Автоматизација на инспекцијата на трансформаторна станција: Како роботиката го подобрува надежноста и ги намалува трошоците

1. Проектен позадина и неопходност на истражувањето и развојот

Со напредокот во технологијата и дубоките реформи во електроприводните системи, нивниот степен на автоматизација значително се подобри. Трансформаторните станции се развиваат кон оперативни модели „без надзор“ или „со помалку личен состав“. Времински, трансформаторните станции главно се осиромашуваат на функциите „Четири телеметрији“ (Телеметрија, Телесигнализација, Телеконтрола, Телерегулација) и SCADA системи за мониторинг на електричките сигнали на опремата. Меѓутоа, овој традиционален пристап не може да постигне реално време на споставување и свест за физичката состојба на опремата на местото (како што изглед, температура, аномални звуци итн.).

Сегашниот модел на операција и одржување има очигледни недостатоци: кога се случи аномалија во трансформаторната станција, диспечерите мораат прво да известат отдалечени тимови за управување со трансформаторните станции да дојдат на местото, а потоа да организираат поправки. Овој процес значително забавува времето за елиминација на дефекти, што влијае на надежноста на електроприводот и качеството на услугите. Повеќе од тоа, традиционалниот оддалечен видео мониторинг само го реализира цифралниот пренос на аудио и видео, нема интелигентни аналитички способности и е ограничен од фиксниот виден поле на еднокамерни камери и ограничена мрежна ширина, што го прави тешко масовиот деплој.

2. Общата структура на роботскиот систем

Овој систем го користи двојниот слој „Базна станција-Мобилен агент“ архитектура за постигнување на координирани оддалечени мониторинг и на-место инспекциони операции.

2.1 Базна станција система

Базната станција е деплојирана во оддалечениот центар за мониторинг и служи како јадро за човек-машинско интерфејс и команди на целокупниот систем.

2.2 Мобилен агент систем (тело на роботот)

Мобилиниот агент е интелигентен терминал кој извршува задачи за на-место инспекција, со висок степен на автономија и приспособливост на околината.

• Дизајн на мобилна шаси: Искористува четириколесна диференцијална приводна структура. Двете предни колеса се независно приведени, секое со свој мотор, што овозможува флексибилно диференцијално насочување; двете задни колеса се ролни колеса. Оваа структура има предности како добро стабилно движение во прав линија, мал радиус на завртување (може да се заврти околу централната точка на предните колеса), силна приспособливост на патеката, без странично клизање, и проста, надежна структура.
• Подсистем за контрола на движење: Хардверското јадро е PC104 главна платка, опремена со PCL-839 карта за контрола на движење и возачи на мотори. Овој подсистем е одговорен за сите движења на роботот. Со примирање на команди од горниот планер и интеграција на моделот на динамика на возило, точно декомпозира брзински команди до секој приведен мотор, постигнувајќи гладка и прецизна контрола на движење.
• Подсистем за извршување на задачи: Служи како „чувства“ и „руце“ на роботот. Едновремени функции вклучуваат:
• Собирање на податоци: Интегрира CCD камерска со видлив светлина, инфрачервена термална камерска и високоперформансен насочен микрофон (MEMS) за собирање на податоци за слика (видлив и инфрачервен) и звук од електроприводната опрема.
• Автоматско побрзување: Способен да се враќа автоматски на док за побрзување за побрзување, обезбедувајќи непрекинато работа 7x24 часа.

3. Клуčни технологии и функционална реализација

3.1 Интелигентна технологија за реално време планирање на патека

• Глобално планирање на патека: На основа на претходно поставена електронска карта на трансформаторната станција, пресметува оптимална последователност на точки на спирање на опремата за посета во време на инспекција и можни патеки според стратегии како „најкраток пат“, „најмалку завои“ или „комплексна оптималност“.
• Локално планирање на патека:
• Избегнување на пречки: Користи VFF (Виртуелна алгоритам за историја на силни полета), комбиниран со податоци од сензори како LiDAR, за генерирање на реално време команди за избегнување, обезбедувајќи безбедно навигирање во динамички околини.
• Пратење на линија: Користи класичен PID контролен алгоритам за обезбедување на точно пратење на предодредени патеки од страна на роботот.
• Адаптација на околината: Аплицира EM алгоритам и алгоритми за кластеризација за обработка на податоци од сензори, ефективно прилагодувајќи границите на патеката и надминувајќи одклонувања во позицијата.

3.2 Многомодален систем за детекција и дијагностика на опремата

1. Оддалечен систем за инфрачервено мониторинг и дијагностика
• Конфигурација: Онлајн инфрачервена термална камерска, вклучува модули за собирање, обработка, прикажување, складирање и генерирање на извештаи.
• Функции: Автоматски детектира температурата на површината на опремата, го споредува со претходно поставени прагови, и моментално активира аудио/визуелни аларми при детектирање на аномалии; може да генерира температурни градиентни мапи, температурно-временски графици итн., за помош во анализата на грешки; користи технологија за компресија на слика за поддршка на истовремен мониторинг на реално време инфрачервени преноси од многу трансформаторни станции во диспечерскиот центар.
2. Оддалечен систем за мониторинг и дијагностика на слика
• Конфигурација: CCD камерска со видлив светлина и видео сервер.
• Функции: Базната станција систем извршува интелигентна анализа (на пример, анализа на разликата во слика, корелационна анализа) на вратени слики со видлив светлина за автоматско идентификување на состојбата на изгледот на електроприводната опрема и читањето на инструменти. Обично автоматски се превключуваат точки на мониторинг; само се складираат слики и се активираат аларми кога се детектираат аномалии, значително подобрувајќи користењето на каналите и ефективноста на мониторингот.
3. Оддалечен систем за мониторинг и дијагностика на звук
• Конфигурација: Високоперформансен насочен микрофон MEMS.
• Функции: Реално време собира оперативен шум од опремата, го компресира и го пренесува назад. Системот интелигентно асесира оперативната состојба и типовите на аномалии (на пример, слободување, дисипација) на опрема како трансформатори со споредба на реално време шум со историски нормални податоци, и пружа интерактивен интерфејс за техничкиот персонал за пребарување и анализа.
4. Систем за детекција и алармирање на движење на предмети
• Принцип: На основа на алгоритми за детекција на движење на видео поток, автоматски ги идентификува и извлечува области во видеото кои содржат предмети кои се движеат релативно на позадината.
• Функции: Кога се детектира аномален движењ на предмет, како нелегално нарушување, системот моментално активира аларма и ги зачувува сликите од местото, пружајќи докази за безбедносна проследување, овозможувајќи вистинско безнадзорно безбедносно набљудување.

4. Полевска операција и резултати од примената

Основна применета вредност: Овој роботски систем иновативно интегрира „немаконтактен мобилен детектирање“ со постојечкото „контактно фиксирано набљудување“ во трансформаторните станции, формирајќи комплексен систем за набљудување кој покрива и простор и состојба, ефективно компенсирајќи недостатоците на традиционалните модели на инспекција.

Резултати од операцијата:

• Значително подобрен безбедност и надежност: Способен да брзо детектира потенцијални грешки како топлински дефекти, површински чужди предмети, протечки на масло и аномалии на звукот на опремата, елиминирајќи ги несреќите во нивната зачаточна фаза.
• Подобрен ефикасност на операција и одржување: Заменува ручни повторливи и нудни рутински инспекции, и пружа диспечерите со реално време и точни информации за состојбата на местото, пружајќи критични податоци за поддршка на емергентни одлуки, значително намалувајќи времето за обработка на грешки.
• Намалени оперативни трошоци: Служи како клучна технологија за реализација на моделот „без надзор“ на трансформаторната станција, помогнувајќи на електроприводните компании да оптимизираат распределбата на личен состав и да намалат долготrajни оперативни трошоци.