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变电站智能巡检机器人系统应用技术方案

发布时间:2019/03/15 浏览数量:3552
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项目背景

变电站作业人员管理制度中,为了使管理人员能够及时了解、准确掌握本岗位的生产动态,控制处理跑、冒、滴、漏等各类安全隐患险情,各区域实行了巡检制度,主要是通过运行人员定期携带红外热像仪巡检来掌握设备的运行状态,并手工抄录各个仪表的读数。这种模式存在着许多难以克服的问题:

衡量尺度问题:运行经验是确保设备安全运行的一种技术能力,但运行经验的积累过程具有单一性。人员一旦变动,就可能造成经验流失。这些问题造成了对运行设备状态把握的难度,而且间接地引起了较高的管理费用。

原始数据积累问题:由于设备运行状态的原始数据和信息的积累不足,对事故的预防及排除无法提供有用的辅助性资料。

劳动强度,人工成本:机器人能大大提升工作效率,例如某运维班管20座变电站,每月按规定要安排人工例行巡检92次,一共要安排出工276人次。配置机器人后每月可以开展264次例行巡检,只需要安排人员出工80人次。

另外对运行设备的热状态监测,若是人工操作操作的巡检设备,往往会造成劳动强度的提升及诊断不及时等缺陷。总之,目前的红外热成像仪及SF6气体捡漏技术在图像处理技术上不断改进提高,但始终仍需要人为加以控制操作,操作人员的工作方便性和控制实时性仍需加强。

本系统以智能巡检机器人为核心,整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、红外热像智能识别技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及物联网技术等,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,降低变电站运维成本,提高正常巡检作业和管理的自动化和智能化水平。

采用机器人技术进行变电站巡检,既具有人工巡检的灵活性、智能性,同时也克服和弥补了人工巡检存在的一些缺陷和不足,更适应变电站发展的实际需求,具有巨大的优越性,具有广阔的发展空间和应用前景。

我公司主要开发的变电站智能巡检机器人系统,该系统应用于变电站中,能够搭载SF6气体检漏仪、红外热像仪及摄像机,在变电站内,采用激光制导及视觉识别技术,定时自动从充电点出发,按照设定的路线行走,在各个监控点采集表计读数、设备工作温度、SF6气体泄漏状态,并实时处理分析后反馈至客户端软件,并对机器人自身状态进行实时监测并反馈。可以实时自动巡检运行设备工作状态、并按预先设定的预警值发出报警信号,从而使运行人员(或通过值班调度员)能及时采取相应的措施,确保设备运行的安全。提高运行人员对设备缺陷的识别能力和预见性



系统的特点和优势


变电站原有设备红外监测方式,基本采用由运行人员以人工巡检方式进行,由于使用中的不便和方法中存在缺陷,难以满足现代化管理系统对实时性、经济性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增长的要求。

采用智能巡检机器人系统后,可以实时自动巡检运行设备的温度情况并按预先设定的预警值发出声音报警信号,从而使运行人员(或通过值班调度员)能及时采取相应的措施,用减少负荷或改变系统运行方式等手段,确保设备运行的安全。提高运行人员对设备缺陷的识别能力和预见性。具备以下优点:

1、设备自动识别管理:对与系统采集的热图(无论自动采集还是人工采集)进行自动识别,通过图像配准的方法识别出该热图能有效的设备目标,保证温度检测的有效性。

2、防误报识别系统:所有的温度测量都基于有效的目标识别,根据巡查策略可以只测量标记过的设备,对于外界的干扰热源自动剔除,有效的防治了误报警的产生。

3、详细设备工作状态管理:建立所有设备以及设备部件的管理体系,在自动巡检的同时对本红外热像仪巡视范围内的所有设备部件进行温度分析记录。在报警的时候可以详细到具体设备故障部位。

4、自动巡航:系统可对云台设置预置位,并最大利用机器智能方式运作,无需看管而自动定时启动巡测,并保存巡检时所采集的热图和记录巡检时的温度信息。

5、自动预警:在系统巡航过程中,如发现目标设备温度异常自动报警,报警信息有文字信息和声音信息,提示运行人员具体的报警位置状况信息,以便跟踪故障点,确认告警情况并排除故障。

6、自动生成报表:系统软件可自动生成单幅红外图像的设备接点温度分析报表;或综合报表,即系统可自动记录每次测温时的温度值,并生成温度报表,以反应该接点在某一时间段内的温度变化情况。

7、人工巡检辅助识别:对特定位置,如室内开关柜等未安装在线式监测系统的监测点可以使用手持热像仪检测,检测采集的图片自动导入系统,自动设备识别,自动生成报告。

8、红外图像拼接技术:采用图像拼接技术,在人工辅助修正的情况下可以自动形成变电站设备工作状态全景热图,便于工作人员对需要进行温度实时监测的变电站设备进行标注。

9、变电站设备工作状态全景热图:采用红外图像智能识别技术,获得所有设备在全景热图中的精确位置及工作温度,位置精度最大误差仅为2个像素点。可消除因为机械转动误差导致的测量失误。

10、检测精度高:采用的红外热像仪本身的采样精度比便携式仪器的精度和分辨率高,且红外热像仪与高倍变焦可见光摄像机安装在同一个云台上,既可以保证两个摄像头监视的是同一个设备位置,也解决了红外热像难以识别设备安装位置的问题,便于及时判断设备的具体过热点,为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。

11、监测重点位置、兼顾全面设备:系统采用预置位云台,可以根据需要设置128个需要定时检测的位置,在每个位置上DM60红外热像仪还同时可以检测4个设备的工作状态,所以只要将系统安装在合适的位置,可以方便的检测所有设备。

12、数据具有可对比性:系统能自动根据预先设计的巡检策略,定时控制DM60红外热像仪转动的各个预置位,检测该预置位上各个设备的工作状态,采集当前设备的工作状态热图,记录这时设备的工作温度,同时比较当前设备的工作温度是否高于预先设置的报警温度。通过这样的工作序列以后,系统可以给出所有处于巡检策略的设备在一段时间内每天同一时间上的温度变化趋势,该温度变化趋势结合其他在线检测系统的数据(如该设备的电流变化趋势),可以极大的方便对本设备的工作状态给出准确的判断。

13、自动位置校准功能:采用图象识别技术,自动对云台预置位运行误差进行校正,保证能正确的采集到正确的设备部件温度状态。

14、系统具备可靠性、实时性较高的优点。采用本系统,自然环境不会有任何影响,无论是刮风下雨,还是低温寒冷都可以实现不间断自动监测,更不用担心装置的电源剩余量问题。

15、节省人力:采用本系统,由于系统自动化程度较高,可实现设备自动巡检、自动预警、自动输出报表等功能。减少了人员到现场巡视次数,提高运行人员工作效率,适应变电站向少人或无人值班发展趋势的需要。

16、兼容现有人工巡检数据:现有的手持红外热像仪生成的数据可直接进入本系统,数据统一管理维护。

由此可见,采用智能巡检机器人系统,在保证设备健康运行的同时,同时也为设备检修重点提供了科学的依据,提高了工作效率,减少了停电的时间,也就相应增加了设备的可用率,为电网安全乃至社会的稳定提供了技术保障。


本方案采用智能巡检机器人来替代变电站原有的人工巡检,利用智能巡检机器人的自主/手动巡检、红外测温、图像识别、视频监控、环境参数监测等功能,对变电站进行全天候的巡检和数据测量,以保障机器人在变电站内能够及时发现模块等设备的安全隐患,提醒工作人员注意处理。在发生异常紧急情况时,巡检机器人还可以作为移动式的监控平台,由人工手动控制到指定位置,查看设备情况,及时查明设备故障,减低人身安全风险。




系统主要设计特点

1、自主知识产权红外探测器

机器人系统的核心检测器件已具有自主知识产权,本系统采用640×480分辨率热像仪,有效提供对测量目标的温度识别效果。

2、军用惯性制导技术,激光制导、无轨运行、定位精确

不需要任何轨道,直接使用阀厅现有路面就可以快速实施巡检监控,无需繁琐的工程施工。系统定位精度高达5毫米。

三维角度实时输出

XYZ三轴陀螺三轴加表数据实时输出

自动温度补偿、集成稳定算法

无轨化导航的优势主要表现为:无需预埋磁条,缩短施工周期,节约系统成本,提高便捷性;环境适应性强,运行可靠性高。

3、系统定制超大容量电池,具备超长工作时间,充满电后连续工作时间长达9小时



4、采用领先的红外热像全景图专利技术,有效提高测温精确性

本系统使用红外热成像仪采集一系列红外热像,然后对这些红外热像进行半自动空间匹配对准,合成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的红外全景图像,在该红外全景图上进行设备位置标识后形成变电站工作设备列表,在上述数据基础上,系统自动巡检过程中任意采集的红外热图通过红外图像智能识别技术,获得该图中所有涉及到的设备的精确位置及工作温度。

变电站设备智能识别系统通过对即时红外热图在被监测区域的红外全景图中进行位置配准的方法,摆脱了被监控目标位置的确定对云台装置的预置位参数及转角参数的依赖,有效的提高在即时红外热图中确定被监控目标位置的精度,识别误差精度小于2个像素点,实现了在线式红外监控系统对设备温度的高精度监测。


5、设备自动识别管理功能

对于系统采集的热图进行自动识别,通过图像配准的方法识别出该热图包含的有效设备目标,保证温度监测的有效性。

6、详细设备工作状态管理功能

建立所有设备以及设备部件的管理体系,在自动巡检的同时对本红外热像仪巡视范围内的所有设备部件进行温度分析记录。在报警的时候可以详细到具体设备故障部位。

7、防误报识别功能

所有的温度测量都基于有效的设备识别,根据巡查策略可以只测量标记过的设备,对于外界的干扰热源自动剔除,有效的防止了误报警的产生。


8、高维图像识别技术

100%表计识别率,采用的矩阵模式的数学模型,解决由于光线、所处的位置等诸多原因导致的读表失败,有效的提供了表计识别率。



9、卓越的创新能力

结合智能巡检机器人工作特点,开展的诸多科技项目的研究,例如:

《三光谱智能巡检机器人系统》 科技项目申请书及可行性研究

《蜗杆式垂直导轨智能巡检机器人系统》 科技项目申请书及可行性研究

基于高温度分辨率智能巡检机器人对GIS设备内部发热实时监测的研究

智能巡检机器人对主变漏油状态监测研究

SF6气体检漏仪型智能巡检机器人系统研究

智能巡检机器人系统设备状态监测数据云存储技术应用研究





巡检结果浏览

『系统导航』—『巡检结果确认』—『巡检结果浏览』提供执行的巡检结果浏览功能。


巡检日志显示各巡检任务巡检的开始和结束时间、巡检类型、结束动作、任务状态等信息。



步骤:

1)界面左侧树形列表中勾选需要查询的一次设备;

2)用户通过输入查询时段范围;

3)点击『查询』按钮实现查询将显示所有的巡检结果记录,在下方页面将显示所有要搜索的巡检信息(如巡检时间、所在区域、间隔、一次设备、点位名称、方位、相别、识别结果、告警等级、告警状态);

4)双击选择需要查看的某条巡检结果记录;

5)显示该巡检设备的抓图;

6)在巡检结果记录中勾选记录目条前□选择需要导出的记录;

7)点击界面右上方的导出按钮,保存为.xls文件。

其他各类仪表巡检结果报告示图如下:


图 油位计巡检结果报告


图   SF6仪表巡检结果报告


图  刀闸巡检结果报告

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