智能变电站巡检机器人研制及应用
来源:用户上传
作者:
摘要：经济的快速发展使我国快速进入现代化发展阶段。近几年来，我国的经济发展水平在迅速提高，国内的各项事业也都取得了众多成就，为了满足多样化的使用需求，提高电力调控能力，积极开展智能变电站巡检机器人的研究是至关重要的。为了能够始终保持电力系统的正常工作，相关人员建设相应的变电站，希望能够实现对电力的灵活调节，庞大的用电需求给电力系统带来很大压力，智能变电站的数量与检修工作也逐渐增多。
关键词：智能变电站;巡检机器人;研制及应用
引言
我国经济的快速发展离不开各行业的大力支持。变电站在电力系统供电与传输之间起到重要的桥梁作用，其运行过程中是否安全可靠，直接影响着人们的生产和生活.一旦变电站设备出现安全隐患或实际故障，此时的巡检工作就能够预防和先知，保障供电系统能够及时恢复正常的工作.随着国民经济的发展，国家对电力网系统的投入不断增大，就对供电系统的可靠性提出更高的要求，而且变电站除电力线路巡检外，更是输电网络的变换、控制中心，各种电气设备也是巡检的重点，对于越来越复杂的设备诊断，传统的巡检方式已满足不了现实需求，这就迫切需要研发方便灵活的巡检装置来解决上述问题。
1智能变电站巡检机器人概述
随着电子技术的迅速发展，特别是计算机技术和“五遥”功能的实现。电网无人化值守发展程度不断提高，现代电气自动化技术和远程测控技术已基本可以实现变电站内设备远程监控，无人值守的管理制度极大的提高生产效率、降低电网的运维成本。实现智能变电站无人值守的关键环节之一就是智能巡检终端的应用。智能变电站巡检机器人能够有效的解决人工巡检过程中存在的工作效率低、巡检质量良莠不齐、运维成本高等不足之处。对此国内外许多研究机构开展了关于无人值守变电站智能巡检机器人应用的研究。圣西保罗大学研制的悬挂式移动机器人，由高空钢索导引对电气一次设备实时温度监测，但是线路设计成本高且监测项目单一。国网电力机器人技术实验室研制的第四代巡检机器人基本能够实现对变电站设备的智能化巡检，读取各个监测点RFID标签信息完成对各个电力一次设备的数据采集，但是装置结构复杂、存在信息采集易缺失、受限于监测点视角以及监测轨迹、无法实现对电力设备的全方位监测。变电站巡检机器人，该设备符合未来电网智能化、小型化、工具化的标准，能够实现完全自主运行并且可配合后台监控中心平台通过携带相应的传感器设备实现对一次电力设备的遥控监测，同时自动生成巡检报告;变电站内装设有柔性无线充电桩，实现自主充电。目前，该巡检机器人现场模拟运行效果表明，基本满足传统变电站内所需人工巡检的功能要求。
2智能变电站的技术特点及建设原则
智能变电站的系统主要由间隔层、站控层以及过程层构成，内部含有很多智能一次设备，另外顺序控制可以实现智能化的高压设备操作。智能变电站主要有四大建设原则，每个大原则内部又含有很多小原则，首先，在智能变电站的建设过程中，相关人员应该充分体现数字化的设计理念;其次，应该在在电子式互感器和智能断路器的应用上体现一次设备智能化;再次，在系统结构的三层两网上体现二次设备网络化;最后，应该建设集约化、网络化、智能化的自动化功能。
3巡检机器人系统组成
根据被巡检对象的特点、巡检内容及与技术要点相匹配的设计要求，巡检机器人系统的组成方案总体可分为三层：基站层、网络通信层和智能移动终端层.基站层以基站系统为主，主要完成的功能有：任务管理、服务查询、图像实时监控及处理、系统的驱动控制、数据信息处理和运行状态显示及异常报警等，主要负责对巡检机器人当前的运行状态进行监控、采集数据、控制、记录图像、数据分析等;网络通信层主要以无线通信为目的，通过无线网络通信设备，将变电站巡检机器人实时采集到的信息传递给主控制中心，经过处理后的数据信息及时反馈给机器人.主要功能包括：检测实时图像、数据、自身状态以及控制中心对变电站巡检机器人所发出的遥控指令等.智能移动终端以移动站系统为主，它是巡检机器人的核心，主要功能模块包括：嵌入式主控模块、自动充电模块、导航定位模块、安全防护模块、运动控制模块、云台控制模块等.
4关于智能变电站巡检机器人的研制概述
（一）智能变电站中巡检机器人系统的组成，在智能变电站中安装巡检机器人就可以自行导航、良好定位，同时还可以集成各种传感，分布式是巡检机器人的主要系统框架，主要由基站层、通信层和终端层构成，基站层就是进行数据的采集等基本工作，通信层是传输信息的通道，终端层则负责数据的收集。（二）智能变电站中巡检机器人系统的设计，智能变电站中的巡检机器人可以融入一些监测技术，从而使得巡检功能更加全面，巡检机器人作为巡检工作的有效载体可以通过加密技术的应用来实现信息的实时交互。
5导航系统
变电站巡检机器人的视觉导航是机器人在既定的路径范围内，机器人系统结构中的成像设备提取道路视频图像，控制机器人按规划好的路径行走，进而完成要求的巡检任务.而导航系统的实时可靠性直接影响巡检机器人作业的效果.因此，本文设计了一种基于模糊逻辑的变电站巡检机器人视觉导航方法，即使在光照强度很大的环境下，也能很好地完成巡检任务.首先在路面预先铺设导引线，对于摄像机采集到的视频信息，用色彩分割的方法对图像进行预处理，采用形态学滤波作为去除干扰点的滤波方法，经过滤波后用三次B样条拟合算法实现导引线检测，最后用模糊逻辑控制算法实现导引线跟踪.随着视觉导航参数的不断变化，实时对机器人的运动姿态进行控制和调整，使其能够沿导引线按规定行走.
6智能变电站巡检机器人的应用概述
（一）巡检机器人智能识别检测功能的应用，在巡检机器人身上安装多种检测装置，就可以实现多种方面的检测和识别，其中巡检机器人一般都会配备可见光摄像机，它可以实现图像、影音的全面采集，另外巡检机器人还可以对信息进行独立地读取、记录、分析以及判断。（二）巡检机器人智能巡检分类功能的应用，巡检机器人在进行智能巡检的过程中会有两种巡检模式，一种是全面巡檢，另一种是返航模式，除此之外智能化的遥控巡检也是一种方式，有效地巡检工作可以及时排除故障，减少事故发生，具有极强的时效性。（三）巡检机器人定位导航功能的应用，巡检机器人不仅可以对外部事物进行检查，它还能够进行自检，在自身的状况进行充分的检测，确定无故障发生的时候就可以进入工作状态，一旦发现故障就会进行报警处理，另外在巡检过程中发现问题就可以采用定位导航功能，来确定故障的位置。
结语
首先对我国的变电站发展状况、对人们的意义以及我国的经济发展整体态势进行了简单地介绍，其次针对智能变电站进行了全面地介绍，其中包括智能变电站的基本内容、发展前景、优势、技术特点以及建设原则等方面，再次将目光聚焦于智能变电站中巡检机器人的研制上，从巡检机器人系统的组成以及设计两方面展开叙述，最后将重点转移到巡检机器人在智能变电站中的应用上，从识别检测、巡检分类以及定位导航三方面展开了描述，希望能够得到相关人员的重视和发展。
参考文献
[1]鲁恩燕，郭葛峰.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].华东科技：学术版，2017（12）：326.
[2]毛琛琳，张功望，刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源，2009，25（9）：30-32.
[3]鲁守银，苏建军.机器人在变电站设备巡检中的应用[J].机器人技术与应用，2007（5）：33-35.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14974087.htm
