基于智能机器人巡检系统在变电站的应用研究

来源: www.daniulw.com 发布时间:2021-01-14 16:13
论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:工程硕士
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 摘  要  近年来,随着我国电网的快速发展,变电站数量急剧增加,这对变电站维护人员来说检测工作将更加复杂多样。因为传统的人工变电站检测不仅受环境因素影响,更受人为因素的影响;个人在检测过程中难免会出现疏漏,这就为变电站检测质量造成一定的影响。而随着信息化以及智能化技术的发展,这为变电站智能检测发展提供了方向。基于此本文提出了变电站智能巡检机器人系统,并对智能机器人巡检系统在变电站应用进行了深入研究。具体内容如下:

  
  本文以立新变电站为例,对其智能机器人巡检系统进行研究。在分析前,本文首先论述智能巡检机器人国内外研究动态,以此为后文研究提供参考;然后对智能机器人巡检系统进行设计研究,从其系统架构到硬件系统设计,再到软件系统进行全面设计分析,并对系统功能特点展开论述。
  
  然后,以立新变电站智能机器人巡检系统为例,提出了充电室安装、巡检系统专用通道浇筑、新増磁轨道铺设以及辅助设备安装等工程设计,并根据系统工程方案的实施,达到提高系统运行可靠性的目的。随后对智能机器人巡检系统在工程项目设计实施过程进行研究,对其中的注意事项以及相关信息完成探析,提高智能机器人巡检系统的可靠性。
  
  最后,将变电站机器人智能巡检系统应用于现场,分析了立新220k V变电站智能机器人巡检系统各个功能模块的调试验收;并介绍了系统的工作过程,分析了系统在探测和红外探测中的应用效果。结果表明,该系统在不同的区域具有不同的性能。最终针对系统不足之处提出了优化建议,在智能机器人巡检系统的工作场景中,智能机器人巡检系统可以有效地检测设备的运行状态,防止误差的放大,节省人工成本,显着提高工作效率,这对变电站智能化具有一定的适用价值。
基于智能机器人巡检系统在变电站的应用研究
  
  关键词:   智能机器人;变电站巡检系统;立新变电站;应用研究。
  

  ABSTRACT
  

  In recent years, with the rapid development of China's power grid, the number of substations has increased dramatically, which will make the detection work more complex and perse for substation maintenance personnel. Because the traditional artificial substation detection is not only affected by environmental factors, but also by human factors; personal omissions will inevitably occur in the detection process,which will have a certain impact on the quality of substation detection. With the development of information technology and intelligent technology, it provides a direction for the development of intelligent detection in substation. Based on this, an intelligent inspection robot system for substation is proposed, and its application in substation is studied. The details are as follows:
  
  Based on this,this paper studies the intelligent robot inspection system used in Lixin substation of Dongguan Power Supply Bureau. Firstly , the whole architecture of the intelligent robot inspection system is analyzed , and the whole architecture of the system is discussed in detail ,which mainly includes the appearance hardware composition and the internal software module , and the realization of the system function is mainly analyzed.
  
  Then, based on the functional principle of system framework, taking the inspection system of intelligent robot in Lixin substation as an example , the engineering design of charging room installation , special channel pouring of inspection system , new magnetic track laying and auxiliary equipment installation is proposed , and according to the implementation of the system engineering scheme ,the purpose of improving the operation reliability of the system is achieved. In this paper , the project design considerations of substation patrol system are summarized ,and the patrol information is analyzed in detail , which shows the feasibility and reliability of robot application in substation.
  
  Finally, the intelligent inspection system of substation robot is applied to the site , and the debugging and acceptance of each functional module of the intelligent inspection system of 220k V substation in Lixin of Dongguan Power Supply Bureau are analyzed ; the working process of the system is introduced , and the application effect of the system in detection and infrared detection is analyzed. The results show that the system has different performance in different areas. Finally , theoptimization suggestions are put forward for the deficiencies of the system. In the work scenario of the intelligent detection system ,the intelligent detection system can effectively detect the operation status of the equipment , prevent the amplification of errors, save labor costs , significantly improve the work efficiency , which has a certain applicable value for the intelligent substation.
  
  Key words:   intelligent robot; substation inspection system; Lixin substation;Application Research。
  

  第一章  绪论

  
  1.1、研究背景。
  
  中国经济目前正处于快速发展阶段,居民生活水平也在不断提高,对电力的需求不断增大,因此电网建设在生产和生活中的作用也将越来越重要。这将进一步加大电网公司对电厂建设的投入,电力输送能力将继续增长,输电面积也将扩大。传统的变电站管理已经不能适应电网规模的快速发展。无人值班变电站的新管理理念正在形成。
  
  根据检修相关变电站的要求,必须对继电保护运行和检修进行综合控制,提高电网运行的可靠性,例行检查是保证设备安全运行的最可靠手段。目前,为了顺应社会经济的快速发展,变电站建设也愈发智能化,无人值班式的变电站逐渐成为发展趋势[1-3]。
  
  目前在变电站维护中,因为运行维护人员不足,影响了电网的发展和建设,使变电所改为无人值班、少人值守的运行维护方式。目前,现场检查工作主要依靠运行维护人员按照预案、时间和检查的要求,定期对运行维护组负责的分站进行检查。相应的运行数据,在无人值守变电站的日常检查中造成了许多问题。例如,每个运行和维护小组负责大量需要大量检查任务的变电站。同样的类似检查任务,操作人员和维修人员每天重复,很容易让人发自内心地感到厌烦,无法保证检测数据的准确性,其他工作将不得不推迟或取消[4-6]。这使得变电站日常检查面临着严峻考验,同时也给电网的安全稳定运行带来了重大安全隐患。
  
  为更好地落实变电站运行维护工作,按照电力改革规划和秩序,落实“全球能源互联网”新举措,考虑到智能电网的发展和当前智能巡检机器人技术的推广应用,智能巡检机器人系统在一些变电站得到了应用。机器人巡检是指变电站巡检机器人对变电站的检测。对获得的数据进行分析,可以提供设备的运行状态信息,供运行维护人员参考;对设备的历史数据库进行分析,可以为状态维护和状态评估提供有效的数据;对设备的状态可以预测到减少设备故障,利用巡检机器人完成站内巡检工作,使运行维护人员远离带电设备,远程操作,提高人员安全;同时,为无人值班变电站的推广应用提供了创新的技术测试工具,提高了网络运行的可靠性和稳定性。基于此,如何能够让智能机器人巡检系统既能够满足变电站巡视工作的要求,又能够最大限度的发挥系统本来所具备功能,同时,如何保证该系统能够在变电站中的强电磁场环境下安全、稳定的运行,就是本文主要研究的课题。
  
  1.2、研究意义。
  
  在传统的人工巡检式变电站中,对变电站故障体系判断通常是通过“看、触摸以及听”等直观方式,然后基于相应的检测设备完成故障的评估。但这类检测方式出现误差概率很大,主要因为每个人在检测中思考以及体验的方式不同,也就会出现一定的偏差情况。而随着信息化技术以及微机监视技术的广泛应用,这给变电站智能巡检系统的发展提供了方向,让智能巡检机器人可以逐渐取代人工,并且比人工检测效率更好、更优质。而这种智能巡检机器人对环境以及外界因素抗干扰能力较强,可以很好的完成变电站监测以及故障排查等相关任务。而目前国内外已经有相对成熟的研究成果,目前主流的变电站巡检机器人国外有:高压带电作业机器人,分站监视设备以及针对核电厂运行检测的智能机器人等。而国内相关的研究也积累了丰富的经验,例如变电站瓷瓶清扫机器人、电缆替道智能机器人巡检系统等。但在智能机器人巡检系统实际运作中依旧存有一些不足之处,无论是智能巡检机器人工程设计,还是已有变电站的实际运行,都会存有一些问题。
  
  因此,本文主要以立新220k V变电站智能机器人巡检系统为例,从智能机器人巡检系统工作原理展开论述,重点研究工程方案设计以及安装验收调试,针对不足之处提出优化建议,这对智能机器人巡检系统发展具有重大的意义。
  

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  1.3、国内外研究现状.
  1.3.1、传统变电站巡检的弊端以及新型变电站巡检方式的提出
  1.3.2、智能巡检机器人研究现状
  1.4、本文研究内容
  
  第二章  智能机器人巡检系统设计.
  
  2.1、系统架构
  2.2、硬件系统设计.
  2.2.1 、智能巡检机器人机身结构
  2.2.2、 机械结构设计
  2.2.3、控制模块设计.
  2.3、软件系统设计
  2.3.1、软件系统总体设计
  2.3.2、本地工作站系统
  2.3.3、红外测温系统
  2.4、系统功能分析.
  2.5、本章小结
  
  第三章  智能机器人巡检系统工程方案设计.
  
  3.1、引言.
  3.2、工程设计.
  3.2.1、总体设计准则
  3.2.2、充电室安装
  3.2.3、专用通道浇筑
  3.2.4、磁轨道铺设.
  3.2.5、通讯辅助设备安装
  3.2.6、上位机、NVR和路由器安装
  3.2.7、通讯网线敷设路径
  3.3、巡检设备信息
  3.4、本章小结
  
  第四章  智能机器人巡检系统运维流程和模式研究.
  
  4.1、智能机器人巡检系统运维流程.
  4.2、智能机器人巡检系统模式研究
  4.2.1、立新变电站简介.
  4.2.2、检测点位设置、表计调整情况
  4.2.3、红外测温功能
  4.2.4、统计数据报表
  4.2.5、可见光表计识别.
  4.2.6、异常报警.
  4.3.7、声音采集及分析.
  4.2.8、后台信号传输
  4.2.9、机器人超声停障功能
  4.3、功能效果分析
  4.4、其他功能应用讨论.
  4.5、本章小结.
  
  第五章  智能巡检机器人系统应用效果分析.
  
  5.1、系统应用情况分析.
  5.1.1、东莞地区系统应用概况
  5.1.2、立新变电站现场应用及注意事项.
  5.1.3、应用案例详细分析.
  5.2、系统效果分析.
  5.2.1、准确性.
  5.2.2、及时性
  5.2.3、抗干扰性.
  5.3、系统的不足与优化措施
  5.3.1、人为事故故障优化.
  5.4.2、系统软件故障优化
  5.4.3、系统硬件故障优化
  5.4、本章小结.

  第六章   结论

  城镇化进程的加快,造成对能源利用的不断提高,而电力一直是促进社会发展的能源。因此电网建设在生产和生活中的作用也将越来越重要。这将进一步加大国家电网公司对电厂建设的投入,电力输送能力将继续增长,输电面积也将扩大。所以,本文以立新变电站为例,对变电站机器人智能机器人巡检系统的实现与应用进行了一系列的研究,包括系统总体架构与红外成像原理分析、工程设计方案以及应用验收与调试等,本文主要研究工作有:

  (1)论述了立新220k V变电站智能机器人巡检系统的工程设计方案。详细论述了充电室、专用通道、磁道、通讯辅助设备、安装等各个部分的设计然后规划了测试机器人的检测类型和检测设备的范围,为智能机器人巡检系统提供了一定的参考基础。

  (2)针对原机器人检测系统图中仪表读数不全的问题,总结了变电站检测系统现代化的安排,并给出了红外测温功能的记录表,立新变电站智能机器人检测系统的可见光表计识别、红外测温以及声音采集等功能模式运行,然后深入分析这些功能存有的效果,并对其功能其他应用进行了探讨,阐述了机器人在变电站中的应用。

  (3)针对智能机器人巡检系统实际应用效果情况,对具体案例展开分析,并进行人工检测与智能机器人检测的结果对比。结果表明,智能机器人巡检系统面对不同的环境变化比人工检测具有较高的效率与准确性,但在一些特殊设备故障上还需要人工检测进行辅助完成;最后从实际案例展开,分析其应用效果,并对存有的不足之处提出相应措施,完善检测现状。
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