变电站设备巡检系统

变电站设备巡检系统（精选九篇）

变电站设备巡检系统 篇1

1 问题的提出

目前变电站的巡检方式存在以下缺点:

(1) 几十年不变的纸、笔录入方式, 落后且效率低; (2) 现场查询抄表数据繁琐, 查询困难; (3) 抄表数据电脑录入费时、费力, 出错率高; (4) 一般情况下出去巡检的人员都只有1～2人, 也就是说没有了监督人员存在, 而巡检的变电站设备却很多, 一部分责任心不强的巡检人员有窝工现象。这些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状态等明显不足。

鉴于以上原因, 针对不同的变电设备进行不同的电子标签编码, 利用电子标签的规范管理及掌上式采集器的方便携带、数据存储量大、程序可编程的优点, 开发出来的运行巡检电子标签数据采集管理系统, 为电网变电设备的巡检和数据管理提供强有力的技术支持。

2 系统设计模式

运行巡检电子标签数据采集管理系统由掌上式采集器、电子标签数据采集程序、运行数据管理电脑、电子标签数据管理程序等组成。系统设计, 首先必须充分考虑所需要巡检的设备项目, 以及巡检设备时的最优线路, 然后根据确定下来的巡检线路和巡检项目, 编排巡检项目的编码, 所有的编码必须是唯一的。在进行巡检作业时, 巡检员按照预先设定的巡检项目逐项进行。利用掌上式采集器对运行设备进行巡检作业时, 用采集器扫描设备电子标签编码, 然后输入运行数据, 或通过选择菜单输入运行数据, 数据采集时间自动生成, 不能人为进行修改, 避免了巡检作业人员的作弊。作业时, 只有完成了当前项目的数据采集工作, 才能进行下一项目的操作, 以避免作业人员的工作遗漏。通过计算机平台可实现对运行数据的查询及打印, 必要时可进行数据编辑, 同时可实现对运行数据的统计、分析功能, 并能按要求生成所需的曲线, 及时提供给管理者和决策者必要的信息。

运行巡检电子标签数据采集管理系统为变电设备的巡检和数据管理提供了技术支持, 也为变电设备的实时运行数据存档提供了方便。具体的优点体现如下: (1) 摆脱掉纸和笔, 通过编程, 可实现错误数据提示、数据遗漏提示, 数据录入准确、快捷; (2) 抄录数据现场查询、删改, 液晶显示一目了然; (3) 采集器与电脑相连, 数据传递瞬间完成, 准确无误; (4) 避免了巡视人员走过场的现象。

3 系统结构描述

后台数据库采用国际先进的同步技术, 见图1。

(1) Sybase公司Mobilink同步技术, 按需获取数据, 每次请求时去服务器获取, 而不是由服务器按照特定规则定期生成数据包。

(2) 有完善的出错回复机制、错误检测自动回复机制。

(3) 支持多种中心数据库, 如:oracle、sybase、sql server, 其它同步技术只能与自己的数据库进行同步, 再通过其他途径定期与生产系统的数据库进行数据交互。

4 系统特点

运行巡检电子标签数据采集管理系统能够根据变电设备的特点而设定, 其特点如下。

4.1 电子标签扫描技术

该系统采用基于激光扫描的电子标签技术, 首次将电子标签技术引入运行巡检中, 实时生成采集时间, 并可依用户需要设定正确巡检项目和顺序, 有效跟踪巡检作业进度及防止遗漏。

4.2 光电通信方式

采集器与计算机平台之间可采用基于红外线通信的RS-232通信方式或其他通信方式, 简捷、迅速, 为操作人员的管理和使用提供了工作的便利。

4.3 先进的计算机平台

运行巡检电子标签数据采集程序集成于掌上式采集器内, 运行环境可根据用户需要予以设定, 开发平台为标准的Clipper;运行巡检电子标签数据管理平台运行环境可为Windows95/98/2000或NT, 开发平台为VB。

4.4 安全可靠性高

一方面系统本身可靠, 数据不易丢失;另一方面, 避免运行数据被多次重复抄录和输入而出现错误。系统能够根据不同用户名, 给出不同权限规定, 可因此进行不同操作。系统比较可靠, 防止因非法操作引起的数据丢失或修改, 避免导致其它错误。

4.5 智能性帮助

系统根据运行设备不同, 给予不同提示, 包括变量越限提示和错误数据提示, 防止因误操作引起的数据输入错误, 同时对于设备故障也可直接提示操作员引起注意。

4.6 统一的数据库结构

统一完整的运行数据库, 数据库管理完善方便, 数据存储不仅是计算机文件的形式和概念, 而且是与运行设备状态参量观念一致的动态数据。标准统一的数据库保存形式为各种分析方法的运用提供了可能, 为诊断研究和发展提供了可拓展性, 有利于数据对第三方的开放。

4.7 直观的采集界面显示

运行数据采集软件集成于采集器内运行, 可于采集器中进行查询、修改、删除, 操作方便, 一目了然。

5 结束语

变电站巡检管理系统可研报告 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

变电站设备巡检系统 篇3

一、110kv变电站设备运行巡检维护系统的概述

目前，各种管理制度的不断完善、先进技术的合理应用，使得110kv变电站设备运行巡检维护系统变得越来越智能化、信息化和标准化，大大提高110kv变电站设备运行巡检维护的工作效率。实际运行中，110kv变电站设备运行巡检维护系统可以同时对工作人员的工作情况、设备运行情况进行及时的监督和管理，并对设备存在的缺陷和各种问题进行及时预警和记录，以有效防范安全事故发生，因此，110kv变电站设备运行巡检维护系统在减少意外安全事故上发挥着重要作用。与此同时，在有效结合网络系统、计算机系统和其它巡视系统的情况下，110kv变电站设备运行巡检维护系统还可以灵活运用GPS卫星通道，从而对各种设备的相关信息进行全面、准确的分析，以时刻保持变电站的稳定运行。

二、110kv变电站设备运行巡检维护存在的主要问题

随着各种先进设备的不断应用和各种新技术的不断推广，110kv变电站设备运行巡检维护的要求变得越来越高，必须对这个过程中存在的问题给以高度重视，才能真正保障变电站的运行稳定性。目前，110kv变电站设备运行巡检维护存在的主要問题有如下几个方面：

（一）设备自动化程序水平不够高

根据相关调查发展，很多地区的变电站设备都存在自动化程度不高的问题，基本上都是通过人工的方式来完成各种操作，而自动化管理主要发挥的是辅助作用。因此，110kv变电站设备运行巡检维护中出现自动化变电站设备较少、自动化程序水平不够高等问题，使得各种故障问题和安全问题出现，大大增加工作人员的工作量。与此同时，自动化设备的使用没有比较系统的指导，各种设备巡检工作根本得不到有效落实，使得自动化变电站设备运行过程中存在的故障问题得不到及时发现，最终影响变电站设备的正常运行。

（二）人员素质、技术水平不够高

根据110kv变电站设备运行巡检维护的实际情况来看，想要有效完成这项工作就必须具备较高的技术水平和综合素质，以在面对各种问题时可以冷静的处理，从而确保变电站设备的安全、稳定运行。与此同时，非智能的变电站设备的巡检维护，还需要工作人员拥有比较丰富的工作经验，才能准确判断出设备运行的状况。但是，在实践过程中，上述复合型人才比较稀缺，部分工作人员的专业技术水平不高，不注重自身综合素质提升，使得110kv变电站设备运行巡检维护过程中出现各种安全事故。

（三）工作环境各种条件比较恶劣

在我国电力系统的不断发展中，部分变电站是设置在户外的，因此，在进行这些变电站的巡检时，工作人员需要到户外进行相关操作，使得110kv变电站设备运行巡检维护存在工作环境各种条件比较恶劣的问题，在受到各种因素影响的情况下，110kv变电站设备运行巡检维护工作可能无法顺利开展。例如：在天气比较炎热或下大雨的时候，工作人员为了尽快完成变电站设备巡检工作，不注重细节问题的检测，使得变电站设备的正常运行出现各种问题。

三、110kv变电站设备运行巡检维护的实施策略

在电力系统的正常运行中，110kv变电站设备运行巡检维护是属于动态操作，具有一定连续性、定期性和可变性，因此，在有效开展110kv变电站设备运行巡检维护的相关工作时，需要对可能存在的各种安全隐患、运行情况进行科学预测，以有效防范各种故障出现，从而不断提高变电站设备运行安全性。

根据110kv变电站设备运行巡检维护的整体情况来看，在实践过程中应实施的策略主要有如下几个方面：

（一）注重平台的合理选择

在进行110kv变电站设备运行巡检维护系统的开发过程中，需要注重软件平台、硬件平台的合理构建，才能选择110kv变电站设备运行巡检维护所需的比较合适的平台。一般情况下，要注重平台的科学性、实用性、开放性和先进性等，才能不断提高110kv变电站设备运行巡检维护系统的应用效果、管理水平和整体性能，以在有效实现各种数据转换和交互的情况下，满足110kv变电站设备运行巡检维护的各种需求。在实践过程中，根据供电部门、不同用户的实际供电与用电情况、特点等，注重软件系统的实用性、硬件系统的通用性等，才能为110kv变电站设备运行巡检维护工序顺利开展提供重要支持。

（二）注重110kv变电站设备运行巡检维护系统实用性不断提高

为了更有效的解决变电站设备运行存在的各种问题，必须注重110kv变电站设备运行巡检维护系统实用性的不断提高，加大系统开发力度和建设力度等，才能是系统的功能更加完善，以及时的发现变电站设备运行的异常状况，从而提高110kv变电站设备运行巡检维护的工作效率。与此同时，在充分掌握变电站设备运行情况的基础上，各种信息的录入可以更加完整、准确和高效，以在进行巡检维护的过程中，充分发挥各种信息的引导、指导和参考作用，从而促进110kv变电站设备运行巡检维护程序不断优化。

（三）注重人员素质、技术水平提升

根据我国变电站的实际运行情况来看，加强110kv变电站设备运行巡检维护过程的管理，注重现代管理模式和管理方法的充分利用，加大工作人员的培训力度，不断引进和应用各种先进设备与技术，并注重人员素质、技术水平的不断提升，才能真正发挥110kv变电站设备运行巡检维护的作用，以在故障问题发生前将各种安全隐患及时消除，从而不断延长110kv变电站设备运行巡检维护系统的使用寿命，真正保证变电站设备运行过程的安全性和稳定性。

结束语

综上所述，在社会不断发展和经济水平不断提高的过程中，对110kv变电站设备运行巡检维护给以高度重视，并加大管理力度、开发力度、投入力度等，快速提高相关工作人员的专业技能、综合素质，对于避免意外安全事故发生有着重要影响，是我国社会主义现代化建设的重要工作之一。

（作者单位：陕西省地方电力（集团）有限公司榆林电力分公司）

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变电站设备巡检系统 篇4

我国的经济正快速发展, 随着时间的推移, 科学技术处于不断更迭的飞跃式进步, 并不断对变电站的设备进行维护和更新。为了使国家电网能够稳定运行, 使居民的生活得到更多的便利, 在城市规划方面不受变电站设备弊端的影响, 变电站方面建立各种巡检维护队伍, 并建立巡检维护系统, 以此来保证变电站设备的稳定运行。

1 110KV变电站设备运行巡检维护系统介绍

随着变电站设备的不断革新, 对于整体设备的维护也要受到变电站的重视, 于是, 变电站建立各种管理制度, 期望通过对于设备的有效的管理, 来保证设备的良好运行。面对着科学技术的进步, 对于变电设备的维护也走向智能化的高端路线, 工作人员建立健全的巡检维护系统, 将变电设备的各种数据都收录当中, 通过该系统的建立, 变电站的巡检维护工作效率明显得到提高。该系统的建立帮助变电站在设备的维护当中做好各方面的准备。从初期对于设备的检查, 将检查的结果记录到系统当中, 使下次检修的人员可以依据资料数据对该设备的检查重点注意。一些设备的维修结果也被收录到该系统当中, 一些有经验的维修人员将自身维修的办法记录下来, 可以为经验匮乏的工作人员提供参考作用。110KV变电站设备运行的巡检维护系统就是一个通过高端的技术支撑, 帮助工作人员进行维护巡检的一项重要工具[1]。

2 巡检维护当中存在的问题

2.1 设备不够先进

依据调查显示, 我国的110KV变电站的设备还不够先进, 对于其进行的维护检查设备也不够先进。通过国家对于110KV变电站进行的设备革新, 其设备主体发生了重要改变, 但工作人员所使用的巡检维护设备却没有改变, 由于该辅助工具的落后, 对于需要仪器进行检查的变电设备而言, 很多工作人员凭借经验根本就检查不出来。由于设备的落后, 很可能在巡检维护的过程当中造成漏检的现象。对于没有检查出毛病的坏损设备, 继续任其工作运行, 很有可能为整个变电系统造成干扰。对于变电设备的检查需要多方进行考虑, 不仅仅是对于工作人员定期检查的规范, 在其使用的辅助设备当中也要尽力规范。由于巡检设备的落后, 变电设备的问题得不到合理的解决, 为整个变电站的运行带来困扰。

2.2 人员素质不高

在变电站当中, 除了对于巡检设备的要求, 还要对巡检的工作人员具有特定的要求。但目前状态下的变电站工作人员明显缺乏学习和进修的机会。科学技术发展迅速, 很多技术都在发生改变, 面对各种变电器材的不断革新, 巡检人员过去所学的知识已经处于落后状态, 没有新知识的补充, 巡检人员将随着时间的发展而无法再对新的自动化变电设备进行巡检和维护[2]。工作人员自身对设备都无法理解, 就更别提在设备发生故障的时候对其进行动手修复了。除了缺少时间进修这一项问题无法解决, 很多工作人员之间的素质也不一样。一些工作人员在专业素质方面得到过系统的学习和训练, 另一些人只是凭借对于机器的了解而进行工作。专业素质方面出现差距, 在思想素质方面变电站的工作人员也明显不足。一些工作人员对待工作的态度不够端正, 致使其在对设备进行巡检的过程中不够仔细, 在维护的过程中也不能保证维护的质量。该种工作态度下的工作质量不仅达不到标准, 在工作效率方面也大打折扣, 还有可能导致变电设备发生损害或直接导致整个变电站的工作运行。

2.3 工作环境恶劣

众所周知, 很多变电站都地处于地理状况危险的地方, 工作人员的工作环境非常恶劣, 变电站的设备也通常在这种环境当中进行工作。很多时候设备更加容易被损坏, 而工作人员的巡检和维护也往往起不到很大的效果。受到恶劣天气影响, 巡检和维护都遭受到阻碍, 为整个的工作进程和工作效率带来麻烦。

3 巡检维护问题的改进方案

3.1 及时更新设备

要想改变目前变电站维护和巡检工作的工作状态, 首先要将巡检人员的辅助巡检设备进行更新。只有在巡检设备与变电设备相一致的情况下, 变电设备的巡检才不会发生遗漏, 在对其进行后期维护的过程中也能保证对设备的维护质量, 从而保证整个变电设备的正常运行。

3.2 加强人才的培养

在人才培养方面, 变电站要尽量为巡检的工作人员提供进修的机会, 保证其能够与时俱进, 了解国际间的变电设备巡检及维护的知识, 使其对先进的变电设备有所了解。变电站还要聘用专业化的巡检人员和维护人员, 力保变电设备能够得到正常的巡检和维护, 使之不出现误差。工作人员自身也要提高自身的专业素养和道德素养, 在工作态度方面做出改进, 端正自身的工作作风, 为巡检维护工作负责, 为整个的变电站运行工作负责[3]。

3.3 改善工作环境

在该善工作环境方面首先需要工作人员能够积极的克服工作环境的恶劣, 虽然大多数的变电设备都处于户外, 工作人员在严寒的天气要做好保暖工作, 为变电设备做好定期检查。在变电设备方面也要对其进行维护, 在其外部进行保暖等措施, 使天气环境对其运行的影响能够降到最低, 保证其正常的工作运行状态, 保证其受环境影响的损坏率。

4 结论

对于110KV变电站的设备运行进行的巡检维护工作是整个变电站的重点工作, 无论是在其建立的巡检维护体系, 还是对于巡检维护当中做出的改善工作都需要得到支持。相信通过笔者的表述, 变电站的工作者能够进行合理有效的调节, 从而保证巡检维护工作的顺利进行。

参考文献

[1]孙国凯, 韩刚.变电站巡检方式对比及智能巡检机器人[J].农村电气化, 2008, 01 (04) :30-32.

[2]刘曦, 戴瑞海, 陈磊.110kV常规变电站智能化改造模式的探讨[J].浙江电力, 2012, 09 (01) :14-17-27.

变电站智能巡检机器人系统的设计 篇5

变电站智能巡检系统将计算机基站、固定监控设备和智能巡检机器人有机的结合起来, 相互协调。智能巡检机器人采用完全自主或远程遥控的方式, 代替巡视人员对变电站的部分设备进行巡检。固定监测设备采用固定式监测的方式, 对变电站内关键设备形成点对点监测。智能巡检机器人和固定监测设备还能进行相互监测, 以确保智能巡检机器人和固定监测设备的正常运行。变电站智能巡检机器人系统利用计算机基站的智能专家分析系统对接收的视屏图像和传感器信号进行分析和判断, 及时发现电力设备的缺陷、异常等问题, 提高了变电站运行的稳定性。利用变电站巡检机器人完成电站设备的巡检, 可以使工作人员远离带电设备、进行远程监控或操作, 安全性好, 可靠性高。

2 变电站智能巡检机器人系统的设计

2.1 变电站智能巡检机器人系统的构成

变电站智能巡检机器人系统采用分层式控制结构, 共分为三层:计算机基站、智能巡检机器人和固定监测设备。以下是系统结构分布情况。

2.2 计算机基站系统

计算机基站系统主要由监控计算机系统、计算机智能专家分析系统、交换机和及相应的无线通讯设备组成。

计算机基站系统主要功能是:提供操作交互界面;完成对现场设备的监测功能;实现对智能巡检机器人的操作;利用计算机智能专家分析系统实现对监测信息的分析和判断。

2.3 智能巡检机器人

巡检机器人的主要功能是机器人能够沿着指定巡检线路行走, 在指定的监测点对设备进行巡检。目前巡检的手段主要是视频检测和红外检测[1]。智能巡检机器人由机器人本体和场地辅助设施构成。

智能巡检机器人本体主要由移动车体、控制系统、导航系统、排除避障系统、无线传输系统、检测系统、电源监控系统组成。主要实现机器人的运动控制、行走导航、障碍识别、数据传输、设备检测和数据采集、电源管理等功能。场地辅助设备主要由导航路线、RFID电子标签、充电站组成。主要功能是为机器人提供良好的运行环境, 方向导航、定位和能量供给。

2.3.1 变电站智能巡检机器人的结构设计

为了保证机器人便于装配和拆卸, 根据部件的功能、性质、构造等因素对机器人进行了模块化设计, 主要模块包括:底盘单元、壳体单元和云台单元。

(1) 智能巡检机器人地盘的设计。考虑到智能巡检机器人的运行环境, 采用四轮轮式移动结构, 机器人后两轮为驱动轮, 由两个电机分别驱动, 采用差动转向;前轮为万向轮, 随动。该车体结构直线运动性与转弯性能较好对路面的适应性强, 且便于控制。

(2) 智能巡检机器人壳体的设计。机器人本体的外壳对水、灰尘有一定的防护能力, 并且较强的抗电磁干扰能力, 美观且便于维护。

(3) 智能巡检机器人电动云台的设计。电动云台是安装部分监测设备的载体, 在保证实现上下、左右两个自由度运动的前提下还需要满足承重、可制造、可控制、防水、防尘、美观等要求。

(4) 智能巡检机器人的整体设计效果。2014第4期总第221期

2.3.2 智能巡检机器人的主控计算机

主控计算机选用微型计算机, 主要负责控制机器人运动, 控制检测传感器, 进行检测数据的采集和上传, 并上传机器人状态信息。

2.3.3 智能巡检机器的导航方式

变电站巡检机器人采用磁导航, 由安装于机器人前部的磁传感器组检测机器人相对于磁轨迹的偏移, 从而引导机器人沿预定路线运行。其主要优点是导引原理简单而可靠, 导航定位精度高并且重复性好, 抗干扰能力强[2,3]。机器人的运行轨迹由多条磁轨交汇而成。为了便于运行路径的优化选择, 轨迹的交汇处设有可识别性标志, 机器人可以根据程序和命令选择最优路径。计算机基站可以预设多条点对点监测路径, 一旦固定监测设备发现异常, 巡检机器人可以方便快捷的展开点对点监测, 缩短了运行时间, 提高了检测效率。

2.3.4 RFID射频电子标签识别系统

RFID电子标签即无线射频识别, 是一种通信技术, 可通过无线电讯号识别预定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID读写器分移动式的和固定式的。其工作原理是:电子标签进入磁场后, 接收解读器发出的射频信号, 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息, 解读器读取信息并解码后, 送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统, 是由阅读器与电子标签及应用软件系统三个部份组成[4]。

射频识别系统最重要的优点是非接触识别, 它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签, 并且阅读速度快。在变电站智能巡检机器人系统中电子标签主要应用于机器人识别检测设备的具体位置。待机器人到达该位置时识别该电子标签的编号信息, 以作为制机器人检测动作的执行信号。

2.3.5 运动控制系统

包括机器人车体的行走运动和云台的双自由度运动。

行走运动主要是利用磁导航技术和RFID电子标签识别技术实现机器人的轨迹运动。云台的运动是通过RFID电子标签采集和定点记忆路径实现的, 当机器人识别电子标签时根据预先设定路径实现准确位移, 待该点检测完毕后机器人继续前进检测下一检测点。

2.3.6 智能巡检机器人的检测采集系统

检测采集系统主要包括可见光摄像机、红外摄像仪、紫外光传感器、温度传感器、超声波传感器以及相应的传输设备。图像检测系统通过可见光摄像机、红外热像仪采集电力设备图像, 并通过无线设备将图像上传至后台[5]。利用紫外光传感器、温度传感器和超声波传感器进行辅助检测, 多种检测方式相结合提高了检测机器人的可靠性。

2.3.7 智能巡检机器人的能源系统

能源系统包括电池、电源管理器、自动充电机构等模块。

变电站巡检机器人以电池组为动力源。电源管理系统通过实时采集电池组及设备的电压、电流、温度等重要参数, 及时预警电量不足等异常状态, 调整电源管理策略。根据设备电压、电流及功率需求, 电源管理系统转换分配电池组电能, 保证机器人全自主运行的能源供应[6,7]。

在变电站内设有巡检机器人停靠站, 用于巡检机器人的自动充电, 停靠修正。自动充电机构是通过一套直线推杆电机来实现的。当巡检机器人准确停靠到指定位置时, 充电系统能够自动识别机器人电源信号, 实现充电功能。

2.3.8 避障系统

利用超声波传感器实现机器人的自动停障或避障, 根据不同的使用环境还可以增加排障系统, 例如除雪机构等。

2.4 固定监测设备

固定监测设备是指固定安装在室外的摄像机或红外摄像仪。变电站的多台监测器通过有线传输将视频图像信息汇集到站内监测主机上, 站内监测主机通过以太网实现与计算机基站的连接和传输。主要作用是实现对关键设备的监测并与智能巡检机器人相互协调运行。

3 变电站智能巡检机器人系统的监测方式

3.1 智能机器人巡检方式

(1) 自主巡检。在智能巡检机器人正常工作条件下, 可以任意设定自动巡检的时间和路线, 到达设定时间后, 智能巡检机器人可以沿预定好的轨迹进行自动巡检, 根据设定的地点精确停靠后, 自动将监测仪器对准待检设备进行检测, 并实时记录和传输监测数据, 所有检测完成后自动回到充电室待命或自主充电。

(2) 远程遥控巡检。操作人员可以通过操控设备遥控机器人, 脱离预先设定的路线, 对非预设的监测目标进行监测。

3.2 固定设备监测

固定监测设备主要是对关键设备或需要进行实时监测的设备进行的监测。

3.3 机器人与固定设备协调监测

协调监测包括两方面:

(1) 智能检测机器人由于可以以较少的成本搭载多种监测设备, 因此只能实现精确而不能实现实时监测;而固定监测设备由于监测设备的种类和安装地点单一, 因此只能实现定点实时监测而不能实现精确监测。因此智能巡检机器人和固定监测设备需要协调配合, 实现对变电站设备的全面监测。智能检测机器人既可以完成变电站的全程监测又可以实现点对点的快速反应监测, 智能巡检机器人进行间歇性巡检, 固定监测设备进行定点实时监测, 当其中一方不能满足监测要求时另一方进行辅助监测。

(2) 由于环境的不确定性因素, 难免会影响智能巡检机器人和固定监测设备的可靠性, 因此利用双方各自的优势实现交叉监控是十分必要的。

4 总结

本文通过对变电站智能巡检机器人系统的研究, 深入了解了当前多数变电站的运行环境和对智能检测设施的需求性。经过调查分析智能巡检机器人技术的发展情况和其在变电站现场实际运行的可行性, 最终设计了该智能巡检机器人系统。智能巡检机器人系统在变电站中的推广和应用具有一定的现实意义。随着无人职守变电站的发展, 相信智能巡检机器人系将有良好的应用前景。

参考文献

[1]刘凌, 韩国政.变电站巡检机器人软件系统的设计[J].山东电力技术, 2009, 35 (2) :44-47.

[2]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, 35 (19) :85-88.

[3]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.

[4]高玉苹, 渠慎丰, 郑静.无线射频识别在机器人导航中的应用[J]电子测量技术, 2006, 29 (3) :114-115.

[5]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, 2006 (13) :94-98.

[6]毛立民, 吕勤.移动机器人多功能电源的设计及应用[J].制造技术与机床, 2009 (3) :66-69.

智能巡检系统在变电站中的应用 篇6

在变电站中应用智能巡检系统的最好体现就是变电站智能巡检机器人, 变电站智能巡检机器人能够以全自动、本地或远方遥控模式代替或辅助人工巡检, 巡视内容包括设备温度、外观、刀闸开合状态、仪表、设备噪声等。智能巡检系统能够集巡视内容、时间、路线、报表管理于一体, 实现了巡检全过程自动管理, 并能够提供数据分析与决策支持。智能巡检机器人是由四轮机器人运载小车及小车上安装的计算机和车载电源构成的, 四轮机器人是由电机驱动的, 小车的驱动器与计算机相连, 车载电源的蓄电池向小车、计算机及其他设备供电, 全球定位系统通过天线将机器人巡检得到的信息通过计算机处理后发回指挥中心, 并接收机器人指挥中心的指令;小车上还有一个变配电设备检测单元, 包括电气设备、设备连接点和电力线路的温度检测器, 电气设备、仪器仪表的图像采集器, 电气设备噪声的声音采集器, 温度检测器、图像采集器和声音采集器与计算机相连接, 将采集到的信息送入计算机处理, 并接收计算机的指令, 车载电源的蓄电池可由电池充电器自动充电, 这就是智能巡检机器人的工作原理, 体现了智能巡检系统在变电站中的应用。

2 智能巡检系统对变电站的工作意义

2.1 能够更加详细的进行常规巡检工作。

能够更加详细的进行常规巡检和保存记录。智能巡检机器人能够根据变电站内的具体需求, 在巡检时间、内容、路径上进行合理配置, 对电气设备进行周期性的全面巡检, 对主要电气设备拍摄照片。实现对巡检全过程的自动管理, 同时能够将巡检记录及照片远传后台进行保存, 将常规巡检工作做得更加详细完善。

2.2 能够进行特殊巡检工作。

智能巡检系统执行特殊巡检任务能够真正实现对变电站的全天候检测, 并且能够有效的降低恶劣条件对工作人员的威胁。智能巡检工作能够在常规巡检的基础上, 依据变电站运行的需求, 在高海拔、高寒等地理条件下, 或者在大风、炎热、雷雨、冰雪、大雾等恶劣天气条件下, 当工作人员不能进行巡检时, 由智能巡检机器人对具体电气设备制定巡检路线进行特殊巡检, 实现了智能代替人工巡检, 并且真正实现对变电站的全天候检测。

2.3 能够进行智能分析。

智能巡检系统中采用了模式识别技术, 能够对设备外观进行异常检测, 进行表计读取, 对开关及刀闸分合状态进行识别, 对设备噪声进行采集和分析。对温度数据调查结果采取温升分析法、同类或三相设备温升对比法、或者是历史数据分析法, 进行智能分析, 对设备缺陷进行诊断, 从而实现设备故障判别功能并自动报警, 与此同时实现了变电站全寿命周期管理和故障信息综合分析决策提供必要的数据和技术支撑。

2.4 能够进行网络系统接口。

在进行一键式顺控操作时, 智能巡检机器人能够采用模式识别技术, 对断路器、隔离开关的位置进行自动识别, 实现被控设备控前及控后位置的自动校核。同时提供与站内信息一体化平台、监控系统、MIS、安防和远方监控中心等系统接口, 从而实现系统的联动功能, 再智能化的基础上, 加强了变电站的同一性与整体性。

3 现阶段智能巡检系统的发展状况

虽然现阶段我国的变电站中已经应用了智能巡检系统, 但是, 由于智能巡检系统进入电力生产应用的时间较短, 且不同电压等级、不同厂家制造的设备差别较大, 该系统未能在实际应用中发挥出其应有的作用, 随着时间的推移, 科技的进步, 我国的智能巡检系统前景还是十分好的。

智能巡检系统在变电站中的应用主要体现在巡检机器人上, 巡检机器人的应用很大程度上实现了自动化巡检, 本地或远方遥控模式代替或辅助人工巡检, 减少了工作人员的工作量, 同时能够在恶劣条件或者在地理环境十分不好的情况下进行巡检工作, 实现了真正意义上的全面巡检。据调查显示, 从第一台巡检机器人投运至今, 已经为我国变电站发现数十处缺陷及隐患, 避免了多次重大事故的发生, 为安全供电提供了有力保障, 极大的提高了变电站智能化水平。

电力系统机器人属于典型的特种机器人, 其研究应用范围越来越广, 在国际上形成了独特的电力特种机器人应用研究领域。机器人在电力系统中的应用主要集中在电力设备, 如线路、变压器、发电设备等的检测、检修和维护作业中。国内外研究并已投入实际应用的电力特种机器人主要有:变电站设备巡检机器人、高压带电作业机器人、高压巡线机器人、变电站瓷瓶清扫机器人、核电站作业机器人、锅炉承压部件检测机器人、电缆管道检测机器人等。经过多年的探索, 国内目前在变电站机器人设备巡检研发领域取得了长足的进展, 并积累了许多宝贵经验, 现阶段我国智能巡检系统的发展空间还是很大的。

4 智能巡检系统的安装

智能巡检系统在安装时一定要注意其合理性和可续写, 保证系统安装的正确性。工程施工设计主要包括机器人充电室安装、磁轨道铺设线路、RFID点埋设、辅助设备安装等几方面设计。充电室可安装在变电站内办公区与设备区, 安装时应综合考虑道路连接和电源走线的便捷性。充电室安装尺寸大致在两米到两米八左右, 需要进行机器人辅助道路修建, 混泥土厚度为十五厘米。本论文所讨论的智能巡检系统充电室安装位置选在刚进入500k V设备区栅栏内侧, 电源取于旁边水泵房内, 电缆敷设距离约为八十米, 埋设深度为五十厘米。至于磁轨道铺设工作要是依据变电站的实际情况而定的, 其目的是更加全面地检测设备。其中一定要考虑到设备的密集情况和表计的朝向问题, 必要时需专门铺设混凝土道路, 来保证机器人能做大限度的制定出巡检路线。本次为该智能巡检项目设计新修道路约四百三十米, 其中220k V设备区域内约为二百二十米, 35k V及500k V区域约为二百一十米, 充电室及地基约为二十四平米。使得该项目能够检测到的表计、分合指示数目增加了一倍以上。机器人行走道路的类型, 包括电缆盖板、机器人的新修道路及站内原有道路。电缆盖板由于不能进行表现切割, 所以选择ABS磁条铺设, 转弯处用AGV磁带铺设的方式。其余道路可在路面切割后埋设热缩管磁条。一定要对智能巡检系统进行合理的科学的安装, 这样才能保证智能巡检系统的正常运行, 保证其运行的稳定性与科学性。

结束语

本文简单概述了智能巡检系统在变电站中的应用, 详细介绍了智能巡检系统在变电站中的工作意义, 分析了现阶段智能巡检系统的发展状况, 提出了智能巡检系统的安装的具体要求, 希望能够对我国的智能巡检系统的应用带来一些有利的影响, 进一步完善智能巡检系统在变电站中的应用, 加快变电站的发展进程。

参考文献

[1]胡春雄, 布春明, 李海峰.智能巡检系统在线路运行中的应用[J].山西电力, 2006 (S1) .

选煤厂设备巡检系统设计 篇7

目前,国内大部分的选煤厂采用日常生产检查和关键设备定期检查相结合的办法对设备进行管理,存在以下问题:(1) 在日常的生产检查中,工作人员不能严格执行相关规章制度,出现漏检漏查、巡检不到位现象;(2) 某些责任心不强的工作人员不能保证正常的巡视次数,甚至出现不检或造假等现象;(3) 没有专用仪器,不能对运行设备进行必要的测试;(4) 巡检记录为手工抄写,数据的后续处理工作繁琐、不及时、易出现错误。因此,在选煤厂实施现代化巡检管理,是保障安全生产,防止和减少事故发生的重要手段[1,2,3,4,5,6]。

本文采用计算机技术、通信技术和数据处理技术[7]构建一种适用于选煤厂的设备巡检系统。该系统可有效地监督巡检人员按人、按时、定点地完成巡检任务;可实时记录巡检人员到达某一巡检点的准确时间,并能对所采集和检测的数据进行统计、分析,供管理人员查询和考核,为选煤厂科学管理和决策提供可靠的依据和保障。

1 系统组成及工作原理

选煤厂设备巡检系统主要由巡检仪、巡检数据综合信息管理软件、巡检线路ID识别卡、计算机等组成。该系统中,多个巡检仪可共用1个信息管理软件,包括数据上传和数据转换软件。

该系统工作原理:在巡查线路及设备上安装一系列代表不同设备和区域的感应卡,巡检人员携带巡检仪进行巡检,巡检到各点时用巡检仪读卡,把代表该点的卡号和时间记录下来,同时完成规定的巡检和数据采集工作,然后进行下一点的巡检任务;整个巡检工作完成后将巡检仪的数据传送到监控计算机,并采用巡检数据综合信息管理软件进行处理,从而达到对巡检情况进行记录和考核的目的。

选煤厂设备巡检的任务首先由巡检仪来完成,它是设备状况信息采集和存储的记录器,同时也是监视巡检人员责任是否到位的监视器。图1为巡检仪结构,其存储容量为256 MB,最多可设置1 000个巡检点,可保存128条交接班信息,待机状态为48 h,正常工作可达24 h以上。

巡检仪开机后,选择巡检员选项后按“OK”键后出现输入密码画面,正确输入6位密码,按“OK”键进入巡检员主菜单,选择“巡检任务”,按“确定”键进入巡检功能模块。巡检功能模块可记录设备检测点的工作状态、现场仪器的测量或仪表的显示量以及通过红外测量得到的温度信息和通过振动探头得到的振动数据。

(1) 温度测量

测量温度时,巡检仪上的红外测温窗口定位点点亮,对准被测部位,按“OK”键,测量即完毕,按“向下”键继续。如若测得的温度超过给定的温度范围,巡检仪会自行判断,在状态栏注明异常字样。

(2) 振动测量

当测量某处加速度、速度或位移时,则需将振动探头吸在被测位置,再按“OK”键,待显示测量数据后,按“下翻”键进入下一项点检时取下探头即可。若所测数据超过泵体的正常振动值范围,巡检仪自行判断后会提示振动异常并自行补测16 ×1 024组数据,用于计算机相关管理软件的处理分析。

巡检工作结束后,将通信线和巡检仪通信接口连接,选择操作员菜单,选择“数据上传”功能,进入后选择 “上传巡检数据” 选项,确认后巡检仪开始上传数据。如果没有点检数据,巡检仪会显示无数据提示字样,自行停止数据上传。 “异常数据上传” 选项和“现场信息上传”选项的操作方式与“上传巡检数据”选项相同。

2 系统主界面

选煤厂设备巡检系统主界面由巡检计划下发、巡检数据上传和巡检信息管理3个子系统组成,如图2所示。前2个子系统采用C/S运行模式,利用VB语言开发实现;巡检信息管理系统采用B/S运行模式[8],利用Microsoft公司推出的新一代Web开发工具ASP.NET和C#语言开发实现。

选煤厂设备巡检系统主要包含系统管理、计划管理、数据查询、巡检记录和消息通知5个功能模块,这5个功能模块分别实现对系统用户的注册和权限设置、巡检计划(车间、线路、设备、检测点及其项目)的编辑、已检或漏检数据的查询及其统计分析、巡检交接班情况或设备异常等情况的在线通报。

2.1 巡检结果查询

用于查询、检索已有的巡检数据,支持多种查询分析方式:

(1) 按路线查询:按照路线和时间范围查询,数据按照路线中的测量时间排列。

(2) 按测点查询:按照设备测点和时间范围进行查询。

(3) 按关键数据查询:与按测点查询方式一致,将庞大的测点中最关键的测点提取出来,单独显示、快速查询。

(4) 到位查询:按照区域进行人员的到位查询。

另外,也可以按照多种条件组合,实现相应的综合查询。

2.2 巡检结果图表分析

为了更明确、直观地查看和分析一些重要巡检项目的数据,在查询过程中,还可以将所查到的数据以折线图的形式显示。

2.3 漏检项目统计

漏检查询功能用于查询巡检过程中的具体漏检情况。该功能不仅便于进行巡检责任追踪,也有利于下一班组的及时补检,最大可能地消除事故隐患。另外,该功能还可统计工作量,统计指定时间段内的部门、人员的工作量,包括巡视时间、测量总数、漏检总数等。

3 系统配置与程序安装

3.1 客户机程序安装

客户机需要安装“巡检计划下发程序v1.01”,以便通过所在车间的计算机联网到设备巡检系统的服务器,从该服务器下载相应的巡检计划。

巡检仪的本机IP地址为信息中心分配给本单位的合法IP、子网掩码及网关即可,并且需要连接到本车间计算机所在办公室的HUB或交换机上;巡检仪的服务器IP地址就是设备巡检系统的服务器的具体IP,默认网关为当前网络的网关。

3.2 服务器程序安装

操作系统安装Windows Server 2003(或更高版本),如果本机的IIS不是5.1或以上版本,可安装IIS5.1_For_XP完整版(包括TSWEB1.HTM)。另外,还需要安装dotnetfx35.exe和 MSChart.exe两个控件,以便运行和显示巡检数据的统计图,从而更利于数据的分析判断。

数据库采用SQL Server 2005(也可采用更高的版本),为了便于对SQL Server数据库的维护和管理,可安装SQL Server Management Studio Express管理软件。

4 结语

选煤厂设备巡检系统已在现场运行近1年(期间根据实际巡检工作的要求,进行了部分的功能修改),结果表明,该系统运行稳定、功能实用,不仅可使选煤厂的设备巡检管理实现现代化和信息化,更为生产的科学管理和决策提供了可靠的依据和保障。

摘要：针对传统的选煤厂设备管理方法存在漏检漏查、无专用仪器、数据处理繁琐等问题,提出了一种新型的选煤厂设备巡检系统的设计方案。在巡检线路及设备上安装相应的感应卡,巡检人员携带巡检仪到各点读卡,把代表该点的卡号和时间记录下来,同时完成规定的巡检和数据采集工作,然后进行下一点的巡检任务;巡检工作完成后将巡检仪的数据传送到监控计算机,由巡检数据综合信息管理软件进行处理,从而达到对巡检情况进行记录和考核的目的。实际应用表明,该系统运行稳定、功能实用。

关键词：选煤厂,设备巡检,巡检仪,巡检管理

参考文献

[1]晁军征,乔胜梅.设备运行点巡检信息管理系统的应用[J].山东电力技术,2010(5):16-18.

[2]刘望东.浅谈设备点检管理[J].科技信息,2010(8):15-17.

[3]王守律.MIS系统在设备点检定修管理中的应用[J].设备管理与维修,2010(9):16-18.

[4]郭威华,周雪冰,张文莉.电子巡检系统在气化厂的应用[J].通用机械,2004(1):44-45.

[5]杨泽辉.智能巡检系统中巡检器的设计研究[D].太原:中北大学,2008.

[6]陈启卷,毛慧和,肖志怀,等.便携式电力设备巡检装置[J].电力系统自动化,2001(3):61-63.

[7]胡文涛,周军,赵立厂.基于RFID手持终端的煤矿安全巡检系统的设计[J].工矿自动化,2010(12):1-4.

变电站设备巡检系统 篇8

为了确保变电站正常运转, 对变电站的定期巡检是必要的。传统的人工巡检和手抄记录方式很难有效保证巡检的效果和隐患的及时发现和排除, 另外还存在大量人力、物力和时间的浪费, 巡检不规范, 漏检、错检等现象也会有几率发生。所以, 如何运用新理念、新方法、新技术来提升变电站巡检的现代化管理手段和管理水平, 是实现变电站巡检办公的无纸化、实时化、线上巡检、高效率、高准确率亟待解决的问题。当前应运而生的RFID技术正是解决这个问题的一剂良药。它可以快捷地检测电力变电设备的运行情况和缺陷情况, 并迅速将巡检信息汇总到中央服务器, 有效解决人工巡检中出现的常规问题, 实现了变电站设备的巡检管理规范化和信息化。

1 变电站巡检系统发展现状

从我国目前的经济发展水平看, 仍然有部分变电站在延用传统的人工巡检方式。在近几年构筑“智能电网”的革新计划中也不断地出现一些新的信息技术应用方法, 主要有:

1.1 条形码技术的应用

在手持机中采用二维条形码技术, 达到数字信息采集的目的。这种方式先是让巡检人员利用手持机对变电站各环节运行数据进行采集;再汇总统一的管理系统进行处理、运算和分析。这种操作避免了手工操作的不规范, 并且实现了巡检工作的标准化, 实现一次性记录全部数据, 在填报、整理环节利用计算机功能自动完成, 真正意义上实现了无纸化办公。但条形码技术也存在一定问题:一是在搜集数据时, 受扫描距离、扫描角度和环境光线的影响很大;二是圆柱状变电站设备上弧形面占绝大多数, 条形码扫描难度大;三是条形码的唯一性较差, 容易导致只扫码不看设备的情况;四是设备表面粗糙, 条形码粘贴时间过长, 容易模糊、损毁或丢失。

1.2 信息钮技术的应用

信息钮是一种电子芯片, 被密封后安装于设备表面, 巡检人员在对信息钮进行扫描后, 会有扫描成功提示音, 并记录下信息钮内预设的设备名称、编码等基本信息, 巡检人员在纸版巡检卡上填入对应的设备情况。巡检结束后, 读取巡检器的信息, 手工录入巡检卡上记录的内容。这种方法实现了设备与信息钮的一一对应关系, 有很高的精度, 但是仍然存在很多问题:一是巡检卡存储信息量小, 无可视化界面, 设备状态等信息仍然要人工填写;二是手工录入计算机操作仍在间接增加工作量, 并没有彻底摆脱手工操作和纸质记录的问题, 随之原有的问题依然存在, 只不过范围有所缩小。

1.3 GPS定位技术的应用

这种技术的应用是通过PDA模块实现有线或无线网络的数据交换, 但仍然具有较高的成本费用。

2 基于RFID技术的变电站巡检系统特点

2.1 巡检系统硬件特点

巡检仪即手持机, 由中央处理器、存储卡组成, 内置微软操作系统, 可以直接操作, 设置固定的、严格的访问权限, 适应各级人员的不同操作, 有很多优点:一是超大的容量和数据处理能力;二是RFID读卡器采用射频技术读取条码, 只需采用无线电技术快速读取数据, 准确有效地搜集所需数据;三是巡检仪断电保护能可以将数据保存在存储卡内, 重新开机后立即恢复使用;四是设备的USB接口可以快速简洁的完成数据传输, 具有稳定高、可靠性好、速度快的特点;五是集控站门锁职能管理的应用, 在只有输入正确指令的情况下才能启动智能门锁, 保证有序、安全的工作程序。

2.2 巡检系统软件特点

巡检系统的软件是植于其操作系统内的, 也具有很多优点:首先具有可靠性高的特点, 经过很多变电站的长时间测试, 软件运行一直处于稳定状态;其次, 抗干扰性能好, 在有较强电场和磁场的环境中, 都未出现任何系统运行方面的故障;还有, 设备一旦出现异常, 可以对设备部件进行特殊标记, 无论是系统自动标记还是人工输入汉字描述, 都非常快捷方便。

2.3 巡检管理系统的优点

首先巡检管理系统具有明确实时化巡检任务的功能, 完备详实的巡视功能情况在手机中全部可以实时查看和传输, 实现无障碍联通信息资源;其次, 具有跟踪记录日志和严格的使用权限, 这样可以让不同级别管理人员、维护人员、监督人员都按不同权限进行操作, 防止非专业操作的错误率, 日志中可描述所有操作过程;还有选件管理系统支持生产管理MIS双向访问, 并进行数据提取;另外, 可以实现网络的信息共享, 在任何一个地方实现信息的访问和操作;最后, 管理系统灵活的开放性和扩展性可以满足变电站巡检管理在业务和未来发展上实现扩展和增容的需要。

3 基于RFID技术变电站巡检系统的基本要素

3.1 巡检系统开发目的

一是通过RFID技术实现对设备扫描、缺陷记录过程的控制管理;二是, 远程访问系统并进行一系列操作;三是灵活设置巡检路线;四是实现实时的查询统计功能。

3.2 巡检系统基本结构

变电站巡检系统 (如图1) 由PDA移动总端、传输程序、上层管理系统共同组成, 带有RFID读写模块的PDA作为巡检器, 主要用于采集变电设备的状态数据并存入嵌入式数据库, 通过USB有线通信实现巡检信息的上传下达, 上层管理系统用B/S架构, 通过IE浏览器直接访问, 可以通过浏览器进行变电站设备的巡检计划、数据收集、处理分析数据等。

3.3 巡检系统具有的功能

巡检系统中PDA巡检终端和计算机端所应具备的功能是实现自动化巡检的基础。PDA巡检终端的功能应具备:采集设备信息的功能;写入RFID电子标签的功能;控制巡检顺序、程序的功能;监管巡检人员到位按时工作的功能;数据查询功能等等。计算机端应具备的功能有:变电站设备管理的功能;设备巡检管理的功能;数据上传下载的功能。

3.4 巡检系统数据库的特点和功能

用于巡检系统中的服务器端的数据系统是Microsoft SQL Server 2008具有安全可靠的多层次保护, 数据业务连续性和便捷的操作维护等优点。PDA终端采用SQL Server Compact 3.5数据引擎, 其优点是内存占用少、兼容性好、安全可靠、操作简便等。数据库可以根据需求设计变电站、故障、写入RFID标签、设备巡检信息下载等多种实际功能和数据表。

3.5 巡检系统实现同步数据的功能

巡检系统利用RDA程序实现数据对数据库的远程读写和下载功能。在上层管理系统与PDA巡检器之间实现同步数据传输, 写入RFID电子标签并记录入数据库等。

4 结束语

基于RFID技术的巡检管理系统, 是变电站正常运行的重要保证, 对整个电网的安全供电起到至关重要的作用。将RFID技术运用于变电站的巡检管理系统是变电站巡检工作向自动化、智能化、信息化迈进的重要一步, 与以往的人工控制有着不可比拟的优势, 但却不是这个课题的终点, 仍然有着更广阔的发展空间, 所以要进一步深入研究如何利用新方法、新技术推动变电站巡检管理工作的发展, 为全社会提供安全、可靠的供电系统。

摘要：本文首先概述了变电站巡检系统的发展现状, 然后列举应用巡检系统的优势, 重点分析了基于RFID技术的变电站巡检系统的组成要素和设计方案, 希望能对行业内从业人员有所助益。

关键词：RFID,巡检,变电站

参考文献

[1]王越, 麻赛军.基于RFID的变电站巡检系统[J].四川电力技术, 2010 (04) .

[2]张芳.基于FRID技术的PDA巡检管理系统及实际应用[J].中国设备工程, 2013 (03) .

变电站设备巡检系统 篇9

关键词：变电站,机器人,云台

0 引言

随着科技进步和电力体制改革的不断深入和发展,电力系统自动化程度已有了很大提高,很多变电站实现了遥测、遥信、遥控、遥调功能,为少人或无人值班变电站,但一定程度上都还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题甚至留下隐患[1,2]。变电站智能巡检机器人则可携带检测设备对变电站内电力设备进行检测,在一定程度上解决了上述问题。变电站智能巡检机器人对电力设备进行检测的工作流程为:首先机器人按预定路线运行至指定位置;然后调用安装于机器人顶部云台的预置位功能,云台带动检测设备对准待检电力设备;最后采集电力设备状态数据并通过无线网络传输至监控后台。在整个检测过程中,云台处于承上启下的位置,其性能直接影响到巡检机器人完成巡检任务的质量。

由于各个变电站内环境一般都不相同,并且待检电力设备数量众多,这就要求云台具有控制灵活、适应性强、预置位数量大、便于集成等特点。目前,云台生产厂家的产品基本上都只有诸如64、128、256等这些有限数量的预置位且控制协议相对封闭,很多情况下无法满足变电站现场多种功能实现的需要。针对巡检任务对云台性能需求的特殊性,本文设计了巡检机器人云台控制系统,详细描述了其软硬件的设计过程。

1 系统特点及结构

本文所述云台本体采用模块化设计,结构紧凑坚固,具有IP67防护等级,最大载重16Kg,运行范围水平为0°至365±2°,垂直为-20°至90°,齿轮啮合间隙小于0.1°;云台控制电路采用优化的电路设计及合理抗干扰措施,保证了其能在恶劣的电磁环境中长期稳定运行;系统软件方面,采用了基于时间和事件触发的混合式系统设计模式,并利用了自顶向下逐步求精的开发方法,保证了控制软件的高可靠性和实时性;通过软硬件的配合,实现了对云台姿态的高精度控制、云台运行参数和状态可在线设置和查询、预置位多达1000个(硬件存储时)至无穷多个(需控制协议配合)等一系列功能,保证了巡检机器人可靠高效的完成巡检任务。整个控制系统的结构如图1所示。

图1所示的云台控制系统包含直流伺服电机、角度传感器、硬件限位和云台控制板4部分,它们分别负责云台水平和垂直运动时的驱动、位置反馈、行程保护和系统控制,整个系统采用机器人内部24V电池供电,并通过RS485总线与机器人工控机连接,工控机负责转发机器人监控后台下发的云台控制指令至云台控制板。

2 系统硬件设计

云台控制系统硬件核心是云台控制板,如图2所示,其由微处理器模块、电机驱动模块、角度采样模块、通信模块及供电模块五部分构成。

2.1 微处理器模块

该模块由ATmega128单片机与外围IO电路构成。ATmega128单片机是Atmel公司生产的一款高性能、低功耗的AVR®8位微处理器,具有先进的RISC结构和指令集,由于其单时钟周期指令执行时间,工作于16MHz时性能高达16MIPS[3]。单片机内128K字节程序存储器和4K字节EEPROM被分别用来存储控制系统程序、系统参数和预置位数据;该模块利用片上PWM输出口与电机控制模块连接,云台角度采样模块和通信模块则分别与单片机SPI端口和串行口连接。

2.2 电机驱动模块

根据云台负载条件,云台水平和俯仰各伺服电机通过的最高电流可达2A,本文选用了美国国家半导体公司(NS)推出的专用于直流电动机驱动的H桥驱动芯片LMD18200。该芯片最高工作电压可达55V,峰值输出电流可高达6A,能持续输出3A电流,并具有温度报警和过热保护功能[4],由于其集成了电机驱动常用功能,可有效减少外围电路原器件数量,有助于提高系统可靠性。该模块原理图如图3所示(以水平方向的电机驱动电路为例,垂直方向与水平方向电路相同)。

2.3 角度采样模块

由于云台水平和垂直运行角度采用模拟量反馈方式,因此需要对得到的模拟信号进行AD转换,虽然ATmega128单片机集成了片上AD转换功能,由于其为10位分辨率,云台水平运动时其角度分辨率最高约为0.36°(以一周365°计算,下同),因云台机械传动精度小于0.1°,故不能达到所需定位精度。本文外扩一片12位AD转换芯片TLC2543,从而将云台水平运动的角度分辨率提高至0.09°。TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程,提供的最大采样速率为66ksps,工作范围内10μs转换时间,供电电流仅需1m A(典型值)[5],由于其数据传输使用SPI串行通讯端口,可以很方便的与ATmega128连接。

2.4 通信和供电模块

通信和外围供电电路设计主要从提高硬件电路抗干扰性出发,对相关电路进行优化设计,保证系统运行的可靠性。通信模块选择了RS485通信方式,同时采用通信模块电源与微处理器模块电源隔离及信号传输光电隔离等手段,切断干扰由通信线路传输至微处理器控制电路的通道,降低了干扰由通信线路引入的可能性。考虑到系统电源会受到云台电机运行时电刷换向及PWM输出的干扰,通过增加PCB内部电源层和地层、合理的元器件布局及增加去耦电容等方法予以抑制。

3 系统软件设计

在硬件电路设计好后,系统软件设计是最重要的部分,由于系统功能主要利用软件实现,这样就使得硬件电路设计的简化和成本低可以得到实现,同时也方便日后对系统功能的升级。系统软件设计主要包含系统功能、控制算法和控制软件的设计三部分。

3.1 系统功能设计

巡检机器人在控制云台过程中,一方面需要云台能够按要求动作,另一方面也需要云台满足一些特殊的功能要求,如参数设置、运行状态监控等。根据这些要求,云台控制系统提供的主要功能有:云台姿态调整、预置位设置及调用、直接数据控制、控制参数设置、控制精度补偿、云台运行状态查询等。值得说明的是,“直接数据控制”功能是指云台可以通过协议接收数据并运动至相应姿态的一种云台控制方式,云台预置位可独立于云台控制板存储,因此允许预置位以任意方式存储于任意位置,而预置位个数也可达到无限多个。

为方便系统功能的使用,本文开发了一套私有的云台控制协议,巡检机器人可通过该控制协议访问云台控制系统功能,此外本文所述云台控制系统也支持其它标准云台控制协议,如:PELCO_D、PELCO_P等,因此其也可应用于一般安防监控领域。控制系统私有协议帧格式如图4所示。

图4所示帧长度固定为9个字节,其中:SYN字节为同步字节,以指示协议的开头;ADR为地址字节,用以支持总线上的多个云台的识别;C1和C2节为功能字节,该字节表明当前云台需要完成的要功能;D1至D4为数据字节,包含了功能所需的标志或参数;CHK字节为校验字节。

3.2 控制算法设计

云台控制主要是对云台运行速度和姿态的控制。由于无速度反馈,因此云台运行速度控制为开环控制,水平和垂直运行速度直接由PWM脉宽占空比给出,而云台姿态控制则需要根据水平和垂直方向上的角度反馈闭环进行。为精确的控制云台姿态,文本使用了PID控制方法,其离散的PID控制律为

式中:u(k)为k时刻控制器的输出量;KP、KI、KD分别为比例系数、积分系数和微分系数;e(k)为当前时刻的云台水平(垂直)方向当前角度值与期望值之差;e(k-1)为上次采样时刻的云台水平(垂直)方向角度值与期望值之差。

在PID控制中,积分环节的作用是消除稳态误差,提高系统的控制精度。对于本控制系统,由于直接利用角度偏差进行控制,角度偏差在控制开始阶段较大,如果此时引入积分环节就会造成PID的积分累积,导致系统超调较大,不利于云台动作的稳定性。因此,本文针对控制系统的特点,采用了积分分离PID控制,控制算法的执行流程如图5所示。

图5中当系统偏差e(k)绝对值大于ε(设定的偏差阈值)时,取消积分环节,采用PD控制,避免由于积分累积引起系统较大的超调;当e(k)小于等于ε时,引入积分环节,采用PID控制,以消除稳态误差,提高控制精度。积分分离PID控制算法可表示为

式中,α为积分项的开关系数,当|e(k)|>ε时取1,否则取0。

3.3 控制软件设计

对云台运行过程分析可知,云台角度采样和电机控制是控制系统始终需要关注的核心功能,与其相关的代码应由系统周期性地执行。另一方面,控制系统也需要处理一些随机性事件,如:与外部通信、异常事件输入等。为此云台控制系统采用了基于时间和事件触发的混合式系统架构,一个周期性执行的系统任务完成电机控制、角度采样、系统状态采集等功能,而其它随机性事件则交由各自的中断处理例程处理。控制软件主要包含采样控制程序和通信解码程序,其程序执行流程如图6所示。

图6(a)所示流程中,考虑到云台“速度控制”为开环控制,而“姿态控制”为闭环控制,两种控制量增量的计算方式不同,程序流程中对此进行了判断并分别处理;为了保证云台平稳精确的运行,需要对系统运行的加速度和速度进行限制,在程序流程中是通过对控制量增量和绝对控制量的限制予以实现。在具体实现上,由单片机定时器产生一个周期性的定时器中断,本程序流程代码在中断处理程序中执行。图6(b)为由串口中断接收完一帧数据后的解码执行流程,其主要完成了数据校验、缓冲区数据拷贝,协议转换和系统功能调用功能。

4 实验

本实验主要目的是验证云台控制精度,防止因控制精度不够导致的云台姿态不准的情况。实验中先将装有可见光摄像机的云台固定于云台底座上;之后调整云台姿态,使摄像机对准预先安放标志物并设定预置位(为便于后续计算,此时的摄像机处于水平位置),同时采集摄像机图片并记录此时的水平和垂直角度AD采样值分别为3105和1945;然后再控制云台使摄像机偏移后再调用该预置位,当云台运行到位后再次读取角度AD采样值并与之前采样值相减,取绝对值后得到控制误差。连续测试5次后采集到得数据如表1所示,测试中使用了三星SDZ-375摄像机,其镜头与标志物距离为17m,采集图像由摄像机放大37倍。

从上面得到的结果看,各个图像偏离程度基本一致,且得到的控制误差基本一致,其1个AD采样单位的跳动(AD采样值变化1)为AD量化误差(系统误差),由此可知云台控制可以达到较高的精度。

5 结论

综上所述,本文设计的云台控制系统控制精度良好,云台姿态准确,可以完全满足巡检机器人对云台性能的要求。另外云台控制系统结构简单、运行可靠,保证了巡检机器人可靠高效的完成巡检任务,同时得益于模块化的控制软件设计,系统软件升级方便,可以更好的适应今后巡检机器人系统对云台系统提出的不同种类的需求。

参考文献

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