(完整版)變電站智能巡檢機(jī)器人設(shè)計說明書

1、“小凡 ”智能機(jī)器人設(shè)計說明書一、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)國家電網(wǎng)公司變電站管理規(guī)范 、無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)定的周期和時間內(nèi)完成。無人值班變電站：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)備有無電暈

2、、放電、接頭有無過熱發(fā)紅現(xiàn)象。有人值班變電站，無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)對設(shè)備全面的外部檢查，對缺陷有無發(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)及引線是否好。無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)備變動后；設(shè)備新投入運(yùn)行后；設(shè)備經(jīng)過檢修、改造或長期停運(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；法定節(jié)假日、重要保電任務(wù)時段等。在法定節(jié)假日、重要保電任務(wù)時段，各無人值班變電站每日至少巡視一次。1.2 迎

3、峰度夏期間除正常巡視外，增加設(shè)備特巡和紅外測溫。無人值班變電站每日巡視 1 次。紅外測溫分為正常紅外測溫、 發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測溫、特殊保電時期紅外測溫三種。正常紅外測溫周期為各變電站每周不少于一次，晚高峰時段進(jìn)行。 主要針對長期大負(fù)荷的設(shè)備；設(shè)備負(fù)荷有明顯增大時；設(shè)備存在異常、發(fā)熱情況，需要進(jìn)一步分析鑒定；上級有明確要求時，如：特殊時段保電等。發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測溫應(yīng)根據(jù)檢測溫度、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，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，晚高峰時段進(jìn)行。 無人值班變電站每個巡視日1 次或值班長視發(fā)熱情況每日1 次。特殊保電時期、迎峰度夏期間應(yīng)進(jìn)行全面測

4、溫、重點(diǎn)測溫及發(fā)熱點(diǎn)跟蹤測溫。測溫記錄應(yīng)記錄全面， 主要應(yīng)包含發(fā)熱設(shè)備運(yùn)行編號、發(fā)熱部位具體描述、發(fā)熱點(diǎn)溫度、該臺設(shè)備其它相相同部位溫度（或同類型設(shè)備相同部位溫度） 、負(fù)荷電流大小、測溫時間、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， 對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行感觀的簡單的定性判斷， 主要通過看、觸、聽、嗅等感官去實(shí)現(xiàn)的。人工巡視對設(shè)備外部可見、可聽、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

5、可能性。且對于設(shè)備內(nèi)部的缺陷，運(yùn)行人員無專業(yè)儀器或者儀器精確度太低， 通過簡單的巡視是不能發(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；還有一類缺陷只能在操作的過程中才能發(fā)現(xiàn)， 如機(jī)械卡澀、閘刀分合不到位、 閘刀機(jī)構(gòu)箱門損壞等。另一方面，由于無人值班變電站增多， 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法出車不能及時巡視時， 造成集控站值班員不能及時了解現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)， 及時發(fā)現(xiàn)隱患，危急電網(wǎng)的安全運(yùn)行。特別是無法及時了解出現(xiàn)問題的變電站情況，失去優(yōu)先安排處理的機(jī)會。巡視人員巡視設(shè)備時需要站在離設(shè)備較近的地方， 對巡視人員的人身安全也有一定

6、的威脅， 特別是在異?，F(xiàn)象查看、惡劣天氣特巡，事故原因查找時危險性更大。綜上所述，無人值班變電站的人工巡檢存在及時性、可靠性差，花費(fèi)人工較多，存在較大的交通風(fēng)險和巡視過程風(fēng)險，巡視效率低下。二、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)， 聲音探測器三種電站設(shè)備檢測裝置 ，以自主和遙控的方式代替人對室外高壓設(shè)備進(jìn)行巡檢，以便及時發(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)的非接觸式移動檢測與變電站綜合主動化的接觸式監(jiān)控結(jié)合， 可以真正形成全監(jiān)控方式，大大提

7、高變電站設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。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，移動體控制系統(tǒng)以及由可見光圖像攝像機(jī)，紅外圖像攝像機(jī)和聲音探測器 等組成的電站設(shè)備檢測系統(tǒng)三部分。移動體是整個機(jī)器人系統(tǒng)的移動載體和信息采集控制載體， 主要包括移動車體， 移動體運(yùn)動控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。 對于移動體還需要進(jìn)行有效的監(jiān)視、控制和管理，為此建立了一個基站。 基站與移動體之間通過無線網(wǎng)橋組成一個無線局域網(wǎng)。 可見光圖像，紅外圖像通過視頻服務(wù)器的視頻流數(shù)據(jù)和移動體控制系統(tǒng)信息等數(shù)據(jù)匯集到網(wǎng)絡(luò)集線器后， 經(jīng)無線網(wǎng)橋，網(wǎng)絡(luò)集線器一起通過電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳到運(yùn)行監(jiān)控終端，通過連接到電力系統(tǒng)局域網(wǎng)上的計算機(jī)可

8、根據(jù)訪間權(quán)限實(shí)時測覽變電站設(shè)備的可見光和紅外視頻圖像，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)器人移動體的運(yùn)動等檢測系統(tǒng)由紅外測溫儀和可見光攝像機(jī)等裝置組成，均安裝在移動體即智能巡檢機(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)部溫度信息的采集和處理考慮到機(jī)器人的運(yùn)行環(huán)境。其中機(jī)器人采用三輪輪式移動小車前2輪為驅(qū)動輪，由 1個電機(jī)分別驅(qū)動，差速轉(zhuǎn)向，后1輪為萬向輪。機(jī)器人外形流暢，直線運(yùn)動性與轉(zhuǎn)彎性能好。2、機(jī)器人控制系統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)主要包括移動體運(yùn)動控制子系統(tǒng)和工作子系統(tǒng)兩大部分，移動體運(yùn)動控制子系統(tǒng)硬件由 PC104主板和 PMAC-104運(yùn)動控制卡和電機(jī)驅(qū)動器組成，主要負(fù)責(zé)機(jī)器人在巡檢

9、過程中的運(yùn)動行為的控制移動。3、變電站檢測系統(tǒng)本機(jī)器人系統(tǒng)為變電站設(shè)備非電氣信號的采集提供了一個移動載體平臺，在這個平臺上可以搭建不同的檢測系統(tǒng)或裝置。 目前在該平臺上搭建了遠(yuǎn)程在線式紅外熱像儀系統(tǒng)， 可見光圖像采集處理系統(tǒng)， 聲音采集處理系統(tǒng)。在無人值班變電站一些通過電氣信號難以檢測的運(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檢測 ; 變壓器開關(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檢測 ; 變壓器等設(shè)備的聲音異?？梢岳寐曇舨杉幚硐到y(tǒng)進(jìn)行識別。3.1 遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測與診斷系統(tǒng)本設(shè)計采取在線式紅外熱成像裝置。本系統(tǒng)包括紅外圖像采集裝

10、置，紅外圖像處理模塊，圖像顯示，存儲，查詢和報表生成模塊。該診斷系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的設(shè)備溫度閾值， 自動進(jìn)行判斷， 對超出報警值的設(shè)備在基站主控計算機(jī)上給出聲音和文本報警 ; 借助可見光圖像識別， 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刻變電站的一些關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備溫度曲線， 也可以生成某一設(shè)備在一定歷史時間內(nèi)的時間溫度曲線。3.2 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測與診斷系統(tǒng)本系統(tǒng)在無人值守變電站先利用機(jī)器人基站系統(tǒng)對移動體發(fā)送來的可見光圖像進(jìn)行分析，只傳輸分析結(jié)果或待進(jìn)一步確定的圖像。首先對采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理，識別出被監(jiān)測的電力設(shè)備， 通過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)

11、分析、區(qū)域標(biāo)識、紋理描述和評判等處理。結(jié)合對應(yīng)設(shè)備的參數(shù)庫確定其是何設(shè)備。 如有畸變發(fā)生則存儲結(jié)果， 向上一級傳輸及發(fā)出告警信號。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)度員也不必時刻注視監(jiān)視屏幕。無人值守變電站中的電力設(shè)備種類繁多，針對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程圖像監(jiān)測和狀態(tài)診斷并與其他監(jiān)測系統(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)測與診斷系統(tǒng)噪聲檢測子系統(tǒng)是變電站巡檢機(jī)器人功能的一部分，主要是對變壓器的噪聲進(jìn)行采集和分析。 通過機(jī)器人攜帶的聲音探測器進(jìn)行噪聲數(shù)據(jù)采集， 并將噪聲數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)傳回基站。本系統(tǒng)主要包括如下 3個模塊1) 噪聲采集傳輸模塊， 其任務(wù)是在巡檢機(jī)器人上實(shí)時采集噪聲信號，