CN202474607U

CN202474607U - 智能变电站自动巡检机器人系统

Info

Publication number: CN202474607U
Application number: CN2012200355912U
Authority: CN
Inventors: 张金波; 王昱; 陈华
Original assignee: 河海大学常州校区
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本实用新型公开了智能变电站自动巡检机器人系统包括基站系统和巡检机器人，其特征在于：巡检机器人包括驱动所述巡检机器人移动的行走部件、采集信息的数据采集装置、把数据采集装置采集的信息发送给基站系统并从基站系统接收控制指令的第一无线数据传输装置，控制行走部件、数据采集装置和第一无线数据传输装置的控制装置，以及为它们供电的供电系统；基站系统包括基站计算机和可与第一无线数据传输装置无线通信的第二无线数据传输装置。本实用新型通过把各种信息采集装置设置在可移动的载体－机器人上，从而实行灵活、可控地自动巡检。其能大大减轻工作人员的劳动强度，增加数据处理的实时性、增加巡检范围，降低监控设备建设的成本。

Description

智能变电站自动巡检机器人系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于自动化领域，具体涉及一种智能变电站自动巡检机器人系统。

背景技术

[0002] 在电力系统中，由于电能生产、输送、分配和使用的连续性，对系统中各设备单元的安全可靠运行都有很高的要求。特别是随着电力工业向着大机组、大容量、高电压的迅速发展，保障设备运行的可靠性更成为安全生产的突出问题。

[0003] 变电系统是电力系统运行中输、变、配三大系统中的核心系统之一，变电管理工作主要由变电运行、变电检修、电网调度、电能计量等诸多部门协同完成，中心环节是变电站设备管理。因此变电站设备的安全稳定运行关系到整个电力系统的正常化运行，但同时变电站设备的品种和数量众多，如开关、变压器、避雷器、熔断器、电压互感器、电流互感器、电力电容器、母线、以及各种电缆、刀闸、耦合电容器、阻波器、接地装置等等，每一种设备的安全运行都关乎整个系统的安全运行，因此变电站设备的性能监测及管理成为日益突出的关键问题。

[0004] 随着科技进步和电力体制改革的不断深入发展，电力系统自动化程度已有很大提高，变电站值班也逐渐趋于无人化或少人化。变电站设备的电气信号可以通过监控与数据采集系统（SCADA)。高压设备绝缘监测、继电保护等装置获得，从而实现了变电站主设备的远程监控，即“四遥”:遥测、遥信、遥控、遥调功能。

[0005] 即使目前大多数变电站实现了 “四遥”功能，为少人或无人值班变电站，但一定程度上都还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题，甚至留下安全运行隐患。第一类问题是对母线连接点、端子以及真空开关漏气、避雷器微量漏电造成的发热、过热失去及时发现的机会；第二类问题是防盗与防卫救护；第三类问题是对主变、开关油位及设备状况无法及时了解；第四类问题是大风、大雪及雷雨后各设备状况无法及时巡视。

[0006] 由于无法及时了解出现的变电站情况，失去优先安排处理的机会，一定程度上忽略了事后对事故发展的准确判断并降低了对事故处理的快速反应能力。一旦变电站发生异常，调度人员必须先通知分局变电运行操作队赶到现场了解真实情况、事故波及设备范围，再由变电运行班人员向调度员、分局领导汇报，分局才组织维护班或检修公司进行抢修。人员不到变电站就无法准确了解或根本不掌握现场详细情况，这样一来一往，大大延误了排除缺陷的时间，影响了供电局的售电量和服务承诺。

[0007] 为了保证变电站设备的安全可靠运行，更快地推进变电站无人值守的智能化进程，利用智能移动机器人完成电站设备的巡检，就目前的技术而言，可以认为是提高变电站的工作效率，保证电力系统的供电质量、保障电力系统安全运行的有效途径之一。因此研制开发变电站设备自动巡检机器人有重要的现实意义。

[0008] 目前变电站设备的巡检主要有人工现场就地巡视和远程多媒体监视两种方式：

[0009] ( I )、人工现场就地巡视方式

[0010] 人工现场就地巡视就是变电站运行人员在现场进行设备巡视，对运行设备进行感官的简单的定性判断，主要通过看、触、听、嗅等去实现的。通过看可以检查设备有无渗漏情况，检查设备参数是否正常，夜间闭灯检查设备的发光和电晕现象，检查设备的绝缘情况和有无放电痕迹，雨雪天检查导体上积雪溶化及雨水的蒸发情况，刮风是因检查各导线间的摆动情况是否满足绝缘距离的要求。通过触摸运行设备的外壳(如电机和变压器)检查器振动情况和温升变化情况，并与积累经验对照，从而判断其运行状况。运行设备的故障前兆往往先通过放电的响声或振动的响声表现出来，所以判断声音往往是发现故障的关键，当运行设备的绝缘发生破坏时，常常伴随有异味，嗅气味也是判断运行设备绝缘的关键。

[0011] 巡检工作在保证变电站正常生产、安全运行方面占有极其重要的地位、传统的巡检任务需要运行巡检人员每天或定期到各个变电站巡检，采集大量的运行数据，做大量的运行日常巡检工作。这样一来，就给变电站的日常维护，巡检带来了一定的困难，特别是日常的运行维护工作，由于日复一日且基本上都是重复性工作，容易导致一部分巡检人员产生厌烦心理，巡检工作有时不到位，人还没有到达现场巡检，巡检报表就已经捏造填写完毕了，这样就明显的偏移了设置巡检岗位的目的。变电站少人值班和无人值班的进展，也需要人定期到现场检测部分设备。 [0012] 设备存在缺陷或隐患，有的人能发现，有的人不能发现，这除了巡视人员对设备的熟悉程度，业务水平、工作经验、态度、责任心和精神状态有很大关系外，还与巡视人员采用的巡视设备和记录手段有关。以前，对电力系统设备的缺陷检修或设备的常规检查等定性状态信息采用手工记录。手工记录常会出现记录不完整，容易丢失。特别是一些严重缺陷未能及时上报和处理，从而可能发生严重事故，造成不必要的损失，而且事故发生后缺乏故障分类。系统分析、责任不清，这样很难满足对供电质量日益调高的要求。

[0013] (2)、远程多媒体监视方式

[0014] 随着无人值班变电站的广泛推广，传统变电站具备的“四遥”功能在一定程度上忽略了事后对事故发展的准确判断，并降低了对事故处理的快速反应能力。因此，很多变电站增加了 “第五遥”遥视功能，即在变电站内安装摄像头及各类探头，将无人值班变电站的防火、防盗以及设备运行、发热和事故直观情况及波及范围，通过站内电话线或光纤灯通道传到调度所，以便调度人员做出正确的决策。虽然这种远程监视实现了图像、声音信号的数字化以及远距离传送，为解决变电站远程多媒体监控系统提供了全面的技术支持，但是这种远程监视只是将变电站的多媒体信息上传，不进行处理，又由于每个可见光电荷耦合器件摄像机视野的限制、网络通信带宽有限等原因，制约了远程监视的推广应用。

[0015] (3)、机器人巡检方式

[0016] 在大力发展智能电网的大环境下，智能化的变电站是必然的发展趋势，而高度自动化是智能变电站发展的终极目标之一。变电站设备巡检机器人系统以自主或遥控的方式，在无人值班或少人值守的变电站对室外高压设备进行巡检，可及时发现电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象，自动报警或进行预先设置好的故障处理。它运行灵活自由，能更快地推进无人值守的进程，大大的推进了变电站的自动化及智能化进程。

发明内容

[0017] 本实用新型针对以上思路，提供一种用于智能变电站的自动巡检机器人。

[0018] 本实用新型的技术方案是提供一种智能变电站自动巡检机器人系统，其包括基站系统和巡检机器人，其特征在于：所述巡检机器人包括驱动所述巡检机器人移动的行走部件、采集信息的数据采集装置、把所述数据采集装置采集的信息发送给所述基站系统并从所述基站系统接收控制指令的第一无线数据传输装置，控制所述行走部件、数据采集装置和第一无线数据传输装置的控制装置，以及为它们供电的供电系统；所述基站系统包括基站计算机和可与所述第一无线数据传输装置无线通信的第二无线数据传输装置。

[0019] 优选的，所述数据采集装置包括可见光图像采集装置、红外线图像采集装置及音频采集装置。

[0020] 优选的，所述音频采集装置为高指向性MIC。

[0021] 优选的，所述供电系统为蓄电池。

[0022] 优选的，所述行走部件为设置在所述蓄电池下方的行走轮，所述蓄电池上设置有云台，所述云台上设置有所述可见光图像采集装置、红外线图像采集装置。

[0023] 优选的，所述巡检机器人还包括驱动所述云台旋转的驱动电机，所述驱动电机由所述控制装置控制。

[0024] 优选的，所述第一无线数据传输装置和第二无线数据传输装置均包括无线网桥、网络集线器和天线。

[0025] 本实用新型的智能变电站自动巡检机器人系统通过把各种信息采集装置设置在可移动的载体一机器人上，从而实行灵活、可控地自动巡检。其能大大减轻工作人员的劳动强度，增加数据处理的实时性、增加巡检范围，降低监控设备建设的成本。

附图说明

[0026] 图I是本实用新型的智能变电站自动巡检机器人系统的网络结构示意图；

[0027] 图2是本实用新型的智能变电站自动巡检机器人系统的系统结构示意图；

[0028] 图3是巡检机器人的结构示意图；

[0029] 图4是基站系统的软件设计结构示意图。

具体实施方式

[0030] 下面对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

[0031] 如图I至图4所示，本实用新型的智能变电站自动巡检机器人系统可以分为3层：基站层、通信层和终端层。

[0032] 基站层（或称基站系统）由后台监控的基站计算机组成，是整个巡检系统的数据接收、处理与展示中心，通过图像处理和模式识别等技术，实现设备故障的自动识别和报警功能。

[0033] 通信层由网络交换机、无线网桥及天线等设备组成无线局域网，采用IEEE802. 11无线网络传输协议，为基站层与终端层间的网络通信提供透明的传输通道。

[0034] 终端层即为巡检机器人，主要包括巡检机器人运动控制子系统和工作子系统两大部分。移动子系统主要负责机器人在巡检过程中的运动、行为的控制。工作子系统主要负责完成机器人在巡检过程中需要完成的图像、声音等特征信号的采集、传输等功能。

[0035] 一、设备检测系统的实现：

[0036] 巡检机器人主要包括行走轮I、供电系统2、天线3、数据采集装置4、可控云台5、控制装置6。

[0037] 巡检机器人为智能变电站设备的非电气信号采集提供了一个移动载体平台，在这个平台上，可以根据需求搭建不同的监测系统或检测装置，而本发明在该平台上采用4类方案：远程在线式红外成像系统、可见光图像采集处理系统、声音采集处理系统及移动物理闯入报警系统。

[0038] 二、无线局域网的构建

[0039] 基站系统与巡检机器人之间通过无线网桥组成一个无线局域网，其中无线网桥满足IEEE802. Ila标准，频段5. 8GHz，带宽50Mbit/s，无遮拦传输距离10km。整个机器人系统采用基于IP网络的二级结构，将视频流数据和控制系统信息数据汇集到网络集线器后，经无线网桥、网络集线器一起通过电力系统内部网络传到运行监控中心，连接到电力系统局域网上的计算机可根据权限实时浏览查看变电站设备的运行情况。

[0040] 三、基站系统软件的设计

[0041] 基站系统采用PC机与Windows操作系统，主要用于人机交互，接收操作人员的各种操作指令，并将这些指令下达到机器人移动体运动控制系统。基站系统也是用户了解机器人工作情况和获取结果的直接渠道，具体的，基站系统由以下几个模块构成：基站框架、电子地图、状态报警处理、全局路径规划、数据库、实时库和工作模块(包括通信、图像、声音处理模块)。

[0042] 以上实施例仅为本实用新型其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.智能变电站自动巡检机器人系统，其包括基站系统和巡检机器人，其特征在于：所述巡检机器人包括驱动所述巡检机器人移动的行走部件、采集信息的数据采集装置、把所述数据采集装置采集的信息发送给所述基站系统并从所述基站系统接收控制指令的第一无线数据传输装置，控制所述行走部件、数据采集装置和第一无线数据传输装置的控制装置，以及为它们供电的供电系统；所述基站系统包括基站计算机和可与所述第一无线数据传输装置无线通信的第二无线数据传输装置。

2.根据权利要求I所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述数据采集装置包括可见光图像采集装置、红外线图像采集装置及音频采集装置。

3.根据权利要求2所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述音频采集装置为高指向性MIC。

4.根据权利要求2所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述供电系统为蓄电池。

5.根据权利要求4所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述行走部件为设置在所述蓄电池下方的行走轮，所述蓄电池上设置有云台，所述云台上设置有所述可见光图像采集装置、红外线图像采集装置。

6.根据权利要求5所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述巡检机器人还包括驱动所述云台旋转的驱动电机，所述驱动电机由所述控制装置控制。

7.根据权利要求I所述的智能变电站自动巡检机器人系统，其特征在于：所述第一无线数据传输装置和第二无线数据传输装置均包括无线网桥、网络集线器和天线。