on this, an intelligent inspection robot system for substation is proposed, and its application in substation is studied. The details are as follows:
Based on this，this paper studies the intelligent robot inspection system used in Lixin substation of Dongguan Power Supply Bureau. Firstly ， the whole architecture of the intelligent robot inspection system is analyzed ， and the whole architecture of the system is discussed in detail ，which mainly includes the appearance hardware composition and the internal software module ， and the realization of the system function is mainly analyzed.
Then， based on the functional principle of system framework， taking the inspection system of intelligent robot in Lixin substation as an example ， the engineering design of charging room installation ， special channel pouring of inspection system ， new magnetic track laying and auxiliary equipment installation is proposed ， and according to the implementation of the system engineering scheme ，the purpose of improving the operation reliability of the system is achieved. In this paper ， the project design considerations of substation patrol system are summarized ，and the patrol information is analyzed in detail ， which shows the feasibility and reliability of robot application in substation.
Finally， the intelligent inspection system of substation robot is applied to the site ， and the debugging and acceptance of each functional module of the intelligent inspection system of 220k V substation in Lixin of Dongguan Power Supply Bureau are analyzed ； the working process of the system is introduced ， and the application effect of the system in detection and infrared detection is analyzed. The results show that the system has different performance in different areas. Finally ， theoptimization suggestions are put forward for the deficiencies of the system. In the work scenario of the intelligent detection system ，the intelligent detection system can effectively detect the operation status of the equipment ， prevent the amplification of errors， save labor costs ， significantly improve the work efficiency ， which has a certain applicable value for the intelligent substation.
Key words： intelligent robot； substation inspection system； Lixin substation；Application Research。
第一章 緒論
1.1、研究背景。
中國經(jīng)濟(jì)目前正處于快速發(fā)展階段，居民生活水平也在不斷提高，對電力的需求不斷增大，因此電網(wǎng)建設(shè)在生產(chǎn)和生活中的作用也將越來越重要。這將進(jìn)一步加大電網(wǎng)公司對電廠建設(shè)的投入，電力輸送能力將繼續(xù)增長，輸電面積也將擴(kuò)大。傳統(tǒng)的變電站管理已經(jīng)不能適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展。無人值班變電站的新管理理念正在形成。
根據(jù)檢修相關(guān)變電站的要求，必須對繼電保護(hù)運(yùn)行和檢修進(jìn)行綜合控制，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，例行檢查是保證設(shè)備安全運(yùn)行的最可靠手段。目前，為了順應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，變電站建設(shè)也愈發(fā)智能化，無人值班式的變電站逐漸成為發(fā)展趨勢[1-3]。
目前在變電站維護(hù)中，因為運(yùn)行維護(hù)人員不足，影響了電網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)，使變電所改為無人值班、少人值守的運(yùn)行維護(hù)方式。目前，現(xiàn)場檢查工作主要依靠運(yùn)行維護(hù)人員按照預(yù)案、時間和檢查的要求，定期對運(yùn)行維護(hù)組負(fù)責(zé)的分站進(jìn)行檢查。相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在無人值守變電站的日常檢查中造成了許多問題。例如，每個運(yùn)行和維護(hù)小組負(fù)責(zé)大量需要大量檢查任務(wù)的變電站。同樣的類似檢查任務(wù)，操作人員和維修人員每天重復(fù)，很容易讓人發(fā)自內(nèi)心地感到厭煩，無法保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，其他工作將不得不推遲或取消[4-6]。這使得變電站日常檢查面臨著嚴(yán)峻考驗，同時也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了重大安全隱患。
為更好地落實變電站運(yùn)行維護(hù)工作，按照電力改革規(guī)劃和秩序，落實“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”新舉措，考慮到智能電網(wǎng)的發(fā)展和當(dāng)前智能巡檢機(jī)器人技術(shù)的推廣應(yīng)用，智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)在一些變電站得到了應(yīng)用。機(jī)器人巡檢是指變電站巡檢機(jī)器人對變電站的檢測。對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以提供設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，供運(yùn)行維護(hù)人員參考；對設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，可以為狀態(tài)維護(hù)和狀態(tài)評估提供有效的數(shù)據(jù)；對設(shè)備的狀態(tài)可以預(yù)測到減少設(shè)備故障，利用巡檢機(jī)器人完成站內(nèi)巡檢工作，使運(yùn)行維護(hù)人員遠(yuǎn)離帶電設(shè)備，遠(yuǎn)程操作，提高人員安全；同時，為無人值班變電站的推廣應(yīng)用提供了創(chuàng)新的技術(shù)測試工具，提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性?；诖耍绾文軌蜃屩悄軝C(jī)器人巡檢系統(tǒng)既能夠滿足變電站巡視工作的要求，又能夠最大限度的發(fā)揮系統(tǒng)本來所具備功能，同時，如何保證該系統(tǒng)能夠在變電站中的強(qiáng)電磁場環(huán)境下安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，就是本文主要研究的課題。
1.2、研究意義。
在傳統(tǒng)的人工巡檢式變電站中，對變電站故障體系判斷通常是通過“看、觸摸以及聽”等直觀方式，然后基于相應(yīng)的檢測設(shè)備完成故障的評估。但這類檢測方式出現(xiàn)誤差概率很大，主要因為每個人在檢測中思考以及體驗的方式不同，也就會出現(xiàn)一定的偏差情況。而隨著信息化技術(shù)以及微機(jī)監(jiān)視技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這給變電站智能巡檢系統(tǒng)的發(fā)展提供了方向，讓智能巡檢機(jī)器人可以逐漸取代人工，并且比人工檢測效率更好、更優(yōu)質(zhì)。而這種智能巡檢機(jī)器人對環(huán)境以及外界因素抗干擾能力較強(qiáng)，可以很好的完成變電站監(jiān)測以及故障排查等相關(guān)任務(wù)。而目前國內(nèi)外已經(jīng)有相對成熟的研究成果，目前主流的變電站巡檢機(jī)器人國外有：高壓帶電作業(yè)機(jī)器人，分站監(jiān)視設(shè)備以及針對核電廠運(yùn)行檢測的智能機(jī)器人等。而國內(nèi)相關(guān)的研究也積累了豐富的經(jīng)驗，例如變電站瓷瓶清掃機(jī)器人、電纜替道智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)等。但在智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實際運(yùn)作中依舊存有一些不足之處，無論是智能巡檢機(jī)器人工程設(shè)計，還是已有變電站的實際運(yùn)行，都會存有一些問題。
因此，本文主要以立新220k V變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)為例，從智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)工作原理展開論述，重點研究工程方案設(shè)計以及安裝驗收調(diào)試，針對不足之處提出優(yōu)化建議，這對智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)發(fā)展具有重大的意義。
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1.3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.
1.3.1、傳統(tǒng)變電站巡檢的弊端以及新型變電站巡檢方式的提出
1.3.2、智能巡檢機(jī)器人研究現(xiàn)狀
1.4、本文研究內(nèi)容
第二章 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)設(shè)計.
2.1、系統(tǒng)架構(gòu)
2.2、硬件系統(tǒng)設(shè)計.
2.2.1 、智能巡檢機(jī)器人機(jī)身結(jié)構(gòu)
2.2.2、 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2.3、控制模塊設(shè)計.
2.3、軟件系統(tǒng)設(shè)計
2.3.1、軟件系統(tǒng)總體設(shè)計
2.3.2、本地工作站系統(tǒng)
2.3.3、紅外測溫系統(tǒng)
2.4、系統(tǒng)功能分析.
2.5、本章小結(jié)
第三章 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)工程方案設(shè)計.
3.1、引言.
3.2、工程設(shè)計.
3.2.1、總體設(shè)計準(zhǔn)則
3.2.2、充電室安裝
3.2.3、專用通道澆筑
3.2.4、磁軌道鋪設(shè).
3.2.5、通訊輔助設(shè)備安裝
3.2.6、上位機(jī)、NVR和路由器安裝
3.2.7、通訊網(wǎng)線敷設(shè)路徑
3.3、巡檢設(shè)備信息
3.4、本章小結(jié)
第四章 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)運(yùn)維流程和模式研究.
4.1、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)運(yùn)維流程.
4.2、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)模式研究
4.2.1、立新變電站簡介.
4.2.2、檢測點位設(shè)置、表計調(diào)整情況
4.2.3、紅外測溫功能
4.2.4、統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表
4.2.5、可見光表計識別.
4.2.6、異常報警.
4.3.7、聲音采集及分析.
4.2.8、后臺信號傳輸
4.2.9、機(jī)器人超聲停障功能
4.3、功能效果分析
4.4、其他功能應(yīng)用討論.
4.5、本章小結(jié).
第五章 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用效果分析.
5.1、系統(tǒng)應(yīng)用情況分析.
5.1.1、東莞地區(qū)系統(tǒng)應(yīng)用概況
5.1.2、立新變電站現(xiàn)場應(yīng)用及注意事項.
5.1.3、應(yīng)用案例詳細(xì)分析.
5.2、系統(tǒng)效果分析.
5.2.1、準(zhǔn)確性.
5.2.2、及時性
5.2.3、抗干擾性.
5.3、系統(tǒng)的不足與優(yōu)化措施
5.3.1、人為事故故障優(yōu)化.
5.4.2、系統(tǒng)軟件故障優(yōu)化
5.4.3、系統(tǒng)硬件故障優(yōu)化
5.4、本章小結(jié).
第六章 結(jié)論
城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，造成對能源利用的不斷提高，而電力一直是促進(jìn)社會發(fā)展的能源。因此電網(wǎng)建設(shè)在生產(chǎn)和生活中的作用也將越來越重要。這將進(jìn)一步加大國家電網(wǎng)公司對電廠建設(shè)的投入，電力輸送能力將繼續(xù)增長，輸電面積也將擴(kuò)大。所以，本文以立新變電站為例，對變電站機(jī)器人智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用進(jìn)行了一系列的研究，包括系統(tǒng)總體架構(gòu)與紅外成像原理分析、工程設(shè)計方案以及應(yīng)用驗收與調(diào)試等，本文主要研究工作有：
?。?）論述了立新220k V變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的工程設(shè)計方案。詳細(xì)論述了充電室、專用通道、磁道、通訊輔助設(shè)備、安裝等各個部分的設(shè)計然后規(guī)劃了測試機(jī)器人的檢測類型和檢測設(shè)備的范圍，為智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)提供了一定的參考基礎(chǔ)。
?。?）針對原機(jī)器人檢測系統(tǒng)圖中儀表讀數(shù)不全的問題，總結(jié)了變電站檢測系統(tǒng)現(xiàn)代化的安排，并給出了紅外測溫功能的記錄表，立新變電站智能機(jī)器人檢測系統(tǒng)的可見光表計識別、紅外測溫以及聲音采集等功能模式運(yùn)行，然后深入分析這些功能存有的效果，并對其功能其他應(yīng)用進(jìn)行了探討，闡述了機(jī)器人在變電站中的應(yīng)用。
?。?）針對智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實際應(yīng)用效果情況，對具體案例展開分析，并進(jìn)行人工檢測與智能機(jī)器人檢測的結(jié)果對比。結(jié)果表明，智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)面對不同的環(huán)境變化比人工檢測具有較高的效率與準(zhǔn)確性，但在一些特殊設(shè)備故障上還需要人工檢測進(jìn)行輔助完成；最后從實際案例展開，分析其應(yīng)用效果，并對存有的不足之處提出相應(yīng)措施，完善檢測現(xiàn)狀。
參考文獻(xiàn)
作者單位：廣東工業(yè)大學(xué)
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文章名稱：立新變電站智能機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用探析
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