CN111478443A - 一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，包括主站监控中心、机器人框架以及安装在机器人框架上的MCU、信号采集模块、运动执行模块、导航定位模块、避障模块、存储器和电源，主站监控中心、信号采集模块、运动执行模块、导航定位模块、避障模块、存储器和电源分别与MCU相连，信号采集模块设有用于检测变电站局部放电的局放检测单元，该单元与MCU相连。与现有技术相比，本发明具有局放检测功能、体积小、实现自主建图定位和导航、安全可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及变电站运维技术领域，尤其是涉及一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统。
背景技术
变电站是电力系统的枢纽，其内电力设备集中，保障设备的良好运行状态对电力系统的安全、经济、稳定运行具有重要意义。特高压变电站一般承担大容量电能的中转，其枢纽作用更加突出。又因为其电压等级较高，绝缘状态的检修与诊断就变得更加重要。
目前变电站电力设备状态检测中主要有在线监测和带电检测两种方式。在线监测存在投资高，在故障率低的情况下，在线监测设备投入性价比不高，而且在线监测设备的可靠性还需进一步提高，在线监测设备使用寿命与一次设备的匹配和其自身的维护也有待进一步研究。带电检测是目前主要实施的检测方法。相对于一般变电站，特高压站设备数量更多，这在检测人力上的投入非常大。研究基于多参量一体化的分级带电检测方法，对于提高检测效率，减少巡检工作量的有效途径。目前使用的变电站巡检机器人系统仅可实施红外测温和图像视频的巡检工作，部分具有音频信号的检测以及变电站温湿度环境的检测，例如中国专利CN109599945A中公开的智慧电厂自主巡检机器人巡检机器人系统，该系统可以实现图像采集、红外成像、激光测振、气体检测以及机器人的导航定位功能，但是该系统不具备局部放电检测功能，不能检测电力设备内部的绝缘缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有局放检测功能、体积小、安全可靠的变电站巡检机器人系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，包括主站监控中心、机器人框架以及安装在机器人框架上的MCU、信号采集模块、运动执行模块、导航定位模块、避障模块、存储器和电源；所述的主站监控中心、信号采集模块、运动执行模块、导航定位模块、避障模块、存储器和电源分别与MCU相连；所述的信号采集模块设有用于检测变电站局部放电的局放检测单元，该单元与MCU相连。
优选地，所述的变电站巡检机器人系统设有数据转换模块；所述的数据转换模块的两端分别与MCU和信号采集模块相连。
优选地，所述的局放检测单元包括若干个UHF局部放电传感器。
更加优选地，所述的UHF局部放电传感器采用平面阵列方式排列；所述的平面阵列为L型阵列、矩形阵列或星型阵列。
优选地，所述的信号采集模块还包括高清摄像头、红外成像摄像头、温湿度传感器、音频传感器和振动传感器；所述的高清摄像头、红外成像摄像头、温湿度传感器、音频传感器和振动传感器分别与MCU相连。
优选地，所述的运动执行模块包括电机驱动电路和电机；所述的电机驱动电路的两端分别与MCU和电机相连。
优选地，所述的导航定位模块包括建图定位单元和设备信息读取单元；所述的建图定位单元和设备信息读取单元分别与MCU相连。
更加优选地，所述的建图定位单元为激光建图传感器。
更加优选地，所述的设备信息读取单元为RFID标签阅读器。
优选地，所述的避障模块为超声波避障传感器，该传感器与MCU相连。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、具备局放检测功能：本发明中的变电站巡检机器人系统设有UHF局部放电传感器，可以对变电站内的局部放电进行检测。
二、体积小：本发明中的变电站巡检机器人系统使用微带贴片天线，同时UHF局部放电传感器采用平面阵列的安装方式，减小了巡检机器人的体积，使得机器人可以进入更加狭小的空间。
三、实现自主建图定位和导航：本发明中的变电站巡检机器人系统设有激光建图传感器和RFID标签阅读器，同时在MCU内还内嵌有路径规划算法，实现了自主建图定位和导航。
四、安全可靠：本发明中的变电站巡检机器人系统设有超声波避障传感器，能够实现巡检机器人的避障功能，使得巡检机器人更加安全可靠。
附图说明
图1为本发明中变电站巡检机器人系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中变电站巡检机器人系统的结构示意图。
图中标号所示：
1、主站监控中心、2、MCU，3、数据转换模块，4、信号采集模块，5、运动执行模块，6、导航定位模块，7、避障模块，8、存储器，9、电源，10、机器人框架，401、局放检测单元，402、高清摄像头，403、红外成像摄像头，404、温湿度传感器，405、音频传感器，406、振动传感器，501、电机驱动电路，502、电机，601、建图定位单元，602、设备信息读取单元。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其结构如图1和图2所示，包括主站监控中心1、MCU2、数据转换模块3、信号采集模块4、运动执行模块5、导航定位模块6、避障模块7、存储器8、电源9和机器人框架10。MCU2、数据转换模块3、信号采集模块4、运动执行模块5、导航定位模块6、避障模块7、存储器8和电源9分别安装在机器人框架10上。数据转换模块3一端与MCU2相连，另一端与信号采集模块4相连。运动执行模块5、导航定位模块6、避障模块7、存储器8和电源9分别与MCU2相连。
下面对各个模块进行详细描述：
一、主站监控中心1：包括工控机和显示器等设备，通过WIFI模块与MCU相连，用于显示系统状态信息、当前变电站信息和预警信息等，用户可以通过主站监控中心1监控变电站运行信息。
本实施例中的WIFI模块的天线采用短路针加载微带贴片天线，使用这种天线可以缩小巡检机器人的体积。
二、MCU2：选用STM32单片机，用于控制安装在现场巡检机器人上的各个模块，内部嵌有对巡检机器人的路径规划程序，本实施例中的路径规划程序采用逆向D*算法。
三、数据转换模块3：一端与MCU2相连，另一端与信号采集模块3相连，用于将信号采集模块4采集的信息经过模数转换后发送给MCU2。
四、信号采集模块4：该模块用于采集变电站的各类信息，包括局放检测单元401、高清摄像头402、红外成像摄像头403、温湿度传感器404、音频传感器405和振动传感器406，上述设备分别与MCU2相连。
本实施例中的局放检测单元401采用UHF局部放电传感器，具体型号为UHF-300EEE2，采用平面阵列的安装方式安装在巡检机器人上，平面阵列为L型阵列、矩形阵列或星型阵列，通过平面阵列的安装方式使得信号更加容易获取，采集的信息更加客观，同时也缩小的整个巡检机器人的体积。
五、运动执行模块5：该模块包括电机驱动模块501和电机502，电机驱动模块501一端与MCU2相连，另一端与电机502相连，电源9为电机502供电，电机502的输出端与履带或者车轮的驱动结构相连，电机502用于驱动巡检机器人运动。
六、导航定位模块6：该模块包括建图定位单元601和设备信息读取单元602，建图定位单元601为激光建图传感器，具体型号为SLAMTEC Mapper M2M1，该传感器的雷达测量距离为40m，最大建图面积为300m*300m；设备信息读取单元602为RFID标签阅读器，变电站设备上均贴有与RDID标签阅读区相对应的RFID标签，RFID标签阅读器可以读取RFID标签上的设备信息。
七、避障模块7：该模块与MCU2相连，选用MaxBotix MB1043超声波避障传感器，该传感器是一款高分辨率、低功耗的超声波传感器，不仅具备抗噪音干扰能力，而且对于大小不同的目标和变化的供电电压都做了灵敏度补偿，可以适应复杂的变电站环境。
八、存储器8和电源9：存储器8用于存储各类信息，电源9用于为MCU2以及各个模块进行供电，电源9与MCU2相连，MCU2可以检测电源的电量情况，当电量到达预设阈值时，MCU2驱动整个巡检机器人达到充电区域进行无线充电。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，包括主站监控中心(1)、机器人框架(10)以及安装在机器人框架(10)上的MCU(2)、信号采集模块(4)、运动执行模块(5)、导航定位模块(6)、避障模块(7)、存储器(8)和电源(9)；所述的主站监控中心(1)、信号采集模块(4)、运动执行模块(5)、导航定位模块(6)、避障模块(7)、存储器(8)和电源(9)分别与MCU(1)相连；所述的信号采集模块(4)设有用于检测变电站局部放电的局放检测单元(401)，该单元与MCU(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的变电站巡检机器人系统设有数据转换模块(3)；所述的数据转换模块(3)的两端分别与MCU(2)和信号采集模块(4)相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的局放检测单元(401)包括若干个UHF局部放电传感器。
4.根据权利要求3所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的UHF局部放电传感器采用平面阵列方式排列；所述的平面阵列为L型阵列、矩形阵列或星型阵列。
5.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的信号采集模块(4)还包括高清摄像头(402)、红外成像摄像头(403)、温湿度传感器(404)、音频传感器(405)和振动传感器(406)；所述的高清摄像头(402)、红外成像摄像头(403)、温湿度传感器(404)、音频传感器(405)和振动传感器(406)分别与MCU(2)相连。
6.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的运动执行模块(5)包括电机驱动电路(501)和电机(502)；所述的电机驱动电路(501)的两端分别与MCU(2)和电机(502)相连。
7.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的导航定位模块(6)包括建图定位单元(601)和设备信息读取单元(602)；所述的建图定位单元(601)和设备信息读取单元(602)分别与MCU(2)相连。
8.根据权利要求7所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的建图定位单元(601)为激光建图传感器。
9.根据权利要求7所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的设备信息读取单元(602)为RFID标签阅读器。
10.根据权利要求1所述的一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统，其特征在于，所述的避障模块(7)为超声波避障传感器，该传感器与MCU(2)相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN116559604A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-08-08 | 上海莫克电子技术有限公司 | 一种智能化移动式巡检装置、巡检系统及控制方法 |
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| CN104881031A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 南京理工大学 | 一种电力系统轨道式自动巡检机器人 |
| CN211930343U (zh) * | 2020-04-24 | 2020-11-13 | 国网上海市电力公司 | 一种具有局放检测功能的变电站巡检机器人系统 |
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2020
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