Automatisering av transformatorstasjonsovervåking: Hvordan robotteknologi forbedrer pålitelighet og reduserer kostnader

1. Prosjektbakgrunn og R&D-nødvendighet

Med teknologisk fremgang og dypere reformer i kraftsystemet, har automatiseringsnivået for kraftsystemer økt betydelig. Transformer stasjoner beveger seg mot "ubemannet" eller "færre personer på vakt"-operasjonsmodeller. For tiden er transformer stasjoner hovedsakelig avhengige av de "fire fjernstyrte funksjonene" (Fjernmåling, Fjernsignering, Fjernkontroll, Fjernregulering) og SCADA-systemer for å overvåke elektriske signaler fra utstyr. Imidlertid kan denne tradisjonelle tilnærmingen ikke oppnå sanntidsoppfatning og bevissthet om utstyrets fysiske status på stedet (som utseende, temperatur, uvanlige lyder osv.).

Den nåværende drifts- og vedlikeholdsmodellen har tydelige mangler: når det oppstår en feil i en transformer stasjon, må despatchere først varsle fjerne transformer stasjon operativ team for å reise til stedet, og deretter organisere reparasjoner. Dette prosess trapper signifikant ut eliminerings tiden for defekter, som påvirker kraftforsyningens pålitelighet og servicekvaliteten. I tillegg realiserer tradisjonell fjernvideoovervåking bare digital overføring av lyd- og videodata, mangler intelligente analysekapasiteter, og er begrenset av de faste synsfeltene til enkeltkameraer og begrenset nettverksbåndbredde, noe som gjør det vanskelig å deployere på stor skala.

2. Total robot systemstruktur

Dette systemet bruker en to-lags "Base Station-Mobile Agent"-arkitektur for å oppnå samordnet fjernovervåking og påstedinspeksjonsoperasjoner.

2.1 Base Station System

Base station systemet er deployert i det fjerne overvåkningsenteret og fungerer som menneske-maskin interaksjon og kommandosentral for hele systemet.

2.2 Mobil Agent System (Robot Kropp)

Mobil agent er en intelligent terminal som utfører inspeksjonstasker på stedet, med høy autonomi og miljøtilpasningsevne.

• Mobilassis design: Bruker en firehjulet differensial drivstruktur. De to forhjulene er selvstendig drevne hjul, hver drevet av en separat motor, som gir fleksibel differensial styring; de to bakhjulene er svivelhjul. Denne strukturen tilbyr fordeler som god linjebevegelsesstabilitet, liten svingradius (kan rotere rundt midtpunktet for forhjulene), sterk veitilpasning, ingen sideslip, og en enkel, pålitelig struktur.
• Bevegelseskontrollunderdelssystem: Hardvarekjernekjernen er en PC104-hovedplade, utstyrt med en PCL-839 bevegelseskort og motorskjutere. Dette underdelssystemet er ansvarlig for alle bevegelsesoppføringer til roboten. Ved å motta kommandoer fra den øvre planleggeren og integrere kjøretøyets dynamiske modell, dekomponerer det nøyaktig hastighetskommandoer til hver drevemotor, og oppnår glatt og presis bevegelseskontroll.
• Oppgaveutføringsunderdelssystem: Fungerer som robotens "sanser" og "hender". Kjernefunksjoner inkluderer:
• Datainnsamling: Integrerer et synlig lys CCD-kamera, et infrarødt termisk bilde, og en høyytelse riktig mikrofon (MEMS) for å samle bilde (synlig og infrarødt) og lydde fra kraftutstyr.
• Automatisk oplading: Kan automatisk returnere til opladningsdock for å koble seg til og lade, og sikre 7x24 timer ubrudt drift.

3. Kjerne teknologier og funksjonell implementering

3.1 Intelligent sanntids veiplanleggingsteknologi

• Global veiplanlegging: Basert på en forhåndsinnstilt elektronisk kart for transformer stasjon, beregner den optimale sekvensen av utstyr stopppunkter for å besøke under en inspeksjonstask og mulige ruter i henhold til strategier som "korteste rute", "færrest svinger" eller "helhetlig optimalt".
• Lokal veiplanlegging:
• Hindring unngåelse: Bruker VFF (Virtual Force Field Histogram) algoritme, kombinert med sensor data som LiDAR, for å generere sanntids unngåelseskommandoer, og sikre trygg navigasjon i dynamiske miljøer.
• Linjesporing: Bruker den klassiske PID kontroll algoritmen for å sikre at roboten følger forhåndsbestemte ruter nøyaktig.
• Miljøtilpasning: Anvender EM algoritme og klusteringsalgoritmer for å behandle sensordata, effektivt tilpasse veigrenser og overvinne posisjonsavvik.

3.2 Flere modaliteter utstyr deteksjon og diagnostikk system

1. Fjern infrarødt overvåking og diagnostikk system
• Konfigurasjon: Online infrarødt termisk kamera, inkluderer bilde innsamling, behandling, visning, lagring, og rapportgenerering moduler.
• Funksjoner: Automatisk detekterer utstyr overflate temperatur, sammenligner med forhåndsinnstilte terskler, og utløser lyd/visuelle alarm umiddelbart ved deteksjon av anomalier; kan generere utstyr temperatur gradient kart, temperatur-tid kurver, etc., for å bistå i feilanalyse; bruker bilde komprimering teknologi for å støtte samtidig overvåking av sanntids infrarødt strømmer fra flere transformer stasjoner ved despatchenteret.
2. Fjern bilde overvåking og diagnostikk system
• Konfigurasjon: Synlig lys CCD-kamera og videoserver.
• Funksjoner: Base station system utfører intelligent analyse (f.eks. differanse bildeanalyse, korrelasjonsanalyse) på de returnerte synlige lysbildene for å automatisk identifisere utstyrs utseende status og instrumentlesninger. Normalt bytter det automatisk overvåkingspunkter; det lagrer kun bilder og utløser alarmer når anomalier oppdages, noe som betydelig forbedrer kanalkapasitetsbruk og overvåkningseffektivitet.
3. Fjern lyd overvåking og diagnostikk system
• Konfigurasjon: Høyytelse rettet MEMS mikrofon.
• Funksjoner: Samler inn utstyr driftslyd sanntid, komprimerer det, og sender det tilbake. Systemet vurderer intelligent driftsstatus og anomalityper (f.eks. løsning, utslipp) av utstyr som transformatorer ved å sammenligne sanntidslyd med historisk normaldata, og tilbyr en interaktiv grensesnitt for vedlikeholdspersonell for å søke og analysere.
4. Bevegende objekt intrusjon deteksjon og alarm system
• Prinsipp: Basert på videostrøm bevegende mål deteksjonsalgoritmer, identifiserer og trekker automatisk områder i videoen som inneholder objekter som beveger seg relativt til bakgrunnen.
• Funksjoner: Når et uvanlig bevegende mål, som ulovlig intrusjon, oppdages, utløser systemet umiddelbart en alarm og lagrer stedet bilder, som gir bevis for sikkerhetsforfølgelse, og muliggjør virkelig ubemannet sikkerhetsovervåking.

4. Feltdrift og anvendelsesresultater

Kjerne anvendelsesverdi: Dette robot systemet integrerer innovativt "ikke-kontaktsbasert mobil deteksjon" med eksisterende "kontaktsbasert fast overvåking" i transformer stasjoner, som danner et helhetlig overvåkingssystem som dekker både rom og status, og effektivt kompenserer for manglene i tradisjonelle inspeksjonsmodeller.

Driftsresultater:

• Betydelig forbedret sikkerhet og pålitelighet: Kan hurtig detektere potensielle feil som termiske defekter, overflate fremmede objekter, oljelekasje, og lyd anomalier i utstyr, eliminere ulykker i spede stadier.
• Forbedret drifts- og vedlikeholds effektivitet: Erstatter manuell repetitiv og kjedelig rutineinspeksjoner, og gir despatchere sanntid og nøyaktig tilbakemelding på stedets forhold, gir viktig datastøtte for nødsituasjonsbeslutninger, betydelig reduserer feilhåndteringstid.
• Redusert driftskostnad: Tjenesten som nøkkelt teknologisk utstyr for å realisere "ubemannet" transformer stasjon modell, hjelper kraftselskaper med å optimalisere ressurstilldeling og redusere langtid driftskostnader.