35kv变电站巡检机器人

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1、35KV变电站巡检机器人研制摘要目前的变电站巡检机器人多应用于500KV及以上的大型变电站，其巡检机器人本体和监控端都位于变电站内，主要功能是代替站内值班人员执行每天的例行巡检任务。而35KV变电站规模较小，人工巡检劳动强度并不大，但是其位置分散，因而值班人员需要开车或步行较长路程赶往多个变电站现场进行巡检。因此35KV变电站迫切需要一种监控端在供电公司的巡检机器人，使得值班人员在供电公司就可以通过远程操控来完成例行巡检。本文以某35KV变电站为研究对象，根据其变电站特点和无人值守化运行的实际情况，研制了一种用于35KV变电站的巡检机器人。该3

2、5KV变电站巡检机器人的监控端在供电公司。巡检机器人本体位于35KV变电站内，并通过4G网络连接到互联网。二者采用WCF协议框架，通过新花生壳软件的动态域名解析服务和内网穿透功能实现互联阿通讯。该巡检机器人采用磁轨导航方式，并通过RFID标签实现辅助定位。其搭载高清摄像头和红外成像仪，能够对变电站设备进行可见光拍摄和红外热成像拍摄。监控端能够控制巡检机器人的运动，并实时接收其回传的视频图像，然后通过图像匹配技术和OCR文字识别技术诊断出变电站设备的外观异常和温度异常。另外，针对传统巡检机器人充电机构对接有偏差的不足，本文还研制了一种地插式充电装

3、置，采用磁轨导航定位和机械矫正相结合的方式提高了充电对接成功率，实现了巡检机器人的自动充电功能。目录第一章绪论第二章系统的总体设计第三章运动及导航模块第四章自动充电第五章监控模块第六章散热系统分析第七章展望第一章绪论随着变电站的数量和规模不断增大，人工巡检工作变得越来越繁琐复杂，人工巡检的到位率、及时性都无法保证，变电站数量剧增与变电站值班员数量不足之间的矛盾日益突出。同时，人工巡检的作业质量有着很大的随机性，它与作业人员的工作经验多少、责任心强弱、精神状态和业务熟练程度等多种因素有关。人工巡检方式存在劳动强度大，工作效率低，检测质量分散，管理

4、成本高等明显不足。而且在高寒地区或恶劣气候条件下，人工巡检存在较大安全风险，且缺乏其他有效的巡检手段。随着机器人技术和计算机技术的不断发展以及智能变电站和无人值守变电站模式的推广，机器人代替人工进行变电站巡检成为可能。因此变电站巡检机器人应运而生。目前国内投入使用的巡检机器人仅有200余台，多是用于500KV及以上等大型变电站。该类巡检机器人系统中，机器人移动本体和监控端(基站)均位于变电站内。其功能主要是代替站内值班人员执行每天的设备巡检任务，从而实现了站内例行巡检工作的自动化。而35KV变电站规模较小，一次电气设备较少，其例行巡检劳动强度相

5、对较轻，但其数量较多，位置分散，其人工巡检劳动强度主要体现在值班人员需要开车或步行很长路程去多个无人值守变电站现场进行巡检。因此开发一种监控端位于供电公司的巡检机器人取代35KV无人值守变电站的人工例行巡检，对于提高巡检质量和效率，具有十分重要的意义。从20世纪90年代起，日本就开始研究应用于500KV变电站的有轨巡检机器人，用来代替人工测量变电站设备温度。国内研究变电站巡检机器人最早的机构为山东电科院。山东电科院在2004年研制出第1代样机，之后相继研制出从第2代到第5代的系列化变电站巡检机器人。该巡检机器人正逐步在国内一些变电站推广使用。目

6、前变电站巡检机器人的关键技术主要体现在移动行走、导航定位和设备检测三方面。（1）移动行走方面。根据移动行走原理不同，巡检机器人可分为轨道式、轮式和履带式三种。（2）导航定位方面。轨道式巡检机器人移动和导航完全依靠固定轨道，形式比较单一。而对于轮式和履带式巡检机器人，最常用的导航方式是磁轨导航并通过RFID标签辅助定位。（3）设备检测方面。变电站设备的检测诊断则主要是依靠红外成像仪、高清摄像头和拾音器等传感器分别对设备的温度、外观和噪声等状态进行测量和分析。本文的主要研究工作如下:（1）通过分析变电站巡检机器人的研究现状和河北省石家庄市灵寿县的某

7、220KV变电站和35KV变电站的实际需求，确定该巡检机器人的总体方案。本文将采用基于互联网的通讯方案。该巡检机器人搭载高清摄像机和红外成像仪，采用磁轨导航方式，采用工控机作为核心控制器，单片机为辅助控制器，并通过互联网和位于供电公司的监控端通讯。（2）研制巡检机器人的机械结构。采用PID控制算法实现了巡检机器人的磁轨导航。PID参数通过实验方式整定。采用永磁式交流同步伺服电机取代传统的直流电机，提高了机器人运动控制的稳定性和快速性。（3）研制巡检机器人的电路硬件系统。针对变电站的强电磁环境，电路硬件必须采取必要的抗干扰措施。（4）设计并搭建监

8、控端和变电站巡检机器人之间的通讯网络。变电站巡检机器人通过4G网络连接到互联网，通过DDNS动态域名解析服务器和固定域名建立映射。监控端通过该固定域名