安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：隨著電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性提高，開閉所高壓室設(shè)備運(yùn)行時間越大，出現(xiàn)隱形缺陷的幾率越來越大，部分隱形缺陷巡視人員難以用眼睛發(fā)現(xiàn)，易造成大面積停電事故，運(yùn)維人員又無法隨意進(jìn)入高壓室巡視；論文研究創(chuàng)新一種新的方法，通過機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)采集、分析、4V特征判斷、云計算對設(shè)備實(shí)行24小時動態(tài)監(jiān)測，準(zhǔn)確確定設(shè)備隱蔽缺陷原因，及時處理，保證開閉所高壓室設(shè)備正常運(yùn)行，大大提高帶電設(shè)備供電可靠性。

關(guān)鍵詞：變電所高壓室；機(jī)器人巡檢；大數(shù)據(jù)分析；應(yīng)用研究

 

1  巡檢監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)背景

       （一）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人巡檢單元，與機(jī)器人巡檢單元無線通信連接的監(jiān)控云平臺；云平臺與無線通信連接的移動終端，處理模塊與云平臺無線通信連接。

       （二）云平臺包括服務(wù)器以及與服務(wù)器連接的附件設(shè)備及監(jiān)控云平臺是機(jī)器人巡檢出來設(shè)備隱形缺陷大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)采集、分析、4V 特征判斷、云計算，使用無線通信傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)云平臺，繪制圖形；高壓室內(nèi)云平臺由：斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、電纜頭、母排六塊云平臺，以及附件設(shè)備包括輸入設(shè)備、顯示器以及報警器組成。

 

2 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)檢測模塊

       （一）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，檢測模塊包括距離傳感器和溫度探測器。

       （二）處理模塊包括預(yù)處理電路、定位電路以及處理電路。預(yù)處理電路包括放大電路、濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，處理模塊還包括與處理電路連接的存儲器。處理電路通過移動通信模塊或者以太網(wǎng)模塊與云平臺無線通信連接。

       （三）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)表現(xiàn)為4 各方面，即所謂 4V 特征：

       1. 數(shù)據(jù)量巨大（Volume）。一般超過 10TB 的數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)。

       2. 數(shù)據(jù)類型多（Variety）。通常將數(shù)據(jù)分為 : 結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化 3 類。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如數(shù)據(jù)庫；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如文本、圖片、音頻和視頻等；半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如 HTML文檔含 1種以上數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)既可認(rèn)為類型多。

       3. 數(shù)據(jù)變化快速（Variety）基于電氣高壓室設(shè)備交流電流隨時間成正弦變化速度，籠統(tǒng)指滿足“1s 定律”，既在秒級時間范圍內(nèi)處理數(shù)據(jù)，為云計算獲得高價值信息。數(shù)據(jù)快速變化是電氣高壓室設(shè)備交流電的基本特征。

       4. 數(shù)據(jù)價值密度低（Value）。隱藏在大數(shù)據(jù)背后的 有價值信息，只有通過有效挖掘提取才能發(fā)揮數(shù)據(jù)作用。 數(shù)據(jù)價值的非空性，是數(shù)據(jù)可被利用的表現(xiàn)。如果電氣 高壓室機(jī)器人巡檢控制系統(tǒng)無任何價值，研究電氣高壓 室機(jī)器人監(jiān)測控制系統(tǒng)將失去意義。電氣高壓室機(jī)器人 監(jiān)測控制系統(tǒng)，增設(shè)了廣域測量系統(tǒng)有效地填補(bǔ) 4V 特征 缺點(diǎn)，使得機(jī)器人發(fā)揮較大作用。

 

圖 1 為電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖

       圖 1 所示了一種電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人巡檢單元，機(jī)器人巡檢單元包括機(jī)器人本體、設(shè)置于機(jī)器人本體的檢測模塊、設(shè)置于機(jī)器人本體并與檢測模塊連接的處理模塊，機(jī)器人本體能夠按照規(guī)定路線重復(fù)巡邏，還包括與機(jī)器人巡檢單元無線通信連接的云平臺以及與云平臺無線通信連接的移動終端。為此，云平臺各模塊的數(shù)據(jù)信息在移動終端經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，準(zhǔn)確分析設(shè)備隱患原因，并電腦或者手機(jī)上實(shí)現(xiàn)同步化顯示，便于工作人員對電氣高壓室的遠(yuǎn)程監(jiān)控。機(jī)器人本體包括行走機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)動作的驅(qū)動電機(jī)。其中，行走機(jī)構(gòu)在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下沿輸電線路行走，便于巡檢，當(dāng)然驅(qū)動電機(jī)均由處理電路控制，并且行走機(jī)構(gòu)均可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述處理模塊與云平臺無線通信連接，云平臺包括服務(wù)器以及與服務(wù)器連接的附件設(shè)備，采集來各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過服務(wù)器對采集來的大數(shù)據(jù)處理、分析、云計算，設(shè)備隱蔽缺陷在云平臺顯示各類設(shè)備狀態(tài)曲線，直觀的看到設(shè)備隱蔽缺陷，及時處理。

 

3 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用

       （一）機(jī)器人通過動態(tài)巡視利用超聲波局部放電和無線通信連接的移動終端，把采集來大數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控云平臺，經(jīng)過服務(wù)器對大數(shù)據(jù)處理、分析，形成可視化的曲線圖，使用遙控器點(diǎn)擊云平臺設(shè)備顯示曲線，可以判斷設(shè)備隱形缺陷，因采取措施，確保設(shè)備隱形缺陷在

萌芽狀態(tài)處理，大大減少因設(shè)備隱蔽缺陷造成高壓室設(shè)備跳閘，影響用電客戶正常用電。

       （二）電氣高壓室機(jī)器人巡檢控制系統(tǒng)經(jīng)過大數(shù)據(jù)處理、分析、云計算，準(zhǔn)確在云平臺上繪制設(shè)備隱蔽缺陷曲線圖，可在云平臺“一圖呈現(xiàn)”并可視化展示。

       （三）處理模塊包括預(yù)處理電路、GPS 定位電路以及處理電路。預(yù)處理電路的輸入端與距離傳感器和溫度探測器的輸出端連接，輸出端和 GPS 定位電路分別與處理電路連接，處理電路與云平臺無線通信連接，對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、云計算。處理電路采用現(xiàn)有的單片機(jī)。GPS 定位電路實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的定位，實(shí)現(xiàn)高壓室設(shè)備在 24 小時內(nèi)動態(tài)監(jiān)測，確保高壓室設(shè)備可靠運(yùn)行。

       （四）處理電路通過移動通信模塊或者以太網(wǎng)模塊與云平臺無線通信連接。其中，移動通信模塊可以采用 GPRS 模塊、4G 模塊或 5G 模塊。機(jī)器人沿著電氣高壓室人行道尋測，紅外線測溫儀對電氣高壓室內(nèi)開關(guān)、倒閘、電纜終端頭、變壓器、互感器、絕緣子進(jìn)行溫度信息的檢測，檢測數(shù)據(jù)通過紅外線測溫儀傳送給處理電路，并與連接處理電路的存儲器中設(shè)定的參數(shù)作比較、分析，當(dāng)溫度高于設(shè)定的安全閾值，GPS 定位電路將當(dāng)前的位置信息發(fā)送到處理電路，處理電路發(fā)送位置信息云平臺并對當(dāng)前位置進(jìn)行標(biāo)記，移動終端也可以從云平臺接收到位置信息。若絕緣子溫度過高，那么有可能是積塵過多，存在污閃等現(xiàn)象，需要工作人員進(jìn)行細(xì)致的排查。