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文檔簡介
變電站智能巡檢機器人應用中存在問題及解決對策,機械工程論文隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,智能電網(wǎng)技術得到了長足發(fā)展。同時,隨著人工智能技術的不斷進步,機器人巡檢技術在變電站中廣泛應用,機巡為主、人機結合將來將成為變電站巡檢的趨勢。本文對智能巡檢機器人技術及應用場景進行了介紹,并對智能巡檢機器人在變電站應用中存在典型問題進行了分析,提出了解決辦法。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展,我們國家電網(wǎng)不斷擴大,變電站數(shù)量和設備數(shù)量急劇增長。電力體制改革進一步進入深水區(qū),隨著集中控制及運檢一體化工作的推進,變電站進入無人值班形式。傳統(tǒng)的人工巡檢方式已經(jīng)不知足新的形勢需要,存在著很多難以克制的問題:(1〕衡量尺度問題:運行經(jīng)歷體驗是確保電力設備安全運行的一種技能,但運行經(jīng)歷體驗的積累經(jīng)過具有單一性和時效性。人員一旦變動,就可能造成經(jīng)歷體驗流失,新的人員要積累經(jīng)歷體驗需要一個長期的經(jīng)過。經(jīng)歷體驗的缺乏造成了對運行設備狀態(tài)把握難度的增加。(2〕原始數(shù)據(jù)積累問題:由于設備運行狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)和信息的積累缺乏,對事故的預防及排除無法提供有用的輔助性資料。(3〕勞動強度及人工成本問題:隨著變電站集控及運檢一體化工作的推進,運行值班員人員將減少,設備巡視的勞動強度將增加,巡視周期固然被優(yōu)化,但也造成設備出現(xiàn)突發(fā)狀況起初時不能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施,等設備告警或跳閘時才發(fā)現(xiàn),已經(jīng)錯過了最好的處理機會。采用智能機器人技術對變電站進行巡檢,在具備智能性和靈敏性的同時也克制和彌補了人工巡檢的缺乏之處,既提升了變電巡檢作業(yè)的智能化水平,又避免了因巡視人員技能差、經(jīng)歷體驗缺乏、責任心不強等問題,更適應變電站無人化的實際需求,具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。1智能巡檢機器人系統(tǒng)構架變電站智能巡檢機器人系統(tǒng)構架為分層式構架,由后臺管理系統(tǒng)層和前端移動站系統(tǒng)層組成,如此圖1所示。1.1后臺管理系統(tǒng)后臺管理系統(tǒng)層主要由后臺監(jiān)控終端、交換機、無線AP及環(huán)境采集單元等組成,無線AP用于與機器人前端系統(tǒng)進行通信。后臺監(jiān)控終端監(jiān)控系統(tǒng)基于Windows或linnux系統(tǒng),通過面向對象編程語言開發(fā)設計,為用戶提供友好的交互操作界面,實現(xiàn)人機交互,實現(xiàn)機器人監(jiān)視控制功能,采集機器人運行狀態(tài)、當下位置及環(huán)境信息,向機器人下達工作任務及途徑規(guī)劃,實時顯示機器人當下采集的可見光圖像和紅外圖像及分析處理結果。對機器人采集數(shù)據(jù)進行存儲,并可方便查詢歷史數(shù)據(jù)進行多維度分析。圖1智能巡檢機器人系統(tǒng)構架1.2前端移動站系統(tǒng)層前端移動站系統(tǒng)層包括機器人本體模塊和相關檢測控制模塊,主要由導航避障系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及運動系統(tǒng)六部分組成。前端移動站系統(tǒng)是智能巡檢機器人的移動載體和信息采集載體,主要負責導航定位信息的采集和處理,根據(jù)預先設好的工作任務自動規(guī)劃巡視途徑,并自主完成巡檢任務,移動至預設點位后完成定位校準、采集可見光圖像和紅外圖像采集,讀書辨別等工作,并將采集的數(shù)據(jù)上傳至后臺管理系統(tǒng)。巡視任務完成后機器人自動返回充電房充電,在巡視經(jīng)過中碰到障礙物時自動停車并報警,障礙消除后自行前進。機器人前方一般安裝有2-4個超聲波傳感器,超聲波傳感器采集機器人行走道路上的障礙信息,以IO的形式上傳到運動控制模塊,并根據(jù)控制形式判定能否停車,實現(xiàn)機器人的自動避障功能。2機器人巡檢常用場景智能巡檢機器人主要用于對變電站室外高壓設備開展紅外熱成像監(jiān)測、可見光視頻拍攝、儀表圖像辨別、聲音辨別等巡檢任務,及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷,并提醒變電站運行人員,具有智能性、客觀性、靈敏性、安全性、集成度高等特點。2.1日常巡檢變電站智能機器人根據(jù)設定的任務自主對變電站設備進行巡檢,主要進行表計辨別讀取、設備狀態(tài)檢查、噪聲監(jiān)測、紅外測溫等工作,工作智能化、檢測方式多樣化、巡檢工作標準化。智能機器人巡檢系統(tǒng)能夠對巡檢全經(jīng)過進行管理,實現(xiàn)巡視道路、時間、巡視設備、報表管理于一體,并能夠為運行人員提供數(shù)據(jù)分析與決策支持。有效的克制了傳統(tǒng)的人工巡檢勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散、手段單一等缺點。2.2特殊巡檢機器人能夠替代運維人員實如今惡劣天氣下對設備自主巡檢,如高溫、大風、大霧、冰雪、冰雹、雷雨等特殊工況下的巡檢,有效降低工作人員在惡劣天氣戶外作業(yè)的安全風險。2.3實現(xiàn)一鍵順控等特殊功能功能智能機器人巡檢系統(tǒng)與站內監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動,過機器人與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動配合,機器人能夠對設備狀態(tài)進行自動檢查,實現(xiàn)一鍵順控功能。也自動可對設備遙信告警進行現(xiàn)場確認,比方當變電站監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)設備壓力低、溫度越限等告警時,機器人可根據(jù)告警內容自動導航至現(xiàn)場核實并發(fā)送檢查結果給運維人員。2.4遠程指導與應急指揮遠程工程師能夠操控機器人到達作業(yè)現(xiàn)場,同步觀看當下施工作業(yè)現(xiàn)場實況,并通過語音對講功能對作業(yè)經(jīng)過進行指導,確保作業(yè)流程的規(guī)范性、安全性。同機會器人可以應用于應急指揮、安全督察等應用場景。2.5機器人集中控制管理電網(wǎng)公司可在公司總部設置智能機器人集控中心對公司管轄的多個變電站機器人進行集中控制和統(tǒng)一管理,統(tǒng)一巡檢形式及巡檢標準,實現(xiàn)機器人巡檢作業(yè)標準化管理,同時將機器人巡檢數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析,及時把握設備運行狀況。2.6降低運維人員勞動強度綜合統(tǒng)計表示清楚在傳統(tǒng)人工巡檢形式下,運維人員天天通過人工巡檢對設備巡視檢查、紅外測溫用時約3h,每年則需要1080h,采用機器人巡視后,值班員每月開展一次核對性巡視即可,每年用于巡視時間為36h,減少了1044h,大大降低了運維人員勞動強度。3變電站巡檢器人應用中存在問題及解決對策3.1對站內電纜溝蓋板及巡視小道的毀壞受變電站內設備及環(huán)境限制,機器人巡檢時需要在變電站電纜溝蓋板上行走,當前常用的變電站巡檢機器人重量在80kg以上,長期在電纜溝蓋板行走會造成電纜溝蓋板損壞甚至機器人掉入電纜溝壓壞電纜造成設備故障。解決辦法:合理規(guī)劃機器人巡檢道路,盡量避免走電纜溝蓋板,如因條件所限必須從電纜溝蓋板穿越時,在穿越處電纜溝蓋板上覆蓋鋼板保衛(wèi)。在新變電站規(guī)劃設計時,將機器人巡檢道路納入設計中綜合考慮。3.2無線通信保密性不高當前變電站巡檢機器人與監(jiān)控主站常用的通信方式為WIFI無線網(wǎng)橋傳輸,不知足變電站網(wǎng)絡安全要求,在保供電時因停用無線網(wǎng)絡導致機器人無法運行。解決辦法:加裝加密通信模塊,采用支持WAPI無線標準或230MHz電力無線專網(wǎng)通信模組通信。3.3機器人輪胎磨損過快當前的變電站巡檢機器人多用四驅方式,機器人原地轉向時輪胎磨損嚴重,會造成定位偏移及巡檢脫軌,某省公司42臺機器人一年由于輪胎導致的故障占總故障數(shù)的18.6%。解決辦法:將機器人由四輪驅動改為兩輪驅動,轉向方式由四輪原地轉向改為兩輪原地轉向;將真空胎更換為添加耐磨材料鏤空實心胎,合理規(guī)劃巡檢途徑,減少原地轉向次數(shù),定期對機器人輪胎磨損情況進行評估,及時更換。3.4機器人續(xù)航能力缺乏機器人充電時間需6-8h,滿電續(xù)航時間8h,由于500kV及以上變電站設備多,占地面積大,一臺巡檢機器人完成一次全站巡檢需要3天時間。解決辦法:進行電池材料及快速充電技術研究,提升電池容量及充電速度;開展機器人自動換電池技術研究,通過機器人自動快速更換電池來提升續(xù)航能力。3.5機器人巡視存在盲區(qū)由于受設備布置、安全距離及機器人本身體積限制,機器人巡視存在盲區(qū),部分巡視點無法覆蓋,500kV變電站機器人巡視盲點在5%左右。解決辦法:通過調整表計朝向、增加反光鏡,盲區(qū)增加專用攝像頭等手段可有效解決巡視盲區(qū)問題。結束語:電站智能巡檢機器人能在一定程度上代替人工巡檢,有效降低運維人員設備巡視強度和安全風險,
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