变电站巡检（共9篇）
变电站巡检 篇1
变电站作为电力行业不可或缺的一部分, 它能否正常运转直接关系到居民的日常生活。但由于变电站的自身分布又相对不集中, 致使巡检人员要负担繁重的工作量。因此, 实现智能化巡检系统, 减轻巡检人员的工作负担势在必行。
1 巡检系统的发展史
1.1 人工巡检系统
最原始的发电站、变电站对各种电气设备的检查或对电器线路的巡检, 均是使用巡检人员进行人工巡检, 并依据巡检视察卡逐个检查电气设备或电器线路。同时, 在检查过程中还需要用笔记录巡检结果。最后, 才能向上级汇报巡检结果。
1.2 自动化巡检系统
自动化巡检系统的工作原理是巡检器以无线路由的方式, 来读取信息钮传播的信息并记录读取时间。因此, 这个阶段的巡检器具备了基础的人际交互功能, 同时主机也装有特殊软件, 以便用来存贮一定容量的巡检数据。
1.3 智能化巡检系统
智能化巡检系统的最大优势在于, 具备强大的网络功能及完善的人际交互功能, 并使巡检系统更智能化和人性化。此时的巡检系统已完全整合了故障诊断系统资源, 管理主机也具备了辅助决策功能, 以帮助管理层人员规划和决策。
2 智能化巡检系统的应用
2.1 软件结构
智能化巡检系统的软件是为了实现数据的高效统一管理, 从而减轻了变电站巡检人员查询和录入数据的时间, 并在变电站局域网实现巡检数据共享的软件。但由于受巡检工作的工作特点影响, 同时也为了方便变电站管理层人员的管理, 本次系统的设计也涉及到了数据库。首先将巡检数据信息全部录入到变电站内部局域网中, 而后变电站的相关人员通过软件进行管理和查询, 不同的人员则拥有的软件权限也不一样。
2.2 硬件结构
智能化巡检系统的硬件是介于自动化与半自动化之间的硬件, 它达成了信息钮与巡检器二者之间的自动感应, 最大有效感应距离5 m, 但还尚未实现交互功能。巡检设备的巡检结果仍需要变电站巡检人员自行记录, 从变电站的实际应用中来分析此种巡检器在感应手段上仍比较优越, 而现阶段使用的短距离 (10 cm以内) 感应巡检器和感应式巡检器尚有使用价值。而既有大范围自动感应, 又具备交互功能的感应巡检器, 由于成本较为昂贵, 尚不能得到推广应用。而此系统的物理结构如图1、图2所示。
图1所示的巡检钮和巡检器是通过2.4 G超短距离的无线通信技术来实现感应, 而感应器最大有效感应距离为5 m, 从而使信息钮和巡检器都获取了唯一的编号。而本系统的巡检器具备4 M的Flash可用存储空间, 用来存储巡检记录, 其最大存储量为10000条。
图2所示的是变电站巡检人员经由USB传输口将变电站巡检人员的巡检信息上传至上位机, 而此次的操作是经由软件完成的。但巡检过程中的设备基本信息, 则需要由变电站巡检人员手工记录后, 方能输入电脑。
3 结语
智能巡检系统的推广应用, 不仅保证了变电站巡检人员的夜间巡视、正常巡视、特殊巡视以及全面巡视的基本要求, 还能对变电站的信息和数据进行科学、准确的评判, 从而使变电站管理人员能够最直观的了解变电站设备的运行状况, 并及时排除设备在运行中出现的故障、缺陷以及其他隐患, 进而保障变电站设备的稳定运行, 最终使变电站的日常工作变得更集约化、规范化、科学化。
摘要：随着信息技术 (Information Technology, IT) 的发展, 我国居民的用电量也开始呈上升趋势, 在无形中也加大了变电站的工作量。而繁重的工作量也影响了巡检人员的巡视质量, 从而激化了巡检人员与高负荷工作量间的矛盾, 解决两者之间的矛盾是变电站亟待解决的问题。基于此背景, 笔者提出了在变电站应用智能化巡检系统, 从而改善两者间的矛盾, 进而保证变电站的稳定运行。
关键词：巡检系统,变电站,智能化
参考文献
[1]姜增良, 张彦朴, 刘海乐, 等.基于RFID的文件智能监管系统设计与实现[J].中国新技术新产品, 2010 (14) :1789-1791.
[2]郭碧翔, 郭凯军, 孙伟红, 等.基于PDA的变电智能巡视系统的设计与应用[J].电气技术, 2009 (4) :1781-1783.
[3]李丽, 王滨海, 王万国, 等.基于变电站巡检机器人的室外断路器状态自动识别算法[J].科技通报, 2011 (5) :1825-1 82 7.
[4]黄彬, 付立思.移动机器人在变电站设备巡检系统中的应用研究[J].农业科技与装备, 2009 (6) :1912-1914.
[5]毛琛琳, 张功望, 刘毅, 等.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源, 2009 (9) :1256-1258.
变电站巡检 篇2
第一章 变电站巡检管理系统项目总论
一、项目背景
1.项目名称
2.项目承办单位
3.项目主管部门
4.项目拟建地区、地点
5.承担可行性研究工作的单位和法人代表
6.研究工作依据
7.研究工作概况
二、可行性研究结论
1.市场预测和项目规模
2.原材料、燃料和动力供应
3.厂址
4.项目工程技术方案
5.环境保护
6.工厂组织及劳动定员
7.项目建设进度
8.投资估算和资金筹措
9.项目财务和经济评论
10.项目综合评价结论
三、主要技术经济指标表
四、存在问题及建议
第二章 变电站巡检管理系统项目背景和发展概况
一、项目提出的背景
1.国家或行业发展规划
2.项目发起人和发起缘由
二、项目发展概况
1.已进行的调查研究项目及其成果
2.试验试制工作情况
3.厂址初勘和初步测量工作情况
4.项目建议书的编制、提出及审批过程
三、投资的必要性
第三章 变电站巡检管理系统项目市场分析与建设规模
一、市场调查
1.拟建项目产出物用途调查
2.产品现有生产能力调查
3.产品产量及销售量调查
4.替代产品调查
5.产品价格调查
6.国外市场调查
二、市场预测
1.国内市场需求预测
2.产品出口或进口替代分析
3.价格预测
三、市场推销战略
1.推销方式
2.推销措施
3.促销价格制度
4.产品销售费用预测
四、产品方案和建设规模
1.产品方案
2.建设规模
五、产品销售收入预测
第四章 变电站巡检管理系统项目建设条件与厂址选择
一、资源和原材料
1.资源评述
2.原材料及主要辅助材料供应
3.需要作生产试验的原料
二、建设地区的选择
1.自然条件
2.基础设施
3.社会经济条件
4.其它应考虑的因素
三、厂址选择
1.厂址多方案比较
2.厂址推荐方案
第五章 变电站巡检管理系统项目技术方案
一、项目组成二、生产技术方案
1.产品标准
2.生产方法
3.技术参数和工艺流程
4.主要工艺设备选择
5.主要原材料、燃料、动力消耗指标
6.主要生产车间布置方案
三、总平面布置和运输
1.总平面布置原则
2.厂内外运输方案
3.仓储方案
4.占地面积及分析
四、土建工程
1.主要建、构筑物的建筑特征与结构设计
2.特殊基础工程的设计
3.建筑材料
4.土建工程造价估算
五、其他工程
1.给排水工程
2.动力及公用工程
3.地震设防
4.生活福利设施
第六章 变电站巡检管理系统项目节能专篇
一、编制依据
二、编制标准
三、能源消耗现状
四、主要节能方案和措施
五、能源供应情况分析
六、项目建设方案节能分析
七、项目能源消耗及能效水平分析
八、节能措施评估
第七章 变电站巡检管理系统项目环境保护与劳动安全
一、建设地区的环境现状
1.项目的地理位置
2.地形、地貌、土壤、地质、水文、气象
3.矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物
4.自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施
5.现有工矿企业分布情况
6.生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况
7.大气、地下水、地面水的环境质量状况
8.交通运输情况
浅谈变电设备巡检系统技术的探讨 篇3
关键词：智能化巡视管理 在线监测 计算机信息处理技术
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-02
随着我国国民经济的发展，对电力需求越来越大，质量要求越来越高，因此全面提升供电企业的生产效率、提高自动化水平、保障供电可靠性、降低设备故障损耗，是电力供电企业更高的发展目标。
随着电力系统的发展，对发、输、供和用电的可靠性和经济性要求越来越高，同时，随着变电站智能化巡视管理、在线监测、模式识别、计算机信息处理技术等的发展，变电站电气设备从现行的计划检修向状态检修缺陷预测转变，已成为必然趋势。计划检修是对电力一次设备以预防性试验为基础的计划检修制度。长期以来，预防性试验对我国电力系统的安全运行起到了很大的作用。但随着电力系统市场化发展的需要，以及用电部门要求的提高，对电力系统的安全可靠性指标和经济性指标的要求也越来越高，这种传统的试验方法已越来越不适应。
在供电行业中，变电站设施处于长期运行状态，为了监视设备的运行情况，及时发现设备事故隐患，保障供电设备的正常运行，通常要求巡视人员对变电站设备进行定时或不定时巡视，并对设备的运行状况、运行参数进行记录存档，以便及时消除缺陷、预防事故发生，保证电力设备的安全和电力系统的稳定。
目前大多数电力单位的巡视手段落后，仍然依靠人工笔录的方式，巡视工作的管理较为困难，管理手段也很落后，设备的巡视质量难以保证，更无法对设备的性能进行动态分析。
因此，对变电站设备，利用高科技、自动化手段进行设备巡视，同时为了满足设备状态。
1 设备巡检系统基本概念
1.1 巡检
技术人员按照指定的路线和时间对指定的设备进行规定项目的检查，以保证设备的正常运行。
1.2 巡检器
巡检员进行巡检使用的掌上设备，较先进的系统一般采用专用或通用掌上电脑。掌上电脑一般具备红外/激光条码扫描、射频扫描、GPS等功能用来读取条码、射频扣等。
1.3 路线
在本系统中路线是指巡检员要巡视的一条设备集合。一条路线通过多个条码等标记将要巡视的设备进行划分，每个条码可以代表1个或多个设备组合，每个设备可以指定要检查的内容（检查条目）、状态等。相同类型的设备检查条目可能相同。
1.4 条码
组成路线的基本成分，一个条码代表一个巡检到位位置，可以代表一个或多个设备。通过条码读取使巡检员可以按时到达该检查的设备地点。
1.5 设备
本系统中的设备不一定是指现时存在的真实设备，可以是实际巡检物理设备的组合或组成部分。设备的概念可大可小，完全根据巡检内容确定。一个巡检条码可以代表1个或多个设备。
1.6 检查条目
检查条目是指对设备要检查的内容。在实际应用中相同类型的设备检查的内容基本相同，因此，本系统为了减少数据冗余，提高效率，对设备的检查条目单独处理。将要巡检设备类型及其检查条目单独维护、存放，使有限的存储空间能够保存更多的巡检结果。
1.7 启停点（启停设置）
在实际巡检工作中有些设备在不同状态下其检查内容可能不同，如运行状态下要检查是否漏油、漏水，在检修状态下需要检查内部是否腐蚀等。对于这种设备可以设定为起停点，巡检这类设备时，系统首先询问设备的当前状态，然后根据不同状态巡检该状态的检查条目。
1.8 主控点
设备巡检需要巡视的设备很多，检查条目更多，而设备大多数情况下运行正常，在全部运行正常的情况下还是一条一条检查条目的检查对巡检员来讲是一项并不容易的工作。为了加快巡检速度，减少巡检员的工作量，可以将条码或设备设置为主控点。当巡检到主控条码或主控设备的时候，系统首先询问：某某条码下的设备是否全部正常？巡检员经过巡视全部正常，则仅仅回答一次正常即可。
1.9 强制检查条目
对某些设备来说，某些巡检条目特别重要，要求巡检员必须每次必须认真巡检并填写结果，此类检查条目可以设置为强制检查条目。不管系统是否主控点，强制检查条目总是要得到检查确认。
1.10 设备检查状态
本系统可以处理4种设备状态：运行、停机、备用、检修，可以针对4种不同的状态设定不同的巡检条目。（参考启停点）
1.11 检查模式
在不同的天气等状况下巡检内容和方式可能不同，据此设定不同的检查模式，如正常、雨天、雪天等。
1.12 数据类型
检查条目的结果根据内容的不同分为两类数据类型：观察类、记录类。观察类主要是观察是否正常，记录类记录具体的数值，如温度、湿度等。
2 巡检目标和内容
目标：（1）巡视工作自动化，提高设备巡视工作水平。整个巡视工作的进行由主站计算机、掌上巡视系统组成。巡视人员通过掌上巡视设备录入巡视数据，上传到主站计算机，其余工作计算机会自动处理，打印各种报表，实现了巡视工作计算机化。（2）巡视设备管理自动化。要巡视的设备信息完全存储在计算机中，可以方便的查询巡视设备的基本信息、设备缺陷信息等，使巡检工作和设备管理有机地结合。（3）巡视内容专家库化。现场巡视设备多，检查项目更多，记住所有设备的所有巡视条目对巡视人员来讲是一种及其困难的工作，微小的疏忽可能酿成大错。建立标准化的设备巡视内容专家库，作为检测设备状态的标准尺度，会自动提示巡视人员要巡视的条目使巡视人员不再记忆繁复的条目，专著于设备的运行状况检查。（4）实现对电力企业生产人员设备巡检工作进行严格、规范化管理。能完成用户自行定义巡检设备与巡检路线；通过手持掌上电脑数据采集方式实现巡检数据的快速、准确录入，提高巡检工作效率。（5）以详细而规范的原始数据积累，作为电力设备质量管理的可靠依据。通过对大量数据进行分析，掌握设备运行规律，为实现设备维修体制由定期检修向状态检修转变奠定坚实的基础。（6）实现一个完全开放式的设备巡检管理系统，提供第三方软件的访问接口支持（营销支持系统等）
内容：（1）设备检查条目的对象化设计和设备类别的划分；（2）设备巡检检查条目的属性；（3）设备巡检系统模块的划分；（4）设备巡检系统界面设计；（5）设备巡检系统数据库设计；（6）设备巡检系统编码、实现、调试；（7）设备巡检数据采集掌上电脑的程序编码、实现、调试。
3 变电站电力设备巡检系统构成图
见图1，图2。
4 系统构成设计
（1）先进性：软件采用当今世界被广泛应用的Microsoft SQL Server2000数据库系统，它具有独立于硬件平台、对称的多处理器结构、抢占式多任务管理、完善的安全系统和容错功能，并具有易于维护的特点。（2）实用性：软件将紧密结合福建省厦门超高压局的实际需要，以满足企业需求为目标，开发具有高度使用价值的设备巡检管理系统。（3）可靠性：软件将选择具有高可靠性能的软件和开发语言，开发的应用软件将经过严格的全面的测试，保证全系统具有高容错性和高可靠性。（4）可扩展性：软件将采用模块化设计模式，使系统不仅能满足企业目前的业务需要，而且当需求发生变化时，系统的软件系统依然能够与现有系统进行无缝连接。
5 结语
基于网络技术的智能巡检管理系统为电力管理导入了一个全新概念，有效满足了线路巡检工作快速、高效、及时的要求，将线路巡检管理水平提高到了一个新的层次，实现了巡检工作电子化、信息化和智能化，最终保证电力系统高效率、低故障率的安全稳定运行。应用该系统使巡检的管理工作步入一个崭新的阶段。
参考文献
[1]信息系统计算机系统配置图符号及约定GB/T14085-93.
[2]电力企业计算机管理信息系统实用化验收导则（试行）国电信息中心.
[3]电力企业计算机管理信息系统建设导则（试行）.
[4]国家电力公司信息网WWW网站建设规范（试行）.
莱芜电网建设变电站智能巡检系统 篇4
7月12日从山东莱芜供电公司调控中心获悉, 莱芜电网变电站智能化巡检系统在35 k V雪野变电站开建。智能巡检系统投运后, 不仅会提高变电站巡检的工作效率, 而且会确保巡视人员不漏检、不错检。
为推进变电站标准化巡视作业, 确保及时发现设备缺陷和设备隐患, 莱芜供电公司投入专项资金, 在110 k V城北变电站、35 k V雪野变电站安装智能巡检系统。系统建成后, 将自动对变电站运行中的设备进行巡回检查, 并按照预定的计划进行全过程管理, 快速准确地开展正常巡检、夜间巡视和特殊巡视。
据了解, 智能巡检系统主要由智能巡检终端、远程图像系统、智能巡检云台服务器、智能巡检工作站构成。此次工程主要是在变电站侧安装智能巡检终端, 在重要设备和仪器仪表前加装摄像头, 在调度控制中心机房布置智能巡检云台服务器, 并在操作队值班室中安装智能巡检工作站。
变电站设备巡检作业安全注意事项 篇5
(1) 巡检前巡检负责人对巡检人员应清楚地交待巡检任务、项目, 进行危险点告知, 交待安全措施和技术措施, 并确认每个巡检人员都已知晓。
(2) 巡检人员状态应良好, 精神集中, 不得谈论和做与巡检无关的事情和工作。
(3) 严禁巡检中的随意性, 做到责任到人, 应严格按照规定的巡检线路和周期进行巡检, 做到准时、到位、不漏项漏巡。
(4) 巡检人员必须与带电设备保持足够的安全距离。
(5) 巡检时禁止变更检修现场安全措施, 禁止改变检修设备状态。
(6) 巡检过程中应加强监护, 巡检人员应互相监督、提醒。
(7) 严格执行“五防”解锁规定, 禁止随意动用解锁钥匙, 如因工作需要确实需进行解锁操作的, 需报上级部门审批后方能进行。
(8) 巡检中不得单人进行登高或者登杆作业。
(9) 巡检人员在巡检过程中严禁随意触动运行中的设备, 如保护压板、带电设备外壳, 以及油泵、气泵电动机转动部分。
(10) 巡检人员应远离危险源, 如不能在带故障运行设备区及高压气体设备附近长时间停留。
(11) 进出高压室、蓄电池室、电容器室、主控室、通信室时必须随手关门并锁好。开、关门时不可用力过大, 防止震动造成室内装置误动。
(12) 巡检继电保护室时禁止使用移动通信工具, 防止因信号干扰造成保护装置或自动装置误动。
(13) 巡检室外SF6设备时, 如遇SF6气体泄漏, 巡检人应站在上风位, 进入气体积聚处应佩戴防毒面具并告知其他运行人员。如SF6设备压力异常升高报警时, 人员应迅速离开, 防止爆炸伤人。人员撤离时应朝上风处跑, 防止SF6气体中毒。
(14) 禁止单人进入SF6配电装置室巡检。
(15) 在巡检中, 若遇到GIS设备操作, 应离开设备区一定距离, 操作完成后, 再继续巡检。
(16) 巡检发现设备缺陷及异常时, 严禁单人处理, 应及时汇报并采取相应防范措施。
(17) 如有紧急情况, 巡检人员应立即停止巡检, 查明原因确定与巡检工作无关时, 方可继续巡检。
(18) 特殊情况下需延长巡检时间, 必须取得上级部门的同意。
(19) 对严重危及人身和设备安全的设备进行巡检时, 应按事故处理有关规定进行处理。
(20) 设备巡检工作结束后应对所发现的设备缺陷进行统计、分析, 并做好相关记录和事故预防工作。
2 特殊巡检时的安全注意事项
2.1 雷雨天巡检
(1) 巡检人员应穿雨衣和绝缘靴, 严禁撑伞且不得靠近避雷针和避雷器 (如检查其动作计数值) , 防止避雷针和避雷器落雷, 反击伤人。
(2) 巡检时严禁触及设备外壳。
(3) 检查端子箱、机构箱门是否关闭良好, 孔洞封堵是否完好, 防止室外端子箱及机构箱进水。
2.2 雾天巡检
(1) 雾天巡检时应穿绝缘靴以防止突发性设备污闪 (雾闪) 接地伤人, 由于雾天空气绝缘水平降低, 易发生放电, 巡检过程中严禁扬手。
(2) 由于雾天能见度低, 巡检人员应注意与运行设备保持安全距离, 必要时携带便携式照明灯。
(3) 根据雾天情况增加巡检次数, 加强对易发生污闪设备的监视。
(4) 对设备污秽严重程度进行准确判断, 必要时汇报调度将设备退出运行, 防止发生污闪事故。
2.3 冰雪天巡检
(1) 冰雪天端子箱、机构箱内易进雪融化受潮, 造成直流接地或保护误动, 应检查箱门关闭良好, 遇受潮时, 立即开启驱潮设施。
(2) 冰雪天巡检时应穿防滑绝缘鞋并注意行走安全。
(3) 巡检过程中上下室外楼梯时应抓住扶手慢行以防踏空、滑跌。
2.4 夜间巡检
(1) 夜间巡检易误入非安全区域内, 巡检时要开启设备区照明设备并携带照度合格的照明器具。
(2) 夜间巡检工作应2人进行, 以便互相监护、照应, 应按照规定的路线进行巡检, 行走时小心谨慎, 注意观察。
2.5 大风天气巡检
(1) 应及时清理变电站周围塑料薄膜等异物, 防止异物飘落在站内设备上造成设备近区短路。
(2) 严禁站在容易发生高处坠物 (如设备下部) 处, 以防被砸伤。
(3) 开合机构箱门用力适度, 避免箱门在风力作用下失控夹伤手。
(4) 认真检查设备防雨帽、标示牌, 发现不牢固的要及时处理, 防止脱落伤人。
2.6 高温天气巡检
(1) 采取必要的防暑措施。
(2) 防止充油设备内部压力增大, 油位升高导致喷油, 应注意监视油位变化, 必要时请求停电处理。
(3) 防止液压机构压力异常升高, 导致断路器不能正常可靠动作。
(4) 认真检查设备发热情况, 采用专用仪器进行准确测温。
(5) 对于有冷却装置的设备, 开启所有冷却装置进行降温。
(6) 当设备温度超过允许范围时, 及时汇报调度, 采取措施。
2.7 汛期巡检
(1) 做好汛期前检查, 检查排水管道是否畅通, 电缆沟 (隧道) 是否封堵完善, 防止进水。
(2) 及时扫除巡检通道、操作台积水, 操作有积水的设备时, 必须穿绝缘靴、戴绝缘手套。
(3) 检查设备基础、场地有无变形、塌陷。
2.8 过负荷巡检
(1) 认真检查设备发热情况, 密切关注示温蜡片的变化, 必要时采用专用仪器进行准确测温。
(2) 对于有冷却装置的设备, 开启所有冷却装置进行降温。
(3) 根据现场运行规程规定监视过负荷倍数, 及时汇报调度。
2.9 新设备投运巡检
新设备投运通电时, 应远离设备, 待设备带电正常后再行巡检。
3 设备严重异常和事故时的巡检
3.1 设备异常声响、喷油、着火、爆炸时的巡检安全事项
巡检时戴好安全帽, 2人同时进行。巡检时必须注意设备的异常声响, 如设备发出严重的放电声, 有时伴有冒烟、着火等现象, 或少油设备有渗油并有放电声时, 要迅速远离现场, 以防设备爆炸造成人员伤亡。不要在充油设备附近停留太久, 不准经过设备喷油方向和火焰下风口, 未采取可靠措施前不得靠近异常设备。发现有浓烟等有毒气体时, 必须戴好防毒面具方可进入。设备异常时应立即汇报处理, 必要时可根据现场运行规程规定自行处理后再汇报调度;或迅速远离故障设备, 将故障设备隔离。
3.2 变电站出现接地、雷击时的安全事项
变电站巡检机器人自动充电系统 篇6
关键词：巡检机器人,自动充电,变电站
0 引言
随着科技进步和电力体制改革的不断发展,以“信息化、数字化、自动化、互动化”为特征的智能电网建设逐渐深入。为保证变电站设备的安全可靠运行,更好更快地推进变电站无人值守进程,变电站巡检机器人部分替代人工巡检已经成为一种趋势。传统的变电站巡视主要是通过人工方式,综合运用感官以及一些配套的检测仪器对变电设备进行以简单定性判断为主的检查,该方式存在劳动强度大,检测质量分散,主观因素多,巡检不到位难以监控,巡检结果数字化不便等缺陷,不符合智能电网的发展方向[1,2]。变电站巡检机器人集成最新的机电一体化和信息化技术,采用自主或遥控方式,部分替代人对变电站室外设备进行可见光、红外、声音等检测,对巡检数据进行对比和趋势分析,及时发现电网运行的事故隐患和故障先兆,如:异物、损伤、发热和漏油等。巡检机器人为提高变电站的数字化程度和全方位监控的自动化水平,确保设备安全可靠运行发挥了重要作用。
巡检机器人的移动属性决定其适合采用无缆化的电池供电。但电池容量有限,一般只能维持几个小时,所以一旦电池电量不足,必须及时充电。如果人工充电,机器人就无法实现完全自主运行。如何让机器人在无人干预情况下,安全可靠、快速高效地实现自动充电是实现巡检机器人长期值守、完全自治需要重点解决的问题之一[3]。本文介绍自动充电的关键技术,重点介绍一种能够满足变电站巡检机器人长期自治要求的自动充电系统,包括磁导航与RFID定位,接触式侧向充电对接装置,充电箱结构及工作原理,自动充电系统控制流程等。
1 自动充电关键技术
自动充电过程主要包括:移动机器人需要补充电力时,自动驶向指定充电点,车载充电连接器与固定充电装置实现电连接并实施充电。充电完成后,机器人自动停止充电,待命或投入正常运行。整个充电过程完全实现自动化,无需人工干预。自动充电的关键技术主要有:充电点定位导航,充电装置对接,误差容忍和自主纠错等[4]。
1.1 充电点导航定位
机器人充电时必须在离充电座足够近的地方。机器人从当前位置移动并定位到充电座需要导航定位技术。在可能面临障碍物的情况下,机器人系统还需要有停障或避障能力,以及路径规划能力。
1.2 充电装置对接
机器人和充电座必须实现自动电气连接与脱离。一般情况下,在机器人上设计一个公头连接器,在充电座上设计一个母头连接器,连接方式要便于电流通过。可通过调整机器人位置或控制充电臂的位置实现机器人的充电插头与充电座的自动对接及断开。必须检测机器人与充电座的电气连接是否成功,否则可能产生误接,造成充电失败。可以通过测量机器人侧的连接器电压等来判断充电装置对接是否成功。
1.3 误差容忍和自主纠错能力
由于导航定位均存在精度问题,所以充电装置对接需要有一定的误差容忍度。当出现较小偏差时,对接也应该成功。在实际情况中,可能出现未发现充电座目标或是目标定位错误等情况,此时需要机器人自行判断并选择相应对策。一个真正健壮的自动充电系统必须具有容错及自主纠错功能。
2 变电站巡检机器人自动充电系统
2.1 磁导航与RFID定位
变电站巡检机器人导航定位原理如图1所示,机器人采用四轮结构,前面两个驱动轮,后面两个万向轮[5,6]。工控机通过电机驱动控制器和编码器控制电机,实现机器人行走和高精度定距停车。机器人导航定位的工作流程是:由安装于机器人底盘前部的磁传感器阵列检测机器人相对于磁轨迹的偏移,电机驱动控制器按照该偏移量调整机器人两侧驱动轮的差速,从而使机器人沿预先铺设的磁轨迹运行。在机器人巡检的转弯点、检测点、调速点和充电点等特定位置预先埋设好RFID标签。RFID标签的串号与地理位置一一对应。机器人运动时,RFID读卡器读取标签串号并上报给工控机,由工控机判断机器人所处位置,并下发相应指令控制机器人执行停靠、转弯、调速、检测、充电等操作。该导航定位方式简单可靠,定位精度较高,可达厘米级。另外,在机器人外壳上还装有超声波检测装置,将障碍物信息反馈给运动控制器,实现停障。机器人变电站巡检工作如图2所示。
2.2 接触式侧向充电对接装置
接触式侧向充电对接装置如图3所示,由充电座(图3中1~4)和充电机构(图3中5~14)两部分组成[7]。机器人通过电机驱动板控制充电机构电机转动,电机通过齿轮齿条与传动丝杠配合,实现充电机构的伸出或收回。进而实现充电机构极片与充电座极片夹的电气连接。充电机构上设有三个限位开关,一个用于检测充电机构是否收回到位,另外两个用于检测充电机构的伸出位置。为安全起见,充电机构收回到位时,机器人才允许执行巡检任务。机器人在充电机构伸出过程中,实时检测极片电压是否正常,若检测到正常,则停止伸出充电机构,准备充电。若充电机构伸出到极限位置后,仍然检测极片电压异常,则进行异常报警并重试。若重试三次均出现此类情况,则报告充电失败。充电座三个极片夹从上至下分别为充电端、公共地和供电端。充电端用来给机器人的动力电池进行电力补充。供电端为机器人电池充电时机器人设备的外供电源,避免电池充电时设备掉电引起数据丢失等弊端。经实验,极片夹水平面上有±15°,±10cm的误差容忍度。用弹片压紧极片夹压紧后,垂直方向也有±2cm的误差容忍度。目前已有的对接系统一般允许的水平对接误差为±5°,±5cm。
2.3 充电箱结构及工作原理
充电座固定在充电箱上,充电箱结构如图4所示[8]。交流220V经接插件2和空气开关1后,输入到充电器进行电压转换,然后经空气开关2、分流器、接插件1和充电座电源接口,最后由充电座输出直流29.4V给机器人设备供电,电池充电。电压表和电流表实时检测、显示供电和充电的电压及电流。充电座通过滑槽与定位槽板连接,便于调整高度,提高加工装配误差和充电对接误差的容忍度。充电座绝缘隔板可防止极片夹短路。充电座外壳可防止人员误接触电极。
2.4 自动充电系统控制流程
变电站巡检机器人自动充电控制流程如图5所示。机器人分为空闲、巡检、准备充电、充电四种状态。机器人上电初始化后进入空闲状态。收到巡检任务命令后,机器人检查电池电量是否充足,如果充足即进入巡检状态,开始执行巡检任务,否则拒绝执行并报警。在巡检任务中实时检测电池电量,如果电量不足,直接返回充电。巡检任务正常完成后,机器人返回充电。到达充电点后,机器人进入准备充电状态。伸出充电机构后,机器人通过充电机构位置和极片电压,判断充电条件是否满足。如果条件满足,机器人切到外部供电,启动电池充电,机器人进入充电状态。进入充电状态后,机器人如果没有收到巡检任务命令,就实时检查充电状态是否正常,不正常就报警。如果收到巡检任务命令,机器人就检查电池电量是否充足,如果充足,就开始巡检准备工作,否则拒绝执行并报警。巡检准备工作包括:机器人切到电池供电,停止电池充电,收回充电机构。如果充电机构收回到位,机器人即可进入巡检状态。从而实现巡检、充电、巡检的闭环长期自主运行。
3 结束语
本文提出一种应用于变电站巡检机器人的充电装置侧向对接的自动充电系统。该系统导航定位精度较高,充电装置对接方式简单可靠,对加工装配误差和充电对接误差的容忍度较高,完全实现了变电站巡检机器人在无人干预情况下的自动充电。截止到2012年9月,变电站巡检机器人已在全国十多个省市成功推广应用,在山东青岛午山220k V、浙江金华兰溪500k V、山西长治1000k V等变电站顺利投运30多台。本文介绍的自动充电系统也随之应用于工程现场。巡检机器人自动充电现场如图6所示。机器人完全实现长期无人化自动运行,运行效果良好,为电网安全稳定运行发挥了重要作用。随着科学技术的不断发展,巡检机器人充电系统的自动化水平也必然不断提升。
参考文献
[1]毛琛琳,张功望,刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源,25(9),2009.
[2]郝登朴,卫宁,贠鹏,等.500kV变电站智能巡检系统关键技术的应用[J],电力学报,24(6),2009.
[3]刘志雄,李浙昆.室内移动机器人自动充电技术[J].机械与电子.2007(3).
[4]鲁守银,钱庆林,张斌,等.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化,30(13),2006.
[5]周立辉,张永生,孙勇,等.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].电力系统自动化,2011(19).
[6]栾贻青,孙大庆,曹涛,等.变电站智能巡检机器人多传感器融合的组合定位系统:中国,202058039[P].2011-11-30.
[7]曹涛,孙大庆,王明瑞,等.充电机构限位止停机构:中国,201392876[P].2010-1-27.
变电站巡检 篇7
关键词：移动互联网,物联网,RFID,变电站巡检,智能电网
0 引言
变电站电力设备巡检工作是保证电力设备安全、提高电力设备可靠率、确保电力设备最小故障率的一项基础工作。目前, 国内普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式, 这种方式存在着人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作、巡检数据信息化程度低等缺陷。高可靠性的设备是变电站正常工作的基础, 综合分析、自动协同控制是智能变电站的关键, 设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化是智能电网未来的发展趋势, 运维高效化是最终目标。智能变电站作为智能电网的重要组成部分, 迫切需要通过可靠的信息化手段解决当前工作中存在的问题。
智能标准化巡视系统是基于移动互联网技术的又一次创新性科技转化实践, 智能标准化巡视系统针对巡检工作实际需要及特点, 具有路线安排与审阅、内容智能检索、数据记录、缺陷和设备状态变化数据汇总报告等功能, 能有效地了解、检查巡检工作状态, 及时发现电力设备的缺陷及变化情况, 提升电力设备运行安全性、降低生产运营成本、提高工作效率, 具有低成本、轻便易操作等显著优点, 可以有效降低人为因素带来的漏检或错检等问题。该系统使电力设备检修部门在巡检工作中首次实现了无纸化数据采集, 同时使管理部门能有效监督巡检人员的工作情况, 实现巡检工作标准化、信息化、智能化, 从而最大程度地提高工作效率, 保证了电力设备的低故障率及安全运行。
1 研究思路及方法
1.1 总体思路
以移动互联网和物联网技术为基础, 建立标准化巡检流程, 定义统一的缺陷库, 搭建标准化的智能变电站巡检系统。
物联网技术:使用高频RFID绑定设备, 同时也关联了巡检流程和设备缺陷库。射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification) 是一种非接触式的自动识别技术, 通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无须人工干预, 可工作于各种恶劣环境, 与传统的条形码相比具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点[1]。
移动互联网技术:使用平板电脑作为巡检人员的巡检手持终端, 构建Pad-Server的软件架构。服务器端的软件程序主要用于管理系统用户、变电站设备、巡检标准等基础信息。平板电脑端从服务器下载最新的巡检标准后, 巡检人员将平板电脑携带到变电站, 通过RFID准确识别设备, 根据相应的巡检标准开展巡检工作, 巡检人员将发现的设备缺陷记录在平板电脑中, 巡检结束后将巡检结果同步到服务器, 系统自动在服务器端进行汇总统计并生成Word版本的巡检报告和图形分析报告。
标准化巡检流程:根据《220kV变电站设备巡视标准化作业指导书 (范本) 》的要求, 所有巡检工作应严格按规定的巡视检查路线和巡视内容进行巡视, 以此指导书为基础, 通过梳理归纳, 建立变电站标准化巡检流程14000余条 (以乐山市电业局桥沟220千伏变电站为例) , 并固化到系统中。
统一的缺陷库:虽然国家电网公司在2011年颁布了《输变电一次设备缺陷分类标准 (试行) 》, 涉及的缺陷标准约6000条, 但二次设备、通讯设备的缺陷标准均没有颁布。引入了标准化的管理理念后, 针对每个厂家, 每种型号的设备均编制了相应的巡检标准, 将繁多的技术标准整理后固化进巡检系统, 保证所有使用此系统的人员在同一标准下进行工作, 从而解决了巡检标准针对性不强、标准不全和不统一的问题。以乐山市电业局桥沟220千伏变电站为例, 定义缺陷47 000余条。
1.2 系统流程
(1) 平板电脑与服务器连接, 从服务器下载设备库、巡检标准库和缺陷库; (2) 平板电脑通过RFID电子标签识别设备, 根据识别的设备有针对性地检索相应的巡检标准, 巡检人员按照巡检标准进行巡检; (3) 巡检人员发现缺陷后记录设备缺陷, 同时向管理人员手机客户端发送缺陷信息; (4) 巡检结束后将平板电脑上的缺陷数据上传到服务器; (5) 在服务器端对缺陷进行汇总管理和统计分析; (6) 待缺陷被消除后, 将缺陷消除的情况记录在平板电脑中; (7) 将平板电脑中的消缺信息上传至服务器实现缺陷闭环管理。
2 解决方案
2.1 软件模型
(1) 巡检周期:管理人员在后台服务器端设定巡检周期, 将周期发布至平板电脑后, 平板电脑根据巡检周期自动推算每一次巡检作业时间并提醒巡检人员。
(2) 巡检标准:针对每个变电站每个设备的每个部件进行编写, 由专业人员编写完成, 完全符合巡检作业现场的实际需求。
(3) 缺陷标准:将《国家电网公司一次设备缺陷分类标准》完全分解到每一条巡检标准中, 发现缺陷后只需要选择即可, 很大程度上解决了以往巡检人员对缺陷性质判定不准确的问题。通过平板电脑的照相功能将缺陷照片和缺陷自动关联, 减轻了以往巡检完毕后需要将缺陷登记并将缺陷和照片逐一制作超链接关联的工作量。
(4) 记录分析:目前系统后台能自动分站、分间隔、分设备、分时间对缺陷进行统计和分析, 生成缺陷趋势图和消缺发展趋势图;能对设备运行参数自动生成运行曲线进行汇总分析判断;自动统计每月巡检作业完成情况, 具有巡检过程追溯功能。
(5) 巡视路线:采用向导式操作流程, 巡检时必须按照设定的巡检路线进行巡检。
(6) 不同的巡视方式:国内首先采用平板电脑进行所有类型的巡检, 多项技术通过查新为国内首创。
(7) 缺陷判断、分析:缺陷的智能辅助判断有效提升值班员工作效率, 而且按照缺陷管理规范实现了设备缺陷的统计功能, 检修人员在进行检修作业前只需将待检修设备的缺陷一键导出打印即可, 减少了以往缺陷汇总统计的时间。
(8) 移动终端、手机客户端:发现严重和危急缺陷后, 可立即通过程序向管理者发送缺陷信息, 手机客户端可立即收到变电站的缺陷信息, 有效缩短了以往大量的汇报时间, 提升了工作效率;
(9) 定期试验、切换:流程化、标准化、可视化的定期试验切换有效减少了运行人员的培训工作, 操作人员只需按照图文并茂的指导提示进行操作即可完成定期试验、切换, 有效减少了误操作的发生。
2.2 软件架构
系统后台采用J2EE三层架构搭建, 将整个业务应用划分为:表现层 (UI) 、业务逻辑层 (BLL) 、数据访问层 (DAL) , 具有以下先进性:
易用性:前台采用JSP、Jquery等技术框架, 拥有非常简单易用的控件、组件和灵活多样的布局风格。
安全性:Spring Security的安全验证机制非常严密, 利用访问决策管理器验证用户是否有权限访问相应的资源, 精准快速。Mysql具有高效的备份机制, 是系统安全稳定运行的保障。
扩展性:深度集成了Spring技术, 并且整合了其它优秀的开源项目, 如Spring MVC、Hibernate、JBPM等, 这项框架涉及到系统架构中的各个功能领域, 并能轻松安装、拆卸, 具有很高的扩展性。
稳定性:J2EE体系的稳定性是基于Java的健壮性和虚拟机实现的一致性基础上的。一些J2EE部署在WIN-DOWS环境中, 客户也可选择健壮性能更好的Linux操作系统, 这是实时性要求很强的系统最理想的选择。
2.3 关键技术
2.3.1 RFID蓝牙电容读写设备
设备使用蓝牙技术与平板电脑通讯、使用RFID技术与电子标签进行通讯, 并具备电容笔功能, 能流畅地在平板电脑上进行书写, 具备以下优点:
(1) 能轻松操控电容屏幕的平板电脑, 与手指操作相比, 操作更灵敏、便捷;
(2) 快速扫描RFID电子标签, 与自带RFID读写器的平板电脑相比, 更适合长时间巡检操作;
(3) 超长续航能力, 通过开发重写蓝牙通讯连接的算法方式, 大大节省了电量消耗, 可长时间巡检无需充电。
2.3.2 实现了主动式电子标签感应
与传统的被动式和半被动式标签不同的是, 主动式标签本身具有内部电源供应器, 用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号, 这使得主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量, 可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。该技术将运用于本项目中, 为项目提供更先进、记忆信息量更大的RFID技术。
2.3.3 RFID中间件
典型的射频识别系统由射频标签、读写器和应用系统3部分组成[2]。
RFID中间件是实现RFID硬件设备与应用系统之间数据传输、过滤和数据格式转换的一种中间程序[3], 是RFID应用部署运作的中枢。它介于读写器模块与应用系统之间, 将RFID读写器读取的各种数据信息, 经过中间件提取、解密、过滤及格式转换, 导入管理服务器, 并通过应用系统反应在程序界面上, 供操作者浏览、选择、修改和查询[4]。
2.3.4 数据同步技术
作为一套异构系统解决方案, 设备终端与服务器之间的数据同步功能对于系统尤为重要, 不但终端设备要向服务器同步巡检结果数据, 而且服务器也要为终端设备同步巡检内容资料。为了解决好数据双向同步的问题, 使用技术领先的pervasync[5]数据同步方案。
特点:支持弱连接和子集同步结构。
通过Pervasync提供的客户端可视化配置界面, 只需在终端设备中对服务器中心数据库 (Center DataBase) 服务器地址、中心数据库授权使用的用户名和密码进行配置, 便可完成数据库同步参数设置。配置一次, 系统自动保存配置信息, 之后的每次操作都不用再关心配置问题。
3 解决问题
(1) “标准作业流程”实现标准化作业的轻松落地; (2) “设备巡检标准库”有效解决针对性不强、巡检标准不全、不统一的问题; (3) “图文并茂的标准”解决巡检人员不熟悉设备和标准的问题; (4) “设备缺陷库”解决巡检人员缺陷定义不准确的问题; (5) “四大方法”有效解决了巡检不到位的问题。
4 实施效果及展望
4.1“四大方法”提高运行人员巡检质量, 减轻巡检人员工作负担
将巡视维护标准的执行流程完全通过科技的手段融入到了本系统中, 各种流程通过后台软件自动执行, 有效减轻巡检人员工作负担, 提升工作效率。“四大方法”是:
方法1:“一键上传”减轻后期整理时间;
方法2:“优化巡检流程”节约巡检时间;
方法3:照片和缺陷自动关联提高工作效率;
方法4:“实时缺陷提醒”及时跟踪缺陷发展情况。
4.2 减轻了运行管理人员负担
(1) 智能工作计划安排; (2) 缺陷的实时自动汇报让管理者轻松掌控设备缺陷; (3) 强大的缺陷智能统计分析及管理功能实现对变电站缺陷的轻松管控。
由于此系统有效地解决了巡检不到位、巡检标准不清楚、巡检人员缺陷性质判断不清楚等问题, 使管理更加轻松, 标准化落地工作得到有效执行, 因此该系统也获得了乐山市、雅安市、眉山市电业局的高度重视和认可, 正在组织推广实施;同时该系统也受到四川省电网公司和国家电网公司的高度关注, 四川省点网公司和国家电网公司相关领导及部门多次听取该项目汇报并进行实地调研, 对该项目给与了高度评价, 并计划进一步考察以便于更大范围的推广。
5 结语
通过引入前沿的移动互联网和物联网技术, 智能标准化巡检系统帮助运行人员准确掌握标准、定义缺陷, 切实解决了运行人员专业素质差异带来的工作偏差, 确保及时发现并处理缺陷, 并解决了巡检不到位、采样数据少、统计不准确等问题, 从而保障了变电站设备的安全、稳定、可靠运行。变电站智能巡检系统的应用改变了传统变电站的巡视方式, 是变电管理在标准化、智能化和信息化方面的创新。
参考文献
[1]殷波, 邓恒, 樊大伟.基于条码技术的变电站巡检系统[J].仪器仪表学报, 2002, 30 (10) :58-60.
[2]徐海猛.基于Pocket PC和.NET平台的变电站巡检系统的设计与实现[D].北京:北京邮电大学, 2006.
[3]成修治, 李宇成.RFID中间件的结构设计[J].计算机应用, 2008, 28 (4) :1055-1057.
[4]赵黎.RFID中间件事件管理系统的设计与实现[D].武汉:华中科技大学, 2006.
变电站巡检 篇8
随着社会经济快速发展, 电力需求日益 增长, 电力系统 自动化要求日益提高。变电站人工巡检方式存在劳动强度大、实时性差、管理难、数字化不便等缺陷, 已经不能满足智能电网的发展要求, 也不符合技术发展的趋势。机器人巡检逐步替代人工巡检已经成为电力系统自动化的应用重点[1,2,3]。
变电站智能巡检机器人整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定 位技术, 采用自主或遥控方 式对变电 站室外一 次设备进 行可见光、红外、声音等检测, 对巡检数据进行对比和趋势分析, 及时发现电网运行的事故隐患和 故障先兆, 如异物、损伤、发 热、漏油等。能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控, 有效降低劳动强度及变电站运维成本, 提高正常巡检作业和管理的自动化和智能化水平, 为智能变电站和无人值守变电站提供创新型的技术检测手段和全方位的安全保障, 具有广阔的发展空间和应用前景。变电站巡检机器人现场运行如图1所示。
运动控制系统负责解决变电站巡检机器人运动 与追踪的核心问题, 其性能参数直接影响机器人运行的稳定性和停车定位精度, 进而影响获取电力设备状态数据的准确性, 最终影响检测结果的可信度。目前已有的变电站巡检机器人 运动控制系统主要存在的问题在于可靠性较差、停车定位精 度不高、不能完全满足变电站设备巡检的应用要求。本文针对变 电站特殊的应用环境, 研究设计了巡检机器人运动控制系统。重点论述行走方式、引导与定 位方式、系统 软硬件设 计、运动控制 算法等[4,5]。
1行走方式
行走方式选择关系到运动控制系统的控制策略, 是巡检机器人在变电站路况 环境下高 速高精度 稳定运行 的重要基 础。巡检机器人的行走方式主要有轮式和履带式。
1.1轮式
轮式机构是应用最广泛的行走方式 之一。轮式机 构具有移动灵活、机械结构简单、机械效率高、运动控制相对容易等优点。在相对平坦的地面上, 轮式机构具有突出优 势, 运行速度较高。但是轮式移动机构越过壕沟、台阶的能力较低。由于与地面接触面积小, 其在比较柔软、光滑的路面易发生沉陷 或打滑现象。
1.2履带式
履带式移动机器人支撑面积大, 接地比压 小, 在松软或 泥泞场地作业, 通过性能好。主要应用于负载较重、地面崎岖、需要越沟坎、爬楼梯的场合。履带式移动机器人的缺点主要有运行速度相对较低、转向不灵活、减振性能差、运动噪 声较大、功耗大, 而且对地面有较大的剪切破坏作用, 当地面环境恶劣时, 履带可能磨损甚至磨断。履带机械结构复杂, 整体重量 大, 行走功耗也相对较大。
通过对巡检机器人行走方式的长期跟踪研究, 从地形适应能力、运行速度、控制精度、功耗、技术成熟度和可靠性、生产加工便利性、设计难易程度等角度综合分析, 在变电站地面 相对平坦的情况下, 巡检机器人行走系统适宜采用轮式结构。本文采用两轮差速驱动, 两轮万向随动, 具有结构简 单、控制灵活、运行速度较高等突出优势[6]。
2引导与定位方式
在变电站巡检任务中, 机器人按照规 划路径行 驶, 在指定位置停靠, 进行设备检查。整个运行过程完全自 动化, 无需人工干预。运行控制系统要保证机器人不偏 离轨道, 准确停靠, 必须依靠辅助装置提供地理信息。本文中运动控制系统 通过磁轨迹引导与RFID定位, 获取机器人的位置和姿态信息, 原理示意图如图2所示。
在规划的机器人巡检路线下铺设磁条, 由机器人前部的磁传感器阵列检测机器人相对于磁轨迹的偏移。根据偏移信息, 电机驱动控制模块控制驱动轮差速, 万向轮随动, 调整机器 人运行姿态, 跟踪磁轨迹。在巡检路线的相应位置预埋RFID标签, RFID标签的串号 与地理位 置一一对 应。机器人 运动时, RFID读卡器读取标签串号并上传给工控机。工控机根据标签串号判断机器人所处位置, 下发停车、转弯、调速等相应控制指令给电机驱动 控制器, 进行运动 状态调整。 磁轨迹引 导与RFID定位简单可靠, 精度较高, 对传感器 要求低, 抗干扰能力强[7]。
1—随动轮2—工控机3—电机驱动控制模块4—RFID 读卡器5—驱动轮6—电机及减速器7—编码器8—磁传感器
3系统硬件设计
运动控制系统硬件构成如图3所示, 主要包括CPU控制器、PWM信号输出、电机驱动器、编码器采集模块、外部存储、串口通信、磁传感器与接口转换模块等[8]。
主要组成部分功能如下: (1) CPU控制器:采用高性能、低功耗、宽电压的8位微处理器ATmega128L, 工作于16MHz时性能可达16 MIPS。外设丰富, 完全满足 系统功能 要求。 (2) 串口通信:通过串口 与上位工 控机进行 信息交互。 (3) PWM输出和编码器采集:PWM信号经过施密特触发器后接入驱动器, 控制永磁无刷直流电机。电机编码器Z相信号经施密特触发器接入CPU中断源, 计算一般行驶距离。B相脉冲经施密特触发器接入CPU中断源, 计算停车定位距离。A/B相信号经D触发器接入CPU普通I/O引脚, 判断运动方向。 (4) 磁传感器和超声传感器:经过接口转换, 磁传感器信号和超声传感 器信号接入CPU, 判断机器人运行姿态和障碍物情况。 (5) 外部存储器:存储配置信息和故障记 录等。采用256kB非易失性存储器, 内置实时时钟、看门狗、电压监测等功能。
4系统软件设计
运动控制系统接收上位机控制命令后, 进行解析, 执行命令并反馈状态。执行完成后, 继续等待新命令到来。根据运动控制系统功能要求, 对软件进行模块划分, 如图4所示。主要包括速度计算模块、距离计算模块、运动控制模块、寻磁算法模块、停障算法模块、串口通信模块、事项存储模 块、实时时钟 模块等[8]。
各模块主要功能如 下: (1) 速度计算 模块:根据编码 器信号, 判断电机方向和速 度。 (2) 距离计算 模块:根据编码 器信号, 判断从指定时刻或位置开始的电机行驶距离。 (3) 运动控制模块:控制机器 人运动状 态, 如直行、转弯、停 止、调速等。 (4) 寻磁算法模块:根据磁传感器信号, 计算机器人相对磁轨迹的偏离程度。 (5) 停障算法 模块:根据超声 信号, 判断有无 障碍, 避免发生碰撞事故。 (6) 串口通信模块:按照一定的通信协议, 与工控机进行信息交互。 (7) 事项存储模块:以事项形式非易失性存储命令执行和异 常发生时 的状态。 (8) 实时时钟 模块:提供日期和时间信息, 可软件校时, 防掉电丢失。各功能模块共同构成运动控制系统软件, 完成命令处理、信息反馈、运动控制等任务。各模块不是孤立存在的, 而是紧密 联系、相互协作的, 如运动控制模块中就必须调用寻磁算法模块。
5运动控制算法分析
5.1S曲线加减速算法
巡检任务中, 机器人在检测点位置频 繁启停, 如果没有 合适的加减速算法, 很容易产生抖动, 影响电机寿命, 定位精度也难以保证。本文选择S曲线加减速算法控制启停, 保证机器人平滑稳定运行, 降低机械零件的磨损, 提高可靠 性。因为系统速度变化曲线呈S形, 所以称为S曲线控制算法, 这是一种速度和加速度变化都非常平滑的加减速运动控制算法。一个 完整的S曲线应包括加加速、匀加速、减加速、匀速、加减速、匀减速和减减速7个阶段。
5.2比例微分寻磁算法
机器人底盘前方固 定有8个磁传感 器, 组成磁传 感器阵列。磁传感器检测到磁信号后, 输出高电平。通过对磁传感器进行位置编码, 为寻磁算法比例调速环节提供支持。将单个磁传感器位置从左至右进行权值编码。当相邻磁传感器同 时亮起时, 位置编码进行加权计算。为保证机器人跟踪磁轨迹快速平稳, 寻磁算法还引入微分调速环节。根据机器人相对磁轨迹的偏离趋势提前反应, 及时调整左右轮速度, 每5ms存储一组磁传感器偏离数据, 共存储100组, 并通过平滑滤波去除干扰。
5.3分段补偿误差算法
机器人的定位 精度受诸 多因素影 响, 比如读卡 器读取RFID标签的位置和速度、控制算法的误差等。经测试, 机器人的运动误差随速度增加会放大。通过进一步采用分段补 偿误差措施, 提高不同速度情况的定位精度。使机器人在1.2m/s速度下定位误差小于2cm, 工程应用效果良好。
5.4脉冲计数转换算法
机器人直行指定距离和以1/2驱动轮轮 距为回转 半径转过指定角度, 都是通过计算转换编码器脉冲数实现的。电机每转一圈编码器输出500个B相脉冲。驱动轮周长为88cm, 齿轮减速比为43。即机器人直行1cm距离对应43×500÷88=244个编码器B相脉冲。当2个驱动轮速度大小相等、方向相反时, 机器人以驱动轮轮距中心为圆心原地转弯。驱动轮轮距为49.2cm, 当原地回转360°时, 驱动轮走过的距离为π×49.2=154.5cm, 即每转过1°对应的B相脉冲数为 (154.5÷360) ×244=105个。
6结语
巡检机器人实现了变电站全天候、全方位、全 自主智能 巡检和监控, 为智能变电站和无人值守变电站提供了创新型的技术检测手段和全方位的安全保障, 具有广阔的发展空间和应用前景。
本文介绍的变电站巡检机器人运动控制系统采 用磁轨迹引导与RFID定位, 两轮驱动差速, 两轮万向随动, 结构简单, 可靠性高, 控制灵活, 抗干扰能力强。采用S曲线加减速、比例微分寻磁、分段补偿误差等运动控制算法, 运动冲击小, 停车定位精度高。经工程验证, 能够满足 变电站巡 检机器人 的应用要求。
参考文献
[1]高青, 冯李军, 张鹏.智能巡检机器人的研究[J].电气时代, 2012 (4)
[2]卞琳.基于无线通信技术的智能巡检系统的应用研究[D].北京:华北电力大学, 2012
[3]毛琛琳, 张功望, 刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源, 2009 (9)
[4]李静.变电站智能巡检系统研究[D].青岛:青岛理工大学, 2012
[5]厉秉强, 张海龙, 杨墨, 等.基于移动机器人的智能化变电站视频综合监控系统:中国, 201120274352.8[P].2012-02-08
[6]侯国庆.移动机器人行走系统的运动学分析和稳定性研究[D].天津:河北工业大学, 2007
[7]杨墨, 隋天日, 曹涛, 等.变电站巡检机器人自动充电系统[J].制造业自动化, 2013 (3)
变电站巡检 篇9
随着电力系统各种新技术、新设备的广泛应用, 这使得变电站设备各种问题也随之呈现, 加之管理理念严重落后, 这使得当前110kV及以上变电站的设备运行维护始终缺乏有效的管理, 且巡检工作存在的问题也非常多。现对当前我国110kV及以上变电站设备运行情况概括如下。
1.1 设备自动化程序较差
截至目前为止, 我国大部分的变电站设备自动化程度非常低, 多仍然以人工操作为主, 实施自动化管理为辅, 人工辅助管理或者无人管理的自动化变电站设备非常少。甚至还有一些变电站的投退一块重合闸、拉合一把刀闸都需要依靠人工来进行操作, 这种运行模式, 不仅会加重变电站工作人员的工作量, 同时也非常不利于设备的运行, 经常由于人工操作不当或者其他因素导致故障。而在进行巡检的过程中, 由于缺乏自动化系统的指导, 这也使得设备巡检无法快速准确的查找到故障点, 给予及时的处理。
1.2 工作环境条件差
由于一些变电站属于户外型, 故在对变电站进行巡检维护时, 往往需要工作人员进行户外操作, 为此, 自然条件必然会成为影响设备运行的主要因素, 同时其也会工作人员的工作带来影响[1]。例如, 针对炎热天气或者大雨季节, 工作人员在对设备进行巡检时, 往往其希望能够尽快完成任务, 故经常对一些问题疏忽大意;又如, 大雾天气能见度低非常低, 这时在进行巡检时, 非常容易由于无法有效观察而无法及时发现问题。
1.3 人员素质和技术水平较差
变电站设备运行巡检维护对人员的要求非常高, 不仅需要具备专业的理论知识, 同时还需要具备较高专业技能和个人素质, 当然由于非智能化设备还要求工作人员需要具备丰富的经验。但往往在对这种复合型人才培养时, 需要花费较长的时间, 而真正能够吃苦耐劳的优秀人才非常少, 这使得变电站设备巡检维护人手非常有限。若巡检人员的技术水平有限, 对设备的结构、性能了解程度有限, 也非常容易在维护的过程中造成重大事故。
2 变电站设备巡检维护系统的应用必要性
在供电生产活动时, 这个过程是一个动态的、连续的“供电”过程, 这使得在对变电站设备进行巡视时, 需要综合考虑变电站设备存在的安全隐患、健康情况, 而这些都需要依靠人力来完成有效的预防和及时的发现。
但伴随着变电设备的推陈出新, 科学技术的快速应用, 电力系统也逐渐从以往的人工值班的方式, 转变为操作集中监控管理, 这在很大程度上实现了社会智能化发展的需要, 和工作人员工作量的控制, 同时也可推动巡检维护效率的提高。
但这种巡检系统同样存在一些监督管理问题漏洞, 当实施集控中心同一管理后, 在发现问题后向集控中心发出巡视任务后, 那么如何了解巡视组的到位情况, 在巡视过程中发现问题需要怎样上报, 针对大批量的设备需要按照什么程序来开展巡检工作等等, 这些都是设备巡检需要解决的重要问题。而变电站设备巡检系统通过对这些问题进行综合考虑, 不仅能够实现巡检维护工作的及时到位, 同时还能够加大监督管理力度, 使巡检维护工作更好的为变电站的设备运行提供支持。
3 变电站设备巡检维护系统介绍
变电站设备巡检维护系统最初是为了能够有效提升巡检维护工作质量和加强巡检维护人员监督管理而存在的, 在伴随着科学技术的进步, 各种先进技术的融入, 设备巡检维护系统也随之发展成为了智能化、标准化和信息化的巡检维护工作重要工具[2]。
该系统在很大程度上实现了对设备巡检工作的无缝管理, 不仅能够对巡检维护人员的工作到位情况进行监督, 同时还能够及时对设备存在的缺陷进行警示和录入, 此外, 还可对危险点的预防控制进行提示, 当然设备巡检维护系统的功能非常强大。该系统还可通过网络与计算机与其他巡视系统相连接, 不仅不会对GPS卫星通道进行占用, 同时还可更加全面的进行信息的指导、准确的监督, 对保证变电站设备运行稳定性有着非常重要的意义。
4 开发应用变电站设备巡检维护系统需要把握的几个主要环节
4.1 选择实用先进的平台是前提
在对110kV及以上变电站设备巡检维护系统开发时, 应从软件平台和硬件平台两方面来实现。针对软件平台, 我们应当更加强调实用性、先进性、开放性, 其中开放性主要是指系统结构应当保证系统管理开放、应用层面开放和系统开发开放;另数据结构的开放性, 又主要是指标准的外部交换格式、开放的内部数据库格式;此外, 系统支撑技术的开放性同样又可细分为工业图形库、通用开发语言、通用数据库系统以及界面接口标准。
根据平台的实用性则主要是指平台的应用功能应该与供电部门的生产基本规律、应用习惯相符合, 这才能够提高其适用性和针对性;平台软件系统必须具备更高的实用性, 这就能够有效发挥对资源的利用, 避免大量人力资源的投入[3]。硬件平台则主要是, 所选取的产品应当具有通用性, 并且具有较好的实用性, 同时这也是保证软件平台运行的重要基础。
4.2 提高变电站设备巡检维护系统的实用性是关健
在对巡检维护系统进行开发的过程中, 其主要目的是为了能够对变电站设备巡检维护管理中存在的问题进行解决, 这是当前现代化管理的重要手段, 使变电站设备运行得到更好的维护。为此, 我们需要对系统的实用性进行提升, 并将其作为系统开发建设的“灵魂”来进行强化。可从以下几方面来实现更好的开发系统。
4.2.1 提出完备的功能需求
结合变电站设备巡检维护的工作情况, 对所涉及到的各项功能进行分析, 并将其作为系统开发的重要依据, 同时也是确保应用符合实际需要的关键。故在进行调研的过程中, 开发人员需要对变电设备运行人员进行充分的交流, 充分了解设备运行的具体情况, 为功能的开发提供更加科学、合理、全面的信息。
4.2.2 保证录入信息的真实可靠性
针对设备巡检维护信息处理的功能, 可以说是该系统非常重要的功能之一, 若无法获得真实可靠的数据, 那么该系统无疑就成为了一个“摆设”和“空壳”, 甚至没有任何价值可言。为此, 巡检维护信息处理功能对保证整个系统有效运转有着不可替代的作用, 同时这也是保证人员信息、设备信息和指导信息真实可靠的关键。
4.2.3 注重业务流程重组
在对变电站设备巡检维护系统开发时, 无疑是对传统的设备巡检维护流程的挑战。为此, 对以往不符合现代管理模式的流程进行重新梳理, 并通过信息化的管理模式, 可有效提高变电站设备巡检维护系统的合理性和科学性。业务流程重组涉及的方面非常多, 也是与运行人员直接相关的缓解, 为此, 对“人为阻力”进行消除, 能够最大限度地实现对人们变电站设备巡检系统必要性和重要性的认识[4]。
4.2.4 建立企业与开发商的长期合作机制
对企业而言, 其巡检维护系统应当将信息技术和计算机作为运行的核心, 而伴随着时代的进步和科技的飞速发展, 信息技术也在随之转变, 各种新技术和高科技迅速出现, 故使得设备巡检维护系统必然会受到生命周期短和技术更新快等挑战, 而这些仅仅凭借变电站自身力量是无有效应对的。为此, 积极构建开发商与变电站的长效合作机制就显得非常关键, 同时这也是确保设备巡检维护系统寿命周期更长, 技术不断更新的重要措施。
4.3 提高人的素质是基础
变电站设备巡检维护系统的开发, 根本上还是需要工作人员来进行操作, 这就意味着, 工作人员必须对设备巡检维护系统有充分的了解, 并且能够较为熟练的进行操作。为此, 提高工作人员的操作技能和个人素质对系统应用、建设和维护有着重要意义。
而我们在对人员进行培养时, 应当从三方面进行着手, 其一是提高工作人员的基本素质, 也就说提高人员的操作能力, 能够充分了解系统各种提示和分析结果, 并能够及时针对提示给予相应的处理对策;其二是提高领导对系统的重视程度, 只有领导重视, 才能够实现应用系统的有效运用;其三是提高系统管理人员素质, 通过对管理维护水平的提升, 来促使系统更好的运行。
由于设备巡检维护系统是一个现代化的管理手段, 为此, 打造与之相匹配的管理体系, 在确保系统的稳定运行和顺利建设上有着重要意义。
5 结论
在时代发展的进程下, 变电站设备巡检维护工作成为了保证变电站设备正常运行的重要工作环节, 但随着现代科技的进步, 传统的巡检维护存在的漏洞和缺陷也随之体现出来, 以人工操作为主的巡检维护工作已经无法满足现代化变电站设备运行的需要。为了促使变电站设备得到更好的运行, 采用变电站设备巡检维护系统成为了当前发展的必然趋势, 而在对该系统进行开发时, 应当充分结合变电站设备运行的各项情况, 使其能够更加贴合设备运行的需要, 为设备更好的运行创造条件。
摘要：110kV及以上变电站是当前社会发展的重要供电基础, 其设备运行质量可以说直接影响着变电站的经济效益, 本文结合当前110kV及以上变电站设备巡检维护工作现状进行分析, 并提出采用设备巡检维护系统的必要性, 同时对设备巡检维护系统的开发及情况进行了简单介绍。
关键词：变电站,设备运行,现状分析,巡检维护
参考文献
[1]黄彬, 付立思.移动机器人在变电站设备巡检系统中的应用研究[J].农业科技与装备, 2009 (20) .
[2]杨立明.基于RFID技术的变电站设备巡检系统研究[D].浙江大学, 2011.
[3]郝登朴, 卫宁, 贠鹏, 等.500kV变电站智能巡检系统关键技术的应用[J].电力学报, 2009 (25) .