工業監控機器人的應用特點及發展前景
變電站設備的巡檢工作在保證變電站正常生產、安全運行方面占有極其重要的地位。傳統的巡檢任務需要運行巡檢人員每天都到各個變電站去做定期巡檢,采集大量的運行數據,做大量的運行日常巡檢工作。這樣一來,就給變電站的日常維護、巡檢帶來了一定的困難,特別是日常的運行維護工作,日復一日,并且基本上都是重復性工作,容易導致一部分巡檢人員產生厭煩心理,巡檢工作不到位,人還沒到達現場巡檢,巡檢報表就已經捏造填寫完畢了。隨著自動化水平的提高和變電站無人化值守的開展,也需要人定期到現場檢查部分設備。為了解決這種矛盾,兼顧變電站傳統的運行方式和先進的機器人技術應用,工業監控機器人應運而生。
系統構成及特點
工業監控機器人是集機電一體化技術、運動控制系統、視頻采集、紅外探測、穩定的無線傳輸技術于一體的復雜系統。采用完全自主或遙控方式,沿指定線路自主行走。攜帶的攝像機作為檢測裝置,用于檢測輸電設備的損傷情況,并將檢測到的數據和圖像信息經過無線傳輸發送到后臺監控系統,后臺可以接收、顯示和存儲機器人發回的數據和圖像資料,并對機器人的運行狀態具有遠程控制和檢測的能力。
運動控制系統:主要實現機器人動力驅動,根據系統路徑規劃和遙控指令實現車體的運動控制,包括速度、位置控制。
紅外采集系統:紅外熱像儀是目前利用紅外輻射測溫領域中最先進的一種測溫設備,其結構一般是由三部分組成:紅外探測頭、圖像處理器、監視器。紅外成像技術利用現代高科技手段,在設備不停電的情況下,即在高電壓,大負荷的條件下,檢測設備運行狀況,通過對電氣設備表面溫度的分布及其測試,分析和判斷,發現運行設備異常及其缺陷。
視頻采集系統:通過工業監控機器人攜帶的攝像頭進行視頻圖像的采集,采集模塊將視頻數據經無線網傳回后臺,后臺的視頻處理模塊對數據進行監測分析,檢測結果通過無線網發回云臺命令,對監控機器人上的攝像頭進行控制。
系統特點:防水、防強磁場干擾,適用于復雜的工業環境、設備監測;可實現全天候不間斷的遠程監控;采用紅外熱像監測技術,實現遠距離、非接觸的設備診斷;大容量充電電池,可連續工作約8小時;22倍光學變焦,自動/手動調焦;實時在線監測和診斷電氣設備的狀況和缺陷。
巡檢方式對比
1.傳統人工巡視
變電站運行工人在現場進行設備巡視,對運行設備進行感觀的簡單定性判斷,主要通過看、觸、聽、嗅等去實現巡檢工作。通過看可以檢查設備有無滲漏情況,檢查設備參數是否正常,夜間閉燈檢查設備的發光和電暈現象,檢查設備的絕緣情況和有無放電痕跡,雨雪天檢查導體上的積雪溶化和雨水的蒸發情況,刮風時應檢查各尋線間的擺動情況是否滿足絕緣距離的要求;通過觸摸運行設備的外殼檢查其振動情況和溫升變化情況,并與積累經驗對照,從而判斷其運行狀況;運行設備的故障前兆往往先通過放電的響聲或振動的響聲表現出來,所以聽往往是發現故障的關鍵;當運行設備的絕緣發生破壞時,常常伴隨有異味,所以嗅也是判斷運行設備絕緣的關鍵。
設備存在缺陷或隱患,有的人能發現,有的人不能發現,這除了與巡視人員對設備的熟悉程度、工作經驗、態度、責任心等有很大關系外,還與巡視人員采用的巡視設備和記錄手段有關。從前,對電力系統設備的缺陷檢修或設備的常規檢查等定性狀態信息采用手工記錄。手工記錄常會出現記錄不完整,很容易丟失。特別是一些嚴重缺陷未能及時上報和處理,延誤處理從而發生嚴重事故,造成不必要的損失。而且事故發生后缺乏故障分類、系統分析、責任不清,這樣很難滿足對供電質量日益提高的要求。
2.工業監控機器人的必要性和可行性
長期以來,我國電力行業沿用的變電站設備人工巡檢作業方式,在高壓、超高壓以及惡劣氣象條件下,不僅對人身危害大,而且對電網安全運行帶來一定隱患。工業監控機器人可代替人工完成變電站高壓變電設備的巡檢作業。工業監控機器人系統以自主或遙控的方式,在無人值守或少人值守的變電站對室外設備進行巡檢,可及時發現電力設備的熱缺陷、異物懸掛等設備異?,F象。它可以通過攜帶的各種傳感器,完成變電站設備的圖像巡視、一次設備的紅外檢測等。操作人員只需通過后臺計算機收到的實時數據、圖像等信息,即可完成變電站的設備巡視工作。利用工業監控機器人完成電站設備的巡檢,可以提高工作效率和質量,真正起到減員增效的作用,能夠更快地推進變電站無人值守的進程。
在電力系統中,由于電能生產、輸送、分配和使用的連續性,對系統中各設備單元的安全可靠運行都有很高的要求。因此,電力設備的巡視,特別是一些先進技術、方式、方法在設備故障診斷中的應用也越來越受到普遍的重視,取得的經濟效益也越來越明顯。
雖然目前很多變電站實現了"五遙"功能,成為少人或無人值班變電站,但一定程度上都還存在因無人在現場及時監視、巡視而帶來的一系列問題,甚至留下隱患。
工業監控機器人的應用范圍主要是無人值守或少人值守的變電站,可有效替代人工完成變電站設備的巡檢作業。應用該機器人進行巡檢作業,不僅可以減少因人員疏忽、漏檢等帶來的設備損失,提高電網的運行質量,而且可以減少供電系統的人員投入,降低人員成本。工業監控機器人主要應用在遠離城鎮、地理條件復雜多樣的自然環境中。由于在這種環境中人工巡檢工作十分艱辛,并且很難保證工作質量,只有采用先進的巡檢方式和工具,才可以適當的減短巡檢周期,及時發現存在的缺陷,更有效地消除事故隱患,確保電力系統的安全穩定運行。
發展前景
電力對國民經濟的發展有著極其重要的作用,隨著電力工業向著大機組、大容量與高壓供電的方向迅速發展,保證供電系統的安全運行和保障電力設備時刻處于穩定良好的狀態,成了電力管理的突出問題。而變電站是整個電網的核心,它起著調度電力供應的重要作用。因此,保證變電站設備正常運行至關重要。另外,隨著變電站自動化水平的提高以及無人值守的普及,設備運行的安全性受到更加嚴格的考驗,變電站巡檢受到了更大的重視。傳統的巡視已經滿足不了現代化變電站發展的要求,工業監控機器人應用于變電站設備巡檢作業,可以減輕巡線作業強度,降低費用,提高了巡檢作業技術水平,機器人代替人工巡視將是未來的主要發展方向。
據不完全統計,全國有500kV變電站近100個,500kV變電站的運行與控制全部實現了計算機化。全國約有220kV變電站1800多個,實現無人值班的已超過260個;約有110kV變電站5900個,實現無人值班的已超過3400個;66kV/35kV變電站有5700多個,其中開展無人值班工作的約為3300個。另有數據顯示,全國110kV以下、35kV以上的終端變電站有18000余座,其中近一半實現自動化。以上數據可以看出,工業監控機器人的應用對于增強電力生產自動化綜合能力,創造更高的經濟效益和社會效益都具有重要意義。