[01750681]电力设备巡检诊断与操控机器人关键技术研究及示范应用

课题背景 电力设备传统的巡检方式为单一的人工巡检,存在劳动强度大、巡检效率低、巡检不到位、巡检标准不统一、恶劣环境下巡视困难等问题,并且简单依靠巡检人员的感官和经验,很难做到客观、全面、准确的评判,给设备的安全运行埋下隐患。电力设备巡检机器人能够提高电力设备运行可靠性,降低运维成本,是今后智能变电站运维技术发展的重点方向之一。 但目前市面上的巡检机器人配备监测系统功能十分有限,不能进行距离比较远的检测,而且十分易受外界因素影响,造成检测不准确;市面上售卖的巡检机器人采用的导航方式普遍为磁轨迹导航,此种方法导致了机器人几乎无法实现自主避障,当此种机器人遇磁性较大的障碍物时,非常容易被障碍物损坏。因此,对变电站巡检机器人现状进行分析总结,根据变电站智能巡检机器人的功能定位和应用需求提出关键技术需要的改进是十分有必要的。 技术原理和性能指标 基于对巡检机器人现状的分析总结,我们做了关键技术上的改进,提高了设备的安全运行可靠性。本项目所研制的机器人具有红外测温、局放检测、仪表识别、视频监控、环境监测等多种功能,可以用全自动或遥控模式进行电力设备巡检作业,并且可以准确提供变电设备事故隐患和故障先兆诊断分析的有关数据,在本次项目相应技术的改进下,减小了此类设备检测时在不同环境下受到各种因素的影响,加强了机器人的故障诊断能力、图像识别能力以及自主避障能力。改善了此类设备中的多处不足,切实的提高了设备的实用性。 本研究成果的综合性能指标、经济指标、环境指标处于国际先进地位。SY-SPC 系列为天津市内首批自主设计制造的智能型电能质量校正装置,填补了智能型电能质量校正装置的空白。采用的免疫遗传、三次样条插、随机抽样一致相结合的技术应用于被检测设备电力仪表屏幕的模糊边缘检测,在电网配电台区的应用实现,国外尚属空白;且其关键技术的形成和系统装置的研发是具有自主知识产权的原始创新成果。本项目成果正式应用以来,营业收入增长率约85%,年新增利润均260 万元,经济效益增长显著。 技术的创造性与先进性 本项目所涉及的核心功能技术、硬件系统、软件系统大部分为自主创新技术。本项目创造性的将免疫遗传、三次样条插、随机抽样一致相结合的技术应用于被检测设备电力仪表屏幕的模糊边缘检测。并设计基于人工免疫遗传模糊神经网络的巡检机器人避障算法以及基于Elman 网络的遗传SVM 和蚁群免疫级联的故障诊断算法。国内外未见与以上创新点相同技术特征的电力巡检机器人的应用与实现。 技术的成熟程度、适用范围和应用情况 本项目研究内容覆盖了电力巡检机器人基础理论研究、系统整体设计、性能试验、性能优化、产业化制造、应用方案研究。主要包括：红外测温系统设计及优化、仪表识别技术设计及改进、局放检测方法设计、避障及定位系统的设计及改进、触摸显示屏操作机构与故障检测方法设计、电力设备故障诊断机器人关键技术设计及改进、机器人硬件选型、结构工艺设计、软件系统设计等,研究开发内容完整。 本项目所设计的巡检机器人,适用于配电站房、开闭所、充电桩等设备的巡检,可减轻或替代人工巡检工作量,完成对各配电站房的日常故障巡检。作为感知综合体,一台机器人上具有很多传感器,如可见光摄像机、红外热像仪、局放传感器、拾音器等,可以实现对设备运行状态的综合在线监测。利用自身的移动功能,通过后台设定机器人巡检方案后,机器人能够完全脱离人工对供配电房进行全面检测,在检测过程中,做到无死角巡检。每次巡检完成后,能够自动生成巡检报表,及时反馈配电站房内设备运行情况。同时,结合环境智能监测系统,可实现对室内环境的综合监控,通过机器人与风机、空调、水泵等自动化设备的智能联动,能够智能调节室内环境,实现配电站房、开闭所等场景的智能化、精益化管理。本项目成果运行至今,受到了应用单位的一致好评。本项目成果已完成试点推广工作,现处于大面积推广应用阶段。 成果简介 研制了应用于电力巡检的智能巡检机器人,该项目成果极大的提高了电力巡检机器人的巡检效率以及对巡检机器人本体和工作人员的保护程度,实用性能较高。 1. 设计并应用免疫遗传模糊神经网络算法,处理机器人传感器传回的数据,算法收敛速度快,使电力设备巡检机器人能够迅速、可靠的实现自主避障。 2. 提出并运用基于Elman 网络的遗传SVM 和蚁群免疫级联的故障诊断算法,使电力设备巡检机器人既能实时判断出是否出现了故障,又能详细诊断故障类型。 3. 设计并应用免疫遗传、三次样条插、随机抽样一致相结合的方法,用于被检测设备电力仪表屏幕的模糊边缘检测,提升了电力设备巡检机器人识别的速率、精度及电力设备巡检系统可靠性。