CN210669543U - 一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，包括机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人、转运平台、可移动电源，通过部署在巡维中心的集控子站系统交换机与多个部署在不同变电站的变电站交换机交互数据，指挥巡视机器人在不同的变电站内巡视设备状态，且转运平台同时搭载巡视机器人、移动电源在不同变电站之间转运使用，保证了巡视机器人的正常工作，提高了工作效率。本实用新型实现了在转运过程中为巡视机器人充电，破解了巡视机器人充电耗时长、一座充电小室仅能为一台机器人充电的难题，显著提高了巡视机器人利用效率，降低巡视机器人闲置率和维护成本，适于在电网企业内推广应用。

Description

一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统。

背景技术

变电站是各级电网的核心枢纽，对站内设备例行巡视是保证电网安全运行的关键手段。随着电力系统稳定性的要求不断提高，人工巡视模式存在劳动强度大、待检设备分散、恶劣天气干扰影响等缺点，人工巡视亦逐渐凸显其客观不足和不适应透明电网发展趋势的迹象。

针对上述情况，国内电网企业均提出了实现“机巡+人巡”和探索应用智能作业的新目标，旨在通过研制灵活搭载多种类、高性能、高精度传感器的智能机器人，推动向“装备智能化、运行智慧化”转型升级，缓解结构性缺员压力，提升生产运行质量和设备健康水平。特别是《中国制造2025》规划，明确将工业机器人列入大力推动突破发展十大重点领域之一，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用，这将有力促进机器人新兴市场的成长。国际机器人联合会统计数据显示，我国机器人市场规模在2012年至2017年的平均增长率（31.1%）高于全球增长率（17%），工业机器人密度也达到了88台/万人，但目前亟待实现数字化、网络化、智能化的开放式资源共享平台，促进机器人技术的推广落地。当前变电站巡视机器人采用电力驱动，电力充足时可连续工作7至9小时，但至少充电3小时才能满足基本巡视任务需要，且变电站内的机器人充电房仅能同时供一台机器人充电。这类情况不仅限制了巡视机器人的应用效率、范围，而且增加了维护成本。为了克服上述弊端，更好地推广应用巡视机器人，研究机构已经开始研究可实现配合转运使用过程中充电的巡视机器人系统。

鉴于此，须针对集约化应用巡视机器人过程中充电时长的痛点难点问题，研发可搭载转运平台的移动充电系统，支撑实现巡视机器人转运应用管理模式，充分发挥巡视机器人持续工作的技术优势，进而为实现设备统一信息平台管理和全方面实时监测与展现，达到“数据驱动、全景可视、智能决策、高效指挥”的智能化生产监控指挥提出技术支撑。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，具体技术方案如下：

一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，包括机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人、转运平台、可移动电源；

所述机器人集控系统部署在巡维中心，用于监控、管理巡视机器人的巡检情况并归集、存储巡视机器人的检测数据；

所述本地监控系统部署在巡维中心所属不同变电站，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据，并与机器人集控系统的交换机、巡视机器人交互数据；

所述巡视机器人用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，与本地监控系统交互数据，并在机器人充电小室充电；

所述转运平台用于搭载巡视机器人和可移动电源在巡维中心所属不同变电站之间转运使用；

所述可移动电源用于对巡视机器人充电；

所述机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人依次通信连接。

优选地，所述机器人集控系统包括交换机、应用服务器、数据库服务器；

所述交换机部署在巡维中心通信机房内，用于通过电力综合数据网与本地监控系统交互数据；

所述应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机集中监控、管理巡视机器人，并掌握可移动电源的电量；

所述数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机采集巡视机器人的检测数据，存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，为应用服务器提供数据服务；

所述应用服务器、数据库服务器分别与交换机连接，所述数据库服务器与应用服务器连接，所述交换机与本地监控系统连接。

优选地，所述机器人集控系统的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口。

优选地，所述机器人集控系统的应用服务器配置有4颗8核E5-2680 V2系列处理器。

优选地，所述机器人集控系统的数据库服务器配置有4颗10核E5-2680 V2系列处理器。

优选地，所述本地监控系统包括变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站；

所述变电站交换机部署在变电站通信机房内，用于通过电力综合数据网与机器人集控系统的交换机交互数据；

所述本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；

所述机器人充电小室部署在变电站停车场附近的敞开区域，用于为巡视机器人充电；

所述无线通信基站部署在变电站主控楼顶，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站、巡视机器人之间的数据交互；

所述部署在同一变电站的变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站依次连接；所述变电站交换机与机器人集控系统通信连接，所述无线通信基站与巡视机器人通信连接。

优选地，所述本地监控系统的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

优选地，所述本地监控系统的本地后台工作站配置有1颗 4核E5 2600 V4系列处理器。

优选地，所述巡视机器人搭配磷酸铁锂电池、红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器，最大行驶速度为2.2米每秒，所述磷酸铁锂电池在标准充电使用情况下的使用寿命可达到2000次以上；所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%。

优选地，所述可移动电源包括三元锂电池，其正极采用镍钴锰酸锂电池材料。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，包括机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人、转运平台、可移动电源，通过部署在巡维中心的集控子站系统交换机与多个部署在不同变电站的变电站交换机交互数据，将指挥巡视机器人在不同的变电站内巡视设备状态，且转运平台同时搭载巡视机器人、移动电源在不同变电站之间转运使用，保证了巡视机器人的正常工作，提高了工作效率。本实用新型率先建立了可靠、统一、可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，实现了在转运过程中为巡视机器人充电，破解了巡视机器人充电耗时长、一座充电小室仅能为一台机器人充电的难题，显著提高了巡视机器人利用效率，降低巡视机器人闲置率和维护成本，适于在电网企业内推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，包括机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人、转运平台、可移动电源。

机器人集控系统部署在巡维中心，数量为1套，用于监控、管理巡视机器人的巡检情况并归集、存储巡视机器人的检测数据。机器人集控系统包括交换机、应用服务器、数据库服务器；交换机部署在巡维中心通信机房内，数量为每站1套，用于通过电力综合数据网与本地监控系统交互数据；应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，数量为1套，用于导航定位、信息交互、指令交互、状态分析、路径分析、发布电子地图，实现通过交换机集中监控、管理巡视机器人，并掌握可移动电源的电量；数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，数量为1套，用于通过交换机采集巡视机器人的可见光、红外热成像、温湿度检测数据，存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，为应用服务器提供数据调用、备份等服务；应用服务器、数据库服务器分别与交换机连接，数据库服务器与应用服务器连接，交换机分别与3至7套部署在不同变电站的变电站交换机连接。

本地监控系统部署在巡维中心所属3至7座不同变电站，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据，并与巡视机器人、机器人集控系统的交换机交互数据。本地监控系统包括变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站；变电站交换机部署在变电站通信机房内，数量为每站1套，用于通过电力综合数据网与机器人集控系统的交换机交互数据；本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，数量为每站1套，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；机器人充电小室部署在变电站停车场附近的敞开区域，数量为每站1套，用于为巡视机器人充电；无线通信基站部署在变电站主控楼顶，数量为每站1套，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站、巡视机器人之间的数据交互；部署在同一变电站的变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站依次连接；变电站交换机与机器人集控系统的交换机通信连接，无线通信基站与巡视机器人通信连接。

巡视机器人数量为2台，巡视机器人满足《变电站机器人巡检系统通用技术条件》（DLT 1610）的相关要求，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，与本地监控系统交互数据，并可在机器人充电小室充电。

机器人集控系统的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口，交换容量不小于150兆位/秒，二、三层包转发能力不小于95兆位/秒，可与至多23套变电站交换机通过电力综合数据网交互数据。

机器人集控系统的应用服务器配置有4颗8核E5-2680 V2系列处理器，支持超线程，缓存不小于25兆字节，原始主频不小于1.9吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为4块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘；网卡配8个独立10/100/1000M-BaseT的以太网口。应用服务器还可作为人机交互Web应用设备，可远程监视控制2台巡视机器人查询和分析巡检的任务、报表、计划及监测数据线等，还可以查看机器人电量等状态信息。

机器人集控系统的数据库服务器配置有4颗10核E5-2680 V2系列处理器，支持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于2.0吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为2块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘。

本地监控系统的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

本地监控系统的本地后台工作站配置有1颗 4核E5 2600 V4系列处理器，支持超线程，高速缓存不小于10兆字节，原始主频不小于2.8吉赫兹；内存配置为不小于8吉字节的DDR3型内存；硬盘配置为2块1024吉字节的固态电容硬盘。

巡视机器人可采用S-RB-ZX-A100、DL-RC63两种型号中的一种类型机器人，最大行驶速度为2.2米每秒，搭配红外热成像传感器、可见光传感器、温湿度传感器，并由磷酸铁锂电池提供7至9小时的动力。红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍。巡视机器人3的行走定位误差不大于1厘米。微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、温度测量精度是正负0.3摄氏度；湿度测量范围是相对湿度0至100%、湿度测量精度是相对湿度正负0.5%。磷酸铁锂电池性能为36伏特、45安时。

可移动电源数量为1组，用于对巡视机器人充电。可移动电源参照执行《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T 724）的相关要求，并由三元锂电池组成，其正极采用镍钴锰酸锂电池材料，电量不小于52千瓦时，完成1台巡视机器人快充工作的最短耗时1.5小时。

转运平台数量为1套，用于搭载巡视机器人和可移动电源在巡维中心所属不同变电站之间转运使用。转运平台采用四轮驱动模式，配置起重380公斤的WL-D系列双臂升降机，货箱形式为栏板式，货箱体积为1.80×1.55×1.05米，并可同时搭载2台巡视机器人、1组可移动电源在巡维中心所属不同变电站之间转移。

在本实施中，机器人集控系统与本地监控系统之间的数据交互关系、扩展接口满足《变电站机器人巡检系统扩展接口技术规范》（T/CEC 159）的要求，机器人集控系统、本地监控系统的功能要求、性能指标满足《变电站机器人巡检系统集中监控技术导则》（T/CEC160）的要求。交换机、应用服务器、数据库服务器、变电站交换机、本地后台工作站、无线通信基站的配置、设置、分区要求满足《电力监控系统安全防护管理办法》（Q/CSG212001）《电力监控系统安全防护技术规范》（Q/CSG1204009）《220kV～500kV变电站计算机监控系统技术规范》（Q/CSG1203029）规定。

在具体安装部署过程中，首先将应用服务器、数据库服务器部署在巡维中心继电保护室屏柜内，数量是有且仅有一套。其次，工作人员通过部署在巡维中心通信机房屏柜内的交换机和部署在不同变电站通信机房屏柜内的变电站交换机远程监控、归集2台巡视机器人采集的数据。再次，将变电站交换机部署在不同变电站的通信机房内，数量是在每座变电站内有且仅有一套，并通过电力综合数据网、交换机与机器人集控系统1建立联系。然后，将本地后台工作站部署在变电站的继电保护室内，将无线通信基站部署在变电站主控楼顶，数量是在每座变电站内有且仅有一套，可用于本地归集、存储巡视机器人采集的数据，并支撑所在变电站本地监控巡视机器人。最后，将2台巡视机器人、可移动电源搭载至转运平台内，使之按既定的工作计划在巡维中心所属的不同变电站（3至7座户外式变电站）之间转移使用，巡视变电站内的一次设备。巡视机器人的运行模式分为遥控或全自主两种模式，分工为其中1台巡视机器人巡视220千伏区域、主变区域，另一台巡视机器人巡视110千伏区域、35千伏区域和其他区域，巡视类型分为正常巡检、特殊巡检、故障巡检。必要时，在转运巡视机器人的过程中，利用转运平台搭载的可移动电源为巡视机器人充电，或者在变电站内同时利用机器人充电小室、可移动电源分别为2台巡视机器人充电，减少设备巡视的准备时间，提高机器人的利用效率。

巡维中心的工作人员利用转运平台将2台巡视机器人、可移动电源5搭载转运至目标变电站，并按照《110kV及以上变电站运行管理标准》（Q/CSG 211021）等相关要求使用巡视机器人完成巡视设备、跟踪缺陷、应急处置等工作任务。首先，巡维中心的工作人员应用服务器，根据巡检时间、周期、路线、目标、类型（红外、可见光等）等灵活定制任务，并根据巡检机器人所在变电站的情况，将巡视指令、电子地图、任务点等相关数据依次通过交换机、变电站交换机、本地后台工作站、本体后台无线通信基站发送至巡视机器人，巡视机器人按照接收的任务完成巡检任务。在此期间，工作人员根据巡视机器人巡视结果分析判断一次设备状态的作业标准是外观正常、信号指示正常、表计指示在合格范围内、二次元件位置在规定的位置，且设备区的杂草、异物、悬挂物；数据库服务器为应用服务器提供数据支持。其次，在跟踪设备缺陷、确认设备操作情况时，巡维中心的工作人员选择部分设备进行巡检，应用服务器在数据库服务器的支持下自动生成最佳巡检路线，并执行定点任务。最后，在应急处置、重大活动或特殊时段保供电等情况下，巡维中心的工作人员还可通过本地后台工作站手动控制界面，控制巡视机器人执行巡检任务。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：包括机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人、转运平台、可移动电源；

所述机器人集控系统部署在巡维中心，用于监控、管理巡视机器人的巡检情况并归集、存储巡视机器人的检测数据；

所述本地监控系统部署在巡维中心所属不同变电站，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据，并与巡视机器人、机器人集控系统的交换机交互数据；

所述巡视机器人用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，与本地监控系统交互数据，并在机器人充电小室充电；

所述转运平台用于搭载巡视机器人和可移动电源在巡维中心所属不同变电站之间转运使用；

所述可移动电源用于对巡视机器人充电；

所述机器人集控系统、本地监控系统、巡视机器人依次通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述机器人集控系统包括交换机、应用服务器、数据库服务器；

所述交换机部署在巡维中心通信机房内，用于通过电力综合数据网与本地监控系统交互数据；

所述应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机集中监控、管理巡视机器人，并掌握可移动电源的电量；

所述数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机采集巡视机器人的检测数据，存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，为应用服务器提供数据服务；

所述应用服务器、数据库服务器分别与交换机连接，所述数据库服务器与应用服务器连接，所述交换机与本地监控系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述机器人集控系统的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口。

4.根据权利要求2所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述机器人集控系统的应用服务器配置有4颗8核E5-2680 V2系列处理器。

5.根据权利要求2所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述机器人集控系统的数据库服务器配置有4颗10核E5-2680 V2系列处理器。

6.根据权利要求1所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述本地监控系统包括变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站；

所述变电站交换机部署在变电站通信机房内，用于通过电力综合数据网与机器人集控系统的交换机交互数据；

所述本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；

所述机器人充电小室部署在变电站停车场附近的敞开区域，用于为巡视机器人充电；

所述无线通信基站部署在变电站主控楼顶，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站、巡视机器人之间的数据交互；

所述部署在同一变电站的变电站交换机、本地后台工作站、机器人充电小室、无线通信基站依次连接；所述变电站交换机与机器人集控系统通信连接，所述无线通信基站与巡视机器人通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述本地监控系统的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

8.根据权利要求6所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述本地监控系统的本地后台工作站配置有1颗 4核E5 2600 V4系列处理器。

9.根据权利要求1所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述巡视机器人搭配磷酸铁锂电池、红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器，最大行驶速度为2.2米每秒，所述磷酸铁锂电池在标准充电使用情况下的使用寿命可达到2000次以上；所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是-40到+125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%。

10.根据权利要求1所述的一种可实现移动充电的变电站巡视机器人系统，其特征在于：所述可移动电源包括三元锂电池，其正极采用镍钴锰酸锂电池材料。

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