安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：隨著電力設備運行的可靠性提高，開閉所高壓室設備運行時間越大，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，運維人員又無法隨意進入高壓室巡視；論文研究**一種新的方法，通過機器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)采集、分析、4V特征判斷、云計算對設備實行24小時動態(tài)監(jiān)測，準確確定設備隱蔽缺陷原因，及時處理，保證開閉所高壓室設備正常運行，大大提高帶電設備供電可靠性。

關鍵詞：變電所高壓室；機器人巡檢；大數(shù)據(jù)分析；應用研究

 

1  巡檢監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)背景

       （一）基于電氣高壓室機器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機器人巡檢單元，與機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）云平臺包括服務器以及與服務器連接的附件設備及監(jiān)控云平臺是機器人巡檢出來設備隱形缺陷大數(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、電壓互感器、電流互感器、電纜頭、母排六塊云平臺，以及附件設備包括輸入設備、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）處理模塊包括預處理電路、定位電路以及處理電路。預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)既可認為類型多。

       3. 數(shù)據(jù)變化快速（Variety）基于電氣高壓室設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 高壓室機器人巡檢控制系統(tǒng)無任何價值，研究電氣高壓 室機器人監(jiān)測控制系統(tǒng)將失去意義。電氣高壓室機器人 監(jiān)測控制系統(tǒng)，增設了廣域測量系統(tǒng)有效地填補 4V 特征 缺點，使得機器人發(fā)揮較大作用。

 

圖 1 為電氣高壓室機器人巡檢監(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器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機器人巡檢單元，機器人巡檢單元包括機器人本體、設置于機器人本體的檢測模塊、設置于機器人本體并與檢測模塊連接的處理模塊，機器人本體能夠按照規(guī)定路線重復巡邏，還包括與機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，準確分析設備隱患原因，并電腦或者手機上實現(xiàn)同步化顯示，便于工作人員對電氣高壓室的遠程監(jiān)控。機器人本體包括行走機構(gòu)和用于驅(qū)動行走機構(gòu)動作的驅(qū)動電機。其中，行走機構(gòu)在驅(qū)動電機的驅(qū)動下沿輸電線路行走，便于巡檢，當然驅(qū)動電機均由處理電路控制，并且行走機構(gòu)均可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。所述處理模塊與云平臺無線通信連接，云平臺包括服務器以及與服務器連接的附件設備，采集來各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過服務器對采集來的大數(shù)據(jù)處理、分析、云計算，設備隱蔽缺陷在云平臺顯示各類設備狀態(tài)曲線，直觀的看到設備隱蔽缺陷，及時處理。

 

3 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場應用

       （一）機器人通過動態(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，使用遙控器點擊云平臺設備顯示曲線，可以判斷設備隱形缺陷，因采取措施，確保設備隱形缺陷在

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

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

       （三）處理模塊包括預處理電路、GPS 定位電路以及處理電路。預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)進行分析、處理、云計算。處理電路采用現(xiàn)有的單片機。GPS 定位電路實現(xiàn)機器人本體的定位，實現(xiàn)高壓室設備在 24 小時內(nèi)動態(tài)監(jiān)測，確保高壓室設備可靠運行。

       （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、倒閘、電纜終端頭、變壓器、互感器、絕緣子進行溫度信息的檢測，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定的參數(shù)作比較、分析，當溫度高于設定的**閾值，GPS 定位電路將當前的位置信息發(fā)送到處理電路，處理電路發(fā)送位置信息云平臺并對當前位置進行標記，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，需要工作人員進行細致的排查。