變電站智能巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、小凡”智能機(jī)器人設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，、變電站人工巡檢現(xiàn)狀分析1、人工巡檢的內(nèi)容、方式、周期和要求根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司變電站管理規(guī)范、無(wú)人值守變電站管理規(guī)范（試行）、 安徽省電力公司變電設(shè)備管理維護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 的意見(jiàn)和要求，目前，某供電公司集 控站巡視管理規(guī)定如下：1.1變電站設(shè)備巡視，分為正常巡視（含交接班巡視）、全面巡視、熄燈巡 視和特殊巡視，各類(lèi)巡視應(yīng)做好記錄。正常巡視（含交接班巡視）：除按照有關(guān)要求執(zhí)行外，有人值守變電站還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí) 行交接班設(shè)備巡視，必須在規(guī)定的周期和時(shí)間內(nèi)完成。無(wú)人值班變電站：集控站 所轄站每日1次；其它集控站所轄站每2日1次。熄燈檢查： 應(yīng)檢查設(shè)備有無(wú)電暈、放電、接頭有無(wú)過(guò)熱發(fā)紅現(xiàn)象。

2、有人值班變電站，無(wú)人值班變電站每周均應(yīng)進(jìn)行 1次。全面巡視（標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)巡視）：應(yīng)對(duì)設(shè)備全面的外部檢查，對(duì)缺陷有無(wú)發(fā)展作出 鑒定，檢查設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)，檢查防誤閉鎖裝置，檢查接地網(wǎng)及引線(xiàn)是否好。無(wú) 人值班變電站每月進(jìn)行2次，上半月和下半月各進(jìn)行1次。特殊巡視： 應(yīng)視具體情況而定。下列情況時(shí)應(yīng)進(jìn)行特殊巡視：大風(fēng)前、后；雷 雨后；冰雪、冰雹、霧天；設(shè)備變動(dòng)后；設(shè)備新投入運(yùn)行后；設(shè)備經(jīng)過(guò)檢修、改 造或長(zhǎng)期停運(yùn)后重新投入系統(tǒng)運(yùn)行后； 設(shè)備異常情況；設(shè)備缺陷有發(fā)展時(shí)；法定 節(jié)假日、重要保電任務(wù)時(shí)段等。在法定節(jié)假日、重要保電任務(wù)時(shí)段，各無(wú)人值班 變電站每日至少巡視一次。1.2迎峰度夏期間除正常巡視外，增加設(shè)備

3、特巡和紅外測(cè)溫。無(wú)人值班變電 站每日巡視1次。紅外測(cè)溫分為正常紅外測(cè)溫、發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測(cè)溫、特殊保電時(shí)期 紅外測(cè)溫三種。正常紅外測(cè)溫周期為各變電站每周不少于一次， 晚高峰時(shí)段進(jìn)行。主要針對(duì)長(zhǎng)期 大負(fù)荷的設(shè)備；設(shè)備負(fù)荷有明顯增大時(shí)；設(shè)備存在異常、發(fā)熱情況，需要進(jìn)一步 分析鑒定；上級(jí)有明確要求時(shí)，如：特殊時(shí)段保電等。發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測(cè)溫應(yīng)根據(jù)檢測(cè)溫度、 負(fù)荷電流、環(huán)境溫度、氣候變化等進(jìn)行發(fā)熱值 的比對(duì)，分析設(shè)備發(fā)熱點(diǎn)變化，確定發(fā)熱性質(zhì)。其周期為有人值守變電站每日1 次，晚高峰時(shí)段進(jìn)行。無(wú)人值班變電站每個(gè)巡視日1次或值班長(zhǎng)視發(fā)熱情況每日 1次。特殊保電時(shí)期、迎峰度夏期間應(yīng)進(jìn)行全面測(cè)溫、重點(diǎn)測(cè)溫及發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測(cè)溫

4、。 測(cè)溫記錄應(yīng)記錄全面，主要應(yīng)包含發(fā)熱設(shè)備運(yùn)行編號(hào)、發(fā)熱部位具體描述、發(fā)熱 點(diǎn)溫度、該臺(tái)設(shè)備其它相相同部位溫度（或同類(lèi)型設(shè)備相同部位溫度）、負(fù)荷電流大小、測(cè)溫時(shí)間、天氣狀況、環(huán)境溫度等信息。2、人工巡檢有效性分析變電站值班員進(jìn)行人工巡檢，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行感觀的簡(jiǎn)單的定性判斷， 主要 通過(guò)看、觸、聽(tīng)、嗅等感官去實(shí)現(xiàn)的。人工巡視對(duì)設(shè)備外部可見(jiàn)、可聽(tīng)、可嗅的 缺陷能夠發(fā)現(xiàn)，例如：油位、油溫、壓力、滲漏油、外部損傷、銹蝕、冒煙、著 火、異味、異常聲音、二次設(shè)備指示信號(hào)異常等。人工巡檢受人員的生理、心理素質(zhì)、責(zé)任心、外部工作環(huán)境、工作經(jīng)驗(yàn)、技 能技術(shù)水平的影響較大，存在漏巡，漏發(fā)現(xiàn)的可能性。且對(duì)于設(shè)備內(nèi)部

5、的缺陷， 運(yùn)行人員無(wú)專(zhuān)業(yè)儀器或者儀器精確度太低，通過(guò)簡(jiǎn)單的巡視是不能發(fā)現(xiàn)的，比如 油氣試驗(yàn)項(xiàng)目超標(biāo)，設(shè)備特殊部位發(fā)熱、絕緣不合格等缺陷；還有一類(lèi)缺陷只能 在操作的過(guò)程中才能發(fā)現(xiàn)，如機(jī)械卡澀、閘刀分合不到位、閘刀機(jī)構(gòu)箱門(mén)損壞等。另一方面，由于無(wú)人值班變電站增多， 許多變電站的距離也較遠(yuǎn)，在站內(nèi)出 現(xiàn)事故或大風(fēng)、大雪及雷雨后因集控站無(wú)法出車(chē)不能及時(shí)巡視時(shí)，造成集控站值 班員不能及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，危急電網(wǎng)的安全運(yùn)行。特別是 無(wú)法及時(shí)了解出現(xiàn)問(wèn)題的變電站情況，失去優(yōu)先安排處理的機(jī)會(huì)。巡視人員巡視設(shè)備時(shí)需要站在離設(shè)備較近的地方， 對(duì)巡視人員的人身安全也 有一定的威脅，特別是在異?，F(xiàn)象

6、查看、惡劣天氣特巡，事故原因查找時(shí)危險(xiǎn)性 更大。綜上所述，無(wú)人值班變電站的人工巡檢存在及時(shí)性、可靠性差，花費(fèi)人工較 多，存在較大的交通風(fēng)險(xiǎn)和巡視過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，巡視效率低下?！?、變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成“小凡”攜帶紅外熱像儀，高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，聲音探測(cè)器三種電站設(shè)備檢測(cè) 裝置，以自主和遙控的方式代替人對(duì)室外高壓設(shè)備進(jìn)行巡檢，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電 力設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷及外部機(jī)械或電氣問(wèn)題。例如異物，損傷，發(fā)熱，漏油等給運(yùn)行人員提供診斷電力設(shè)備運(yùn)行中的事故隱患和故障先兆的有關(guān)數(shù)據(jù)。該機(jī)器人系統(tǒng)的非接觸式移動(dòng)檢測(cè)與變電站綜合主動(dòng)化的接觸式監(jiān)控結(jié)合，可以真正形成全監(jiān)控方式，大大提高變電站設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

7、1、機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)該機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)主要包括基站，移動(dòng)體控制系統(tǒng)以及由可見(jiàn)光圖像攝像 機(jī)，紅外圖像攝像機(jī)和聲音探測(cè)器 等組成的電站設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)三部分。移動(dòng)體 是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的移動(dòng)載體和信息采集控制載體， 主要包括移動(dòng)車(chē)體，移動(dòng)體 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。對(duì)于移動(dòng)體還需要進(jìn)行有效的監(jiān)視、控制和管理，為 此建立了一個(gè)基站。基站與移動(dòng)體之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)?？梢?jiàn)光圖像，紅外圖像通過(guò)視頻服務(wù)器的視頻流數(shù)據(jù)和移動(dòng)體控制系統(tǒng)信息等數(shù)據(jù)匯 集到網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器后，經(jīng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋，網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器一起通過(guò)電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳到運(yùn) 行監(jiān)控終端，通過(guò)連接到電力系統(tǒng)局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)可根據(jù)訪間權(quán)限實(shí)時(shí)測(cè)覽變 電站

8、設(shè)備的可見(jiàn)光和紅外視頻圖像， 機(jī)器人本身運(yùn)行情況等相關(guān)信息，并且可以 控制機(jī)器人移動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)等檢測(cè)系統(tǒng)由紅外測(cè)溫儀和可見(jiàn)光攝像機(jī)等裝置組成， 均安裝在移動(dòng)體即智能巡檢機(jī)器人上。該系統(tǒng)可以完成變電站設(shè)備外觀圖像和內(nèi) 部溫度信息的米集和處理考慮到機(jī)器人的運(yùn)行環(huán)境。 其中機(jī)器人米用三輪輪式移 動(dòng)小車(chē) 前2輪為驅(qū)動(dòng)輪，由1個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，差速轉(zhuǎn)向，后1輪為萬(wàn)向輪。機(jī)器 人外形流暢，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)性與轉(zhuǎn)彎性能好。2、機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)主要包括移動(dòng)體運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)和工作子系統(tǒng)兩大部分，移動(dòng)體 運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)硬件由PC104主板和PMAC-10運(yùn)動(dòng)控制卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成，主 要負(fù)責(zé)機(jī)器人在巡檢過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)行

9、為的控制移動(dòng)。3、變電站檢測(cè)系統(tǒng)本機(jī)器人系統(tǒng)為變電站設(shè)備非電氣信號(hào)的采集提供了一個(gè)移動(dòng)載體平臺(tái)，在 這個(gè)平臺(tái)上可以搭建不同的檢測(cè)系統(tǒng)或裝置。目前在該平臺(tái)上搭建了遠(yuǎn)程在線(xiàn)式 紅外熱像儀系統(tǒng)，可見(jiàn)光圖像采集處理系統(tǒng)，聲音采集處理系統(tǒng)。在無(wú)人值班變 電站一些通過(guò)電氣信號(hào)難以檢測(cè)的運(yùn)行狀態(tài)， 例如變壓器漏油，絕緣氣體壓力變 化，火災(zāi)和盜竊等可借助機(jī)器人所攜帶的圖像來(lái)檢測(cè) ；變壓器開(kāi)關(guān)及各種電氣接 頭內(nèi)部發(fā)熱可以利用機(jī)器人攜帶的紅外熱像儀來(lái)檢測(cè)；變壓器等設(shè)備的聲音異常 可以利用聲音采集處理系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別。3.1遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采取在線(xiàn)式紅外熱成像裝置。本系統(tǒng)包括紅外圖像采集裝置，紅外圖 像處理

10、模塊，圖像顯示，存儲(chǔ)，查詢(xún)和報(bào)表生成模塊。該診斷系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先設(shè) 定的設(shè)備溫度閾值，自動(dòng)進(jìn)行判斷，對(duì)超出報(bào)警值的設(shè)備在基站主控計(jì)算機(jī)上給 出聲音和文本報(bào)警；借助可見(jiàn)光圖像識(shí)別，能判斷一些關(guān)鍵設(shè)備的內(nèi)部溫度梯度， 不但可以形成某一時(shí)刻變電站的一些關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備溫度曲線(xiàn)，也可以生成某一設(shè)備在一定歷史時(shí)間內(nèi)的時(shí)間一溫度曲線(xiàn)。3.2遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)本系統(tǒng)在無(wú)人值守變電站先利用機(jī)器人基站系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)體發(fā)送來(lái)的可見(jiàn)光圖 像進(jìn)行分析，只傳輸分析結(jié)果或待進(jìn)一步確定的圖像。首先對(duì)采集的圖像進(jìn)行預(yù) 處理，識(shí)別出被監(jiān)測(cè)的電力設(shè)備，通過(guò)將該圖像與上次采集的圖像進(jìn)行差圖像分 析、累積圖像分析、相關(guān)分析、區(qū)域標(biāo)識(shí)、紋

11、理描述和評(píng)判等處理。結(jié)合對(duì)應(yīng)設(shè) 備的參數(shù)庫(kù)確定其是何設(shè)備。如有畸變發(fā)生則存儲(chǔ)結(jié)果，向上一級(jí)傳輸及發(fā)出告 警信號(hào)。不再傳輸?shù)恼D像可由調(diào)度員人工遠(yuǎn)程調(diào)用。這就使信道的傳送效率大為提高，而且調(diào)度員也不必時(shí)刻注視監(jiān)視屏幕。 無(wú)人值守變電站中的電力設(shè)備 種類(lèi)繁多，針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測(cè)和狀態(tài)診斷并與其他監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合 使變電站運(yùn)行的可靠性大為提高。3.3遠(yuǎn)程聲音監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)噪聲檢測(cè)子系統(tǒng)是變電站巡檢機(jī)器人功能的一部分，主要是對(duì)變壓器的噪聲 進(jìn)行采集和分析。通過(guò)機(jī)器人攜帶的聲音探測(cè)器進(jìn)行噪聲數(shù)據(jù)采集，并將噪聲數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳回基站。本系統(tǒng)主要包括如下3個(gè)模塊1）噪聲采集傳輸模塊，其任務(wù)是在巡檢機(jī)器人上實(shí)時(shí)采集噪聲信號(hào)