CN109687331A - 一种可自主巡检的智能化箱式变电站 - Google Patents

一种可自主巡检的智能化箱式变电站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可自主巡检的智能化箱式变电站。包括：箱式变电站以及设置在箱式变电站内部的电源供给系统和自主巡检机器人系统；电源供给系统为自主巡检机器人系统供电；自主巡检机器人系统包括控制主机、机械手、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头和为广角摄像头提供光线的光源，控制主机的信号采集端与广角摄像头的输出端电连接，控制主机的控制端与机械手驱动连接，控制主机控制机械手完成智能操作，智能操作包括开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合。本发明提供的可自主巡检的智能化箱式变电站实现了箱式变电站的自动巡检以及远程操作。

Description

一种可自主巡检的智能化箱式变电站
技术领域
本发明涉及输变电设备领域，特别是涉及一种可自主巡检的智能化箱式变电站。
背景技术
箱式变电站是一种集成度较高的配电系统设备，它改变了原有的土建配电房、配电站，在电力系统配电过程中使用非常广泛。根据使用条件和负荷等级的不同，箱式变电站可以进行各种定制和个性化设计，与环境更加协调、功能配置更加完善。
箱式变电站内部一般包括高压开关设备、配电变压器，部分系统被还配置有低压配电装置。箱式变电站一般按一定接线方案将开关设备和变压器排成一体，在工厂完成预制、装配和验收。箱式变电站将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，结构紧凑，整体结构防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动。箱式变电站特别适用于城网建设与改造，石油与工矿业的流动使用，方便运输与建造。
但是，箱式变电站布置分散，某些高压变电站无仪器仪表工作所需的二次电源，所以无法实现完善的监测、诊断和远程操控。即使配置了通信和"四遥"功能的变电站也多次出现由于装置故障、通信故障导致的数据错误、掉线等问题，因此研究开发具有更强监控和互补性遥操作功能的箱式变电站具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可自主巡检的智能化箱式变电站，以实现箱式变电站的自动巡检以及远程操作。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种可自主巡检的智能化箱式变电站，包括：箱式变电站以及设置在箱式变电站内部的电源供给系统和自主巡检机器人系统；所述电源供给系统为所述自主巡检机器人系统供电；
所述自主巡检机器人系统包括控制主机、机械手、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头和为广角摄像头提供光线的光源，所述控制主机的信号采集端与所述广角摄像头的输出端电连接，所述控制主机的控制端与所述机械手驱动连接，所述控制主机控制机械手完成智能操作，所述智能操作包括开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合。
可选的，所述智能化箱式变电站还包括远程监控系统，所述远程监控系统与所述控制主机无线连接，所述控制主机将接收到的图像传输至所述远程监控系统，所述远程监控系统对所述图像进行分析，并向所述控制主机发出控制指令，所述控制主机根据所述控制指令控制所述机械手完成所述智能操作。
可选的，所述自主巡检机器人系统设置在箱式变电站内各设备前侧的通道中，所述自主巡检机器人系统还包括水平轨道、沿所述水平轨道运动的行走机构以及设置在行走机构上的垂直升降机构，所述机械手固定在所述行走机构上，所述控制主机、光源与摄像头均设置在所述垂直升降机构上。
可选的，所述行走机构上安装有滚轮，所述行走机构通过所述滚轮在所述水平轨道上滑动。
可选的，所述行走机构上还设置有伺服电机，所述伺服电机用于驱动所述滚轮转动。
可选的，所述电源供给系统包括太阳能电池板、太阳能发电控制装置、CT取电装置、CT电源转换装置、电池组和电池管理系统，所述太阳能电池板敷设在所述箱式变电站的顶部，所述太阳能电池板与所述太阳能发电控制装置连接，所述CT取电装置与所述CT电源转换装置连接，所述太阳能发电控制装置的电源输出端和所述CT电源转换装置的电源输出端均与所述电池管理系统的输入端连接，所述电池管理系统的输出端与电池的充电端连接。
可选的，所述机械手的数量为两个。
可选的，所述机械手为四自由度机械手。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的可自主巡检的智能化箱式变电站在原有箱式变电站的内部加设了电源供给系统和自主巡检机器人系统；电源供给系统为自主巡检机器人系统供电，自主巡检机器人系统包括控制主机、机械手、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头和为广角摄像头提供光线的光源，广角摄像头将采集到的图像传输至控制主机，实现了箱式变电站的自动巡检，控制主机将接收到的图像传输至远程监控系统，远程监控系统对图像进行分析，并向控制主机发出控制指令，控制主机根据控制指令控制机械手完成开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合，实现了箱式变电站的远程操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例智能化箱式变电站自主巡检机器人系统的结构示意图。
图2为本发明实施例智能化箱式变电站电源供给系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种可自主巡检的智能化箱式变电站，以实现箱式变电站的自动巡检以及远程操作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的智能化箱式变电站与常规的箱式变电站系统不同，本发明提供的智能化箱式变电站在常规的箱式变电站的基础上，集成了电源供给系统和自主巡检机器人系统，电源供给系统具有电能获取和存储装置，为机器人系统的巡检提供电能。本发明提供的智能化箱式变电站还包括远程监控系统，远程监控系统与自主巡检机器人系统无线连接，用于对自主巡检机器人系统进行远程监控。
自主巡检机器人系统设置在箱式变电站内各设备前侧的通道中，如图1所示，自主巡检机器人系统包括控制主机5、机械手1、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头2和为广角摄像头2提供光线的光源3，控制主机5的信号采集端与广角摄像头2的输出端电连接，控制主机5的控制端与机械手1驱动连接，控制主机5控制机械手1完成智能操作，智能操作包括开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合，但不限于上述操作。自主巡检机器人系统还包括水平轨道7、沿水平轨道7运动的行走机构6以及设置在行走机构6上的垂直升降机构4，机械手1固定在行走机构6上，控制主机5、光源3与摄像头2均设置在垂直升降机构4上，可以接近观测开关设备、变压器的状态。
行走机构6上安装有滚轮，行走机构6通过滚轮在水平轨道7上滑动。滚轮的数量可以为4个，机器人行走机构6由4轮支撑在悬挂水平轨道7上，其中，两个轮子由伺服电机驱动，当主动轮正转时机器人向一侧运动，反转时向另一侧运动。
机械手1可以为2个四自由度机械手1，4自由度作业机械手1的作业空间包括了所有开关设备的操作面板区域，可以操作开关设备的分合闸，切换开关状态，推拉操作机构。
控制主机5实现了机器人运动控制、图像采集和远程通信等功能。远程监控系统与控制主机5无线连接，控制主机5将接收到的图像传输至远程监控系统，在自主巡检模式下，机器人系统根据设定的作业周期和作业顺序，获取各个设备的视频信息，并进行实时分析和处理，提取仪表、指示装置和机构的位置、状态和文字信息，并通过通信系统传输到远程监控中心。在远程操作模式下，机器人系统可以根据远程指令运动，并实时反馈视频和状态信息，远程指令也可以操作机器人系统的机械臂，完成远程操作，例如分合闸、操作手柄或机构。
如图2所示，电源供给系统包括太阳能电池板87、太阳能发电控制装置9、CT取电装置10、CT电源转换装置11、电池组13和电池管理系统12，太阳能电池板87敷设在箱式变电站的顶部，将各太阳能电池板87串联、并联后接入太阳能发电控制装置9，转换后输出电压为DC24V的电源。CT取电装置10与CT电源转换装置11连接，CT取电装置10是一个在玻膜合金环基础上绕制多圈漆包线形成的电磁感应元件，当有一次电流穿过磁环时输出与一次电流成比例的交流电，然后经过CT电源转换装置11转换为稳定的DC24V直流电。太阳能发电控制装置9的电源输出端和CT电源转换装置11的电源输出端均与电池管理系统12的输入端连接，电池管理系统12的输出端与电池的充电端连接。电池管理系统12根据电池的电荷状态、输入电源状态、负载电流状态综合判断，控制电池组13的充放电电流，维持电池电压、输出电压稳定，多余的电能通过负载电阻14及时消耗掉。电源供给系统除了给自主巡检机器人系统提供电源外，还对箱式变电站内的一些需要二次电源的仪器仪表进行供电。
本发明提供的可自主巡检的智能化箱式变电站在原有箱式变电站的内部加设了电源供给系统和自主巡检机器人系统；电源供给系统为自主巡检机器人系统供电，自主巡检机器人系统包括控制主机、机械手、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头和为广角摄像头提供光线的光源，广角摄像头将采集到的图像传输至控制主机，实现了箱式变电站的自动巡检，控制主机将接收到的图像传输至远程监控系统，远程监控系统对图像进行分析，并向控制主机发出控制指令，控制主机根据控制指令控制机械手完成开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合，实现了箱式变电站的远程操作。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，包括：箱式变电站以及设置在箱式变电站内部的电源供给系统和自主巡检机器人系统；所述电源供给系统为所述自主巡检机器人系统供电；
所述自主巡检机器人系统包括控制主机、机械手、用于采集箱式变电站内各设备图像的广角摄像头和为广角摄像头提供光线的光源，所述控制主机的信号采集端与所述广角摄像头的输出端电连接，所述控制主机的控制端与所述机械手驱动连接，所述控制主机控制机械手完成智能操作，所述智能操作包括开关设备的分合闸、操作机构的推拉以及箱式变电站柜门的开合。
2.根据权利要求1所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述智能化箱式变电站还包括远程监控系统，所述远程监控系统与所述控制主机无线连接，所述控制主机将接收到的图像传输至所述远程监控系统，所述远程监控系统对所述图像进行分析，并向所述控制主机发出控制指令，所述控制主机根据所述控制指令控制所述机械手完成所述智能操作。
3.根据权利要求1所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述自主巡检机器人系统设置在箱式变电站内各设备前侧的通道中，所述自主巡检机器人系统还包括水平轨道、沿所述水平轨道运动的行走机构以及设置在行走机构上的垂直升降机构，所述机械手固定在所述行走机构上，所述控制主机、光源与摄像头均设置在所述垂直升降机构上。
4.根据权利要求3所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述行走机构上安装有滚轮，所述行走机构通过所述滚轮在所述水平轨道上滑动。
5.根据权利要求4所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述行走机构上还设置有伺服电机，所述伺服电机用于驱动所述滚轮转动。
6.根据权利要求1所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述电源供给系统包括太阳能电池板、太阳能发电控制装置、CT取电装置、CT电源转换装置、电池组和电池管理系统，所述太阳能电池板敷设在所述箱式变电站的顶部，所述太阳能电池板与所述太阳能发电控制装置连接，所述CT取电装置与所述CT电源转换装置连接，所述太阳能发电控制装置的电源输出端和所述CT电源转换装置的电源输出端均与所述电池管理系统的输入端连接，所述电池管理系统的输出端与电池的充电端连接。
7.根据权利要求1所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述机械手的数量为两个。
8.根据权利要求1所述的可自主巡检的智能化箱式变电站，其特征在于，所述机械手为四自由度机械手。
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