CN110832720A - 包含无人操作和维护的开关装置或控制装置的变电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据权利要求(1、4)、(0和12)的前序部分的包含无人操作和维护的开关装置或控制装置的变电站。为了以自动化的方式进行这种变电站的操作和/或维护，以及就在进一步需要操作人员的情况下，提高操作人员的安全性，本发明在于，通过自动操作的内门将内室相对于外壳体锁定，实现机器人系统，使得机器人系统的作用区域从内室中延伸出，部分地在内室外的区域中，但在外壳体内，其中备件存储在备件移交区域中以用于维护。

Description

包含无人操作和维护的开关装置或控制装置的变电站

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1、8、10和12的前序部分所述的变电站，其包含无人操作和维护的开关装置或控制装置，特别是至少在低压开关装置上。

背景技术

无人操作和维护的开关装置或控制装置将操作人员排除在开关装置或控制装置的操作和维护过程(如当今我们所知的那样)之外。

到目前为止，像这样的系统是自动化的，但是，在给主电路通电时，必须限制操作人员的进入。

发明目的

本发明的目的在于，以自动化的方式进行这种变电站的操作和/或维护，并且就在进一步需要操作人员的情况下，提高操作人员的安全性。

发明内容

首先，上述变电站是自动操作的。为此，使用机器人系统在操作室内进行操作，开关装置或控制装置系统，特别是低压开关装置或控制装置系统位于操作室中，并且操作室实现在外壳体内。

因此，另外的若干传感器器件位于内壳体的内室与外壳体之间的区域中，和/或在外壳体的门处，传感器器件能够检测操作人员的进入。

关于开关装置或控制装置系统，本发明的一个方面在于，开关装置或控制装置系统(特别是低压开关装置或控制装置系统且/或包括一个或多个可抽出的模块)设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，并且该机器人系统或操纵器设置有摄像头系统和图像识别系统。

此外，通过对开关装置或控制装置的内部空间增加机器人系统，引入了一种服务于开关装置或控制装置的操作和维护功能的新系统。

开关装置或控制装置内部空间的机器人系统和设计(特别地没有另外的隔离)使得有机会收集与当前情况相比更丰富得多的有关主电路和辅助电路以及机构状况的静态和动态视觉数据。

所收集的丰富视觉数据允许对目标进行自动图像处理和分析，以了解开关装置或控制装置系统和构件的状况。

此外，通过使用本发明，开关装置或控制装置系统可在故障情况下更快并更有效得多地做出反应。

另一个有利的实施例是，机器人系统设置有数据网络或外部数据通信接口。

在另一个有利的实施例中，摄像头具有用于与图像识别系统相对应并利用自适应图像数据评估实际图像的器件，以便能够定位和分析构件的故障或可能导致故障的退化的物理原因。

在另一个有利的实施例中，摄像头设置有视频模式，通过该视频模式可通过慢动作视频序列来进行功能监控。

在另一个实施例中，机器人系统或操纵器设置有工具更换系统，该工具更换系统可用于在各种工具之间进行更换/切换以进行维护和维修活动，特别是用于以自动化方式拆卸或附接和/或更换开关装置或控制装置构件，诸如例如，可抽出的模块和/或模块构件、连接器等。

示例性工具可为例如夹钳和/或螺丝刀。

此外，可提供工具存储装置以存储和提供用于机器人系统或操纵器的工具更换系统的各种工具。

关于用于操作这种开关装置或控制装置的方法，本发明在于，开关装置或控制装置系统，特别是低压开关装置或控制装置系统，设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，机器人系统或操纵器至少部分地由软件系统操纵和/或控制，并且该机器人系统或操纵器设置有摄像头系统和图像识别系统，图像识别系统对应于技术诊断。

在另一个实施例中，电压开关装置或控制装置系统包括外壳体，并设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，其中该机器人系统或操纵器设置有摄像头和图像识别系统，图像识别系统对应于技术诊断。

此外，机器人系统或操纵器可至少部分地由壳体内部和/或壳体外部软件系统操纵和/或控制。

在本发明的另一有利实施例中，机器人系统设置有数据网络或外部数据通信接口，并且在检测到技术问题或故障的情况下，自动生成相关消息并将其发送到授权的外部观察系统。

进一步有利的是一种实施例，其中摄像头设置有与图像识别系统相对应并利用自适应图像数据评估实际图像的器件，以便能够定位和分析构件的故障或可能导致故障的退化的物理原因。

在最后的有利的实施例中，摄像头设置有视频模式，通过该模式可由慢动作视频序列进行功能监控，并通过比较来自自适应数据字段的慢动作视频序列，使用常规的预期功能序列自动分析功能监控，常规的预期功能序列示出了预期的常规功能。

本发明的另一个重要的后续特征在于，如果在给载流部件通电时通过内门的锁定自动限制内室，则开关装置或控制装置就不需要另外的隔室。

无人操作和维护的开关装置或控制装置(特别是低压开关装置或控制装置)的机器人系统将要求进行维护和采购零配件。当主电路通电时，开关装置或控制装置外壳体内的人员无法进入机器人系统。

然而，通过将机器人系统添加到开关装置或控制装置的内部空间或内室，新的复杂系统引入到开关装置或控制装置中，并且该系统本身需要维护。另一个期望是，机器人系统可获得用于开关装置或控制装置维护的备件。即使与当前实践相比，与开关装置或控制装置的人机交互的频率将低得多，也必须限定无人操作和维护的开关装置或控制装置的操作人员安全互锁装置。

在另一个实施例中，机器人系统设置有工具更换系统，该工具更换系统可用于在各种工具之间进行更换/切换以进行维护和维修活动，特别是用于以至少部分自动化方式拆卸或附接和/或更换开关装置或控制装置构件，诸如例如，可抽出的模块和/或模块构件、连接器等。示例性工具可为例如夹钳和/或螺丝刀。

此外，可提供工具存储装置以存储和提供用于机器人系统或操纵器的工具更换系统的各种工具。

在另一个有利的实施例中，在外壳体的室内实施操作人员存在传感器，使得如果给开关装置或控制装置所处的内室内的载流部件通电，则内室的门处的锁定器件自动地锁定该门，其中在内室内，仅允许机器人系统操作。

在另一有利的实施例中，内室也是可气密封闭的隔室。

通过这种方式，在变电站的此内隔室内，这样的开关装置本身不需要另外的封壳是可能的，因为在载流部件通电的情况下，开关装置通过锁定的门防止操作人员进入。

根据操作这种变电站的方法，

内室通过自动操作的内门相对于外壳体锁定，并且通过评估对操作人员存在的自动感测以及开关装置或控制装置的载流部件和/或母线排上的能量状态来逻辑地控制该门的锁定和解锁，

并且实施机器人系统，使得机器人系统的作用区域从内室中延伸，部分地在内室外的区域中，但是在外壳体内，其中备件储存在备件移交区域中以用于维护。

一种有利的维护方法在于，对于机器人的维护或修理，将位于内室外且在外壳体内的区域预先限定为修理和维护区域，其中如果在内室的开关装置或控制装置通电的情况下，内室由内室的门锁定，则允许操作人员进入。这样，对操作人员的安全性给出很高的要求。

附图说明

附图中绘出了本发明的有利实施例。

图1为无人操作和维护的开关装置或控制装置的示例性横截面。

图2为无人操作和维护的低压开关装置或控制装置的示例性横截面。

图3为变电站平面图和无人操作的开关装置或控制装置的人机交互部的位置的实例。

具体实施方式

图1和图2示出了无人操作和维护的开关装置或控制装置的示例性实施例。

在图2中，公开了无人操作和维护的示例性低压开关装置或控制装置。低压开关装置40包括安装框架44和/或若干可抽出的模块42。

在图1和图2所示的实施例中，机器人系统21的工具在该实施例中可包括用于视觉检查和热成像检查的传感器，以对通电的开关装置或控制装置进行增强的检查。

由于仅允许机器人操纵器29和腕部30接近断电的电路，因此所有这些传感器将为非接触式。机械臂和腕部可将传感器定位到最佳拍摄位置，而无需传感器本身具有先进的平移、倾斜、缩放功能。

该实施例中的视觉检查传感器能够拍摄高分辨率图片以及慢动作视频序列记录。来自视觉检查传感器的数据和随后的自动图像分析算法将用于以下检查任务：

-从高分辨率静态图像中检测主电路上的尘垢、腐蚀和湿气；

-从高分辨率静态图像中检测绝缘表面上的放电痕迹或破裂；

-通过慢动作视频序列分析来检测操作期间辅助机构的移动不规则；

-通过慢动作视频序列分析来检测开关装置动触头的移动不规则。

用于热成像检查的传感器将能够拍摄高发射率表面的高分辨率热成像照片。开关装置或控制装置内部的主电路将优选在可能的地方用薄的高发射率材料覆盖，以允许进行精确的热成像测量。

来自热成像检查传感器的数据和随后的自动图像分析算法将用于以下检查任务：

-从静态热成像图像检测主电路上的热点；

-从静态热成像图像中检测主电路上比最高允许温度高的点；

-从静态热成像图像中检测辅助电路上的热点；

-从静态热成像图像中检测辅助机构上的高摩擦点。

对于接近机器人系统并为开关装置或控制装置提供备件，有两个选项：

•开关装置或控制装置的所有主电路都必须完全断电，以使开关装置或控制装置的内部空间22对于人员进入是安全的；

•或如果需要，必须允许机器人系统21离开开关装置或控制装置外壳体23，以进行交互。

关于开关装置或控制装置的保养连续性和正常运行时间，第二个选项更为理想。为了允许机器人系统21从封壳中移出，建议在开关装置或控制装置外壳体23上安装专用门50，见图3。

门在关闭时是防弧的，并且尺寸设计成允许带有对接操纵器的机器人系统通过。门仅在机器人移动通过所需的时期打开，门在其余时间则关闭。门优选地位于开关装置或控制装置的一侧向侧上，以允许预先限定的机器人移动区域51尽可能简单和狭窄。

机器人系统的预先限定的移动区域51延伸到开关装置或控制装置外壳体23之外。机器人系统的默认位置在开关装置或控制装置外壳体23的内部，它在这里完成其任务。

在机器人移动通过打开的门50的短时期内，开关装置或控制装置的防弧封壳23受到损害。那时必须通过确保在打开开关装置或控制装置门50之前没有操作员在变电站内部空间56中，来确保人员安全。开关装置或控制装置门50的互锁系统将在以下情况下防止其打开：

-在变电站内部空间56或机器人维修区域54中有操作员；

-变电站55的门打开。

变电站中操作员的存在可通过以下系统之一或组合来获悉：

-基于人员存在传感器的人员存在检测系统58；

-在操作员进入外部变电站接口57之前，由操作员激活的手动触发的电气或机械互锁装置。互锁装置将变电站门55解锁，并同时将开关装置或控制装置门50锁定。

在没有明确地确认开关装置或控制装置门50处于关闭并锁定以防止打开的情况下，将在变电站入口门55上应用用于确保人员安全的另一种互锁系统，以防止变电站入口门从外部打开。该互锁装置的激活将在本地外部变电站接口57上清楚地发出信号，以使操作员知道变电站入口门55是互锁的。

本地外部变电站接口57将为准备进入变电站或正在离开变电站的操作员发出的本地命令和开关装置或控制装置状态的本地信号通知提供接口。

机器人系统的可用命令将至少为：

-在操作人员要进入变电站进行备件搬运或其中机器人将留在开关装置或控制装置内的其它任务时，留在内部开关装置或控制装置区域22中并锁定开关装置或控制装置门50；

-在操作人员要进入变电站进行机器人系统的维护或维修工作时，移出至人机交互区域53，锁定开关装置或控制装置门50，并保持对接；

-在变电站内无人员时，解除警报，自由操作。

本地外部变电站接口可为智能电子装置、开关组或密钥交换盒或这些装置组合的形式。

此外，可在外壳体23内设置有工具存储装置，以存储和提供各种工具，以便机器人系统的工具更换系统执行维护和/或保养活动。

为了进一步提高操作人员的安全性，可将接近受限的两个特殊区域限定为如下：

-备件移交区域52；

-机器人维修区域54。

备件移交区域52将建立为备件存储区域，在该区域，机器人自动取用所需备件并存储替换的零件。该区域中的人机交互是间接的，仅当机器人不在人机交互位置53时，才允许人员在该区域中操作。人员的任务是移除更换的零件并填充新的备件，以防库存用完。优选通过带锁的栅栏或封壳来防止在此区域内的未授权人员操作。仅当机器人系统在开关装置或控制装置封壳23内且开关装置或控制装置门50锁定时，锁才允许接近。

机器人维修区域54是为操作人员进行机器人维修或维护而设计的区域。机器人维修区域将设计成使得在对接操纵器的情况下，操作人员可接近机器人维护或修理的所有点。当操作员在机器人维修区域内时，将安全进行机器人操作例行检查。优选通过带锁的栅栏或封壳来保护维修区域免遭未经授权的进入。仅当在对接操纵器已准备好进行维护干预的情况下机器人在人机交互区域53中，且开关装置或控制装置门50被锁定时，该锁才允许进入。

参考编号

21机器人系统，机器人

22空间，内室

23外壳体，防弧封壳

40低压开关装置

42可抽出的模块

44安装框架

50门，自动门

51移动区域

52备件移交区域

53交互区域

54机器人维修区域

55变电站入口门，外门

56外壳体中的室

57外部变电站接口。

Claims (12)

1.一种变电站，其包含无人操作和维护的开关装置或控制装置系统，特别是包括至少一个低压开关装置或控制装置的开关装置或控制装置系统，其中所述开关装置或控制装置所处的内室由外壳体气密性地封闭，

其特征在于，

所述开关装置或控制装置系统设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，和/或所述机器人系统或操纵器设置有摄像头系统和/或图像识别系统，和/或其中所述内室(22)由自动地操作的内门(50)相对于所述外壳体(23)锁定，和/或实现所述机器人系统(21)，使得所述机器人系统的作用区域从所述内室延伸，部分地在所述内室外的区域中，但在所述外壳体内，其中备件存储在备件移交区域(54)中。

2.根据权利要求1所述的变电站，

其特征在于，将备件存储在备件移交区域(54)中以用于维护。

3.根据权利要求2所述的变电站，

其特征在于，

在所述外壳体的室内实施操作人员存在传感器，使得如果给所述开关装置或控制装置所在的内室内的载流部件通电，则所述内室的门处的锁定装置自动地锁定所述门，其中在所述内室内，仅允许所述机器人系统操作。

4.根据权利要求1至权利要求3所述的变电站，

其特征在于，

所述内室也是可气密性封闭的隔室。

5.根据权利要求1至权利要求4所述的变电站，

其特征在于，

所述内室也是可气密性封闭的隔室。

6.根据权利要求1至权利要求5所述的变电站，其特征在于，可提供工具存储装置，其特别地定位成存储并提供用于所述机器人系统或操纵器的工具更换系统的各种工具。

7.根据权利要求1至权利要求6所述的变电站，其特征在于，所述开关装置或控制装置系统包括至少一个低压开关装置或控制装置，所述低压开关装置或控制装置包括一个或多个可抽出的模块。

8.一种用于操作变电站的方法，所述变电站包含无人操作和维护的开关装置或控制装置，特别是至少一个低压开关装置或控制装置，其中所述开关装置或控制装置所处的内室由外壳体气密性地封闭，

其特征在于，

所述内室通过自动操作的内门相对于所述外壳体锁定，并且通过评估对操作人员存在的自动感测以及所述开关装置的载流部件和/或母线排上的能量状态来逻辑地控制所述门的锁定和解锁，

并且实现机器人系统，使得所述机器人系统的作用区域从所述内室延伸，部分地在所述内室外的区域中，但是在所述外壳体内，其中备件储存在备件移交区域中以用于维护。

9.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

对于所述机器人的维护或修理，将位于所述内室外且在所述外壳体内的区域(54)预先限定为修理和维护区域，其中，如果在所述内室的开关装置或控制装置通电的情况下，所述内室由所述内室的门锁定，则允许操作人员进入。

10.一种无人操作和维护的开关装置或控制装置系统，特别是低压开关装置或控制装置系统，

其特征在于，

所述开关装置或控制装置系统设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，并且所述机器人系统或操纵器设置有摄像头系统和图像识别系统。

11.根据权利要求10所述的开关装置或控制装置系统，其特征在于，所述开关装置或控制装置包括至少一个低压开关装置或控制装置，所述低压开关装置或控制装置包括一个或多个可抽出的模块。

12.一种方法，用于操作无人操作和维护的开关装置或控制装置系统，特别是低压开关装置或控制装置系统，

其特征在于，

所述开关装置或控制装置系统设置成用机器人系统或操纵器进行无人操作和维护，所述机器人系统或操纵器至少部分地由软件系统来操纵，并且所述机器人系统或操纵器设置有摄像头系统和图像识别系统，所述图像识别系统对应于技术诊断。

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