CN210774139U

CN210774139U - 一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***

Info

Publication number: CN210774139U
Application number: CN201920839874.4U
Authority: CN
Inventors: 张炜; 宾冬梅; 邬蓉蓉; 黎新
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-06-05

Abstract

本实用新型涉及变电一次设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，包括用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜的可见光、红外热成像、声音、开关分合位置、指示灯信号数据的巡视机器人本地监控***；用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据的开关柜温度监测***；用于采集、存储和转发开关柜室内温度、湿度及烟雾数据的开关柜室环境监测***；用于进行数据交互的变电站交换机；本实用新型实现了开关柜巡视、监测及室内温湿度等数据的采集、传输、处理和融合，克服了以往未能充分融合处理设备与环境实时状态多源异构数据的难题，缓解了变电站设备管理和运维人员的工作强度。

Description

一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***

技术领域

本实用新型涉及变电一次设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***。

背景技术

变电站是各级电网的核心枢纽，对站内设备例行巡视是保证电网安全运行的关键手段。高压开关柜是变电站内重要设备，如主变低压侧开关温升超出注意值便会直接威胁变电站的安全稳定运行。同时，开关柜内设备过热缺陷是长时间嬗变的过程，人工巡检难以发现温度增长趋势，待过热程度加剧后将会危及绝缘件性能及设备寿命。此外，随着电网规模与日俱增，人工巡视作业质量受劳动强度、检测仪器及人员业务水平、工作经验等因素制约愈加凸显。近年来，行业内外在人工智能技术方面取得了长足进步，其中的传感技术、机器人技术不仅在理论和实践上已自成***，并在诸多领域广泛应用，取得***成果。

针对传统巡视模式的弊端及开关柜运行中的隐患，有必要先进传感技术、机器人技术等新技术、新手段改进巡视模式，减轻运维人员负担，保障设备运行稳定。在先进传感技术方面，南方电网公司在网省级层面已基本建成设备状态监测评价中心，实现数据融合及实时监测；国家电网公司在智能监测方面的探索初见成效，基于物联网的设备状态及运检资源感知体系，可实现电网设备、运检资源（人、车、装备）信息互联互通。在机器人技术方面，国家电网公司在2015～2020年电网智能化规划指南中指出，至2020年将全面推广小型化、工具化机器人，且各变电运维班组均配置巡视机器人。南方电网公司在智能技术在生产技术领域应用路线方案中指出，至2025年将全面推广应用配电房吊轨巡视机器人。可见，先进传感技术、机器人技术等智能技术正在深刻影响着电力这一传统产业的发展进步。

然而，设备监测、巡视机器人等***的数据融合度不高，状态诊断分析功能的智能化程度不够，数据比对分析和运维决策等支持能力不足，难以实现数据资源的优化调配与充分利用，未能达到通过集约化应用变电站内设备监测、巡视机器人等技术提升运维水平的目标。

鉴于此，有必要充分研究、应用可以提升设备智感、智测智控的相关技术，研发适用于开关柜室内的可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，实现对变电站内高压开关柜设备现场监测终端数据的统一接入和数据的统一管理，为设备状态评价、生产监控指挥和建设数字电网提供决策依据。通过可比对开关柜内外温度的巡视机器人***为建设“数据驱动、全景可视、智能决策、高效指挥”的智能化生产监控指挥中心提供基础数据，助力达到设备状态智能感知和运行的目标。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，基于可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，可实现在挂轨式巡视机器人本地监控后台、开关柜室环境监测工作站、设备在线监测综合处理单元之间交互开关柜状态监测、巡视数据，并且应用挂轨式巡视机器人本地监控后台服务器的监视查询、统计分析、预警诊断变电站内的开关柜设备状态。可比对开关柜内外温度的巡视机器人***的结构简单，维护方便，且扩展性好，适用于开关柜状态监测评价。具体技术方案如下：

一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，包括巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***、变电站交换机；

所述巡视机器人本地监控***用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜的可见光数据、红外热成像数据、声音数据、开关分合位置数据、指示灯信号数据，并将分析结果转发至变电站交换机；

所述开关柜温度监测***用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据，并将分析结果转发至变电站交换机；

所述开关柜室环境监测***用于采集、存储和转发开关柜室内温度、湿度及烟雾数据，并将采集到的数据转发至变电站交换机；

所述变电站交换机用于汇聚接入巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***的数据，并与上级业务***进行数据交互；

所述巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***分别与变电站交换机连接。

优选地，所述巡视机器人本地监控***包括挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台打印机、本地监控后台交换机；所述挂轨式机器人用于采集开关柜的可见光数据、红外热成像数据、声音数据、开关分合位置数据、指示灯信号数据，并将采集到的数据传输至本地监控后台服务器；所述本地监控后台服务器用于存储、分析挂轨式机器人采集到的数据，并将分析结果通过本地监控后台交换机转发至变电站交换机；所述本地监控后台打印机用于打印巡视记录表、操作票信息；所述挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台交换机依次连接；所述本地监控后台打印机与本地监控后台服务器连接；所述本地监控后台交换机与变电站交换机连接。

优选地，所述开关柜温度监测***包括声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元打印机、综合处理单元交换机；所述声表面谐振器用于采集开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据，并将采集到的数据传输至在线监测综合处理单元；所述在线监测综合处理单元用于存储、分析声表面谐振器采集的数据，并将分析结果通过综合处理单元交换机转发至变电站交换机；所述综合处理单元打印机用于打印***网络拓扑图、测值越限记录和告警信息、开关柜内各测点的当前温度表或者某一接头部、触头和母排表面的温度变化趋势图；所述声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元交换机依次连接；所述综合处理单元打印机与在线监测综合处理单元连接；所述综合处理单元交换机与变电站交换机连接。

优选地，所述开关柜室环境监测***包括温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端、环境监测主机、环境监测交换机；所述温度监测终端用于采集开关柜室内的温度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述湿度监测终端用于采集开关柜室内的湿度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述烟雾探测终端用于采集开关柜室内的烟雾数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述环境监测主机用于存储温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端采集到的数据并通过环境监测交换机转发至变电站交换机；所述温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端分别与环境监测主机连接；所述环境监测主机与环境监测交换机连接；所述环境监测交换机与变电站交换机连接。

优选地，所述变电站交换机采用S5700系列的48口千兆交换机。

本实用新型的有益效果为：本实用新型率先建立了面向220千伏至500千伏变电站内开关柜的巡视机器人***，实现了开关柜巡视、监测及室内温湿度等数据的采集、传输、处理和融合，克服了以往未能融合处理设备实时状态多源异构数据的难题，缓解了变电站设备管理和运维人员的工作强度，提升了“机巡+人巡”的应用效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，包括巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***、变电站交换机；巡视机器人本地监控***用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜的可见光数据、红外热成像数据、声音数据、开关分合位置数据、指示灯信号数据，并将分析结果转发至变电站交换机；开关柜温度监测***用于采集、存储、分析、转发和打印开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据，并将分析结果转发至变电站交换机；开关柜室环境监测***用于采集、存储和转发开关柜室内温度、湿度及烟雾数据，并将采集到的数据转发至变电站交换机；变电站交换机用于汇聚接入巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***的数据，并与上级业务***进行数据交互；巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***分别与变电站交换机通过超五类以上带屏蔽网络线、铠装光纤这两种通信介质连接，其中通往户外的通信介质应采用铠装光纤。

巡视机器人本地监控***包括挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台打印机、本地监控后台交换机，且数量均为一套；挂轨式机器人用于采集开关柜的可见光数据、红外热成像数据、声音（振幅、频谱）数据、开关分合位置数据、指示灯信号数据，并将采集到的数据传输至本地监控后台服务器；本地监控后台服务器用于存储、分析挂轨式机器人采集到的数据，并将分析结果通过本地监控后台交换机转发至变电站交换机；本地监控后台打印机用于打印巡视记录表、操作票信息；挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台交换机依次连接；本地监控后台打印机与本地监控后台服务器连接；本地监控后台交换机与变电站交换机连接。挂轨式机器人具备可见光检测功能（分辨率大于1080P）、红外热成像检测功能（成像像素大于640×480）对讲功能；机器人移动速度为0至2米/秒、水平方向移动定位精度为正负5毫米、垂直方向移动定位精度为正负5毫米、转弯半径小于0.3米。挂轨式机器人可采用DL-RH系列智能设备。

挂轨式机器人在开关柜室内采集开关柜的外观、柜体温度、声音（振幅、频谱）、开关分合位置、指示灯信号信息，并传送至本地监控后台服务器。同时，本地监控后台服务器通过本地监控后台交换机与其他业务***交互数据，通过本地监控后台打印机打印巡视记录表、操作票信息。

开关柜温度监测***包括声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元打印机、综合处理单元交换机，声表面谐振器的数量与开关柜的测点数量一致，其余数量为有且仅有一套；声表面谐振器用于采集开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据，并将采集到的数据传输至在线监测综合处理单元；在线监测综合处理单元用于存储、分析声表面谐振器采集的数据，并将分析结果通过综合处理单元交换机转发至变电站交换机；综合处理单元打印机用于打印***网络拓扑图、测值越限记录和告警信息、开关柜内各测点的当前温度表或者某一接头部、触头和母排表面的温度变化趋势图；声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元交换机依次连接；综合处理单元打印机与在线监测综合处理单元连接；综合处理单元交换机与变电站交换机连接。声表面谐振器具备无线采集开关柜内接头、触头及母排表面温度的功能，可选频率范围为10兆赫兹至3吉赫兹。声表面谐振器可采用WTS-SG-1系列的无线探测器。

声表面谐振器通过音叉式、环式、捆绑式和卡接式中的某一具体方式安装在开关柜内部，基于声表传感谐振频率对温度的敏感线性变化原理，以无线非接触方式测量开关柜内设备接头部、触头和母排表面温度，并传送至在线监测综合处理单元。同时，在线监测综合处理单元通过综合处理单元交换机与其他业务***交互数据，通过综合处理单元打印机打印***网络拓扑图、测值越限记录和告警信息、开关柜内各测点的当前温度表或者某一接头部、触头和母排表面的温度变化趋势图。

开关柜室环境监测***包括温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端、环境监测主机、环境监测交换机，且数量均为一套；温度监测终端用于采集开关柜室内的温度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；湿度监测终端用于采集开关柜室内的湿度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；烟雾探测终端用于采集开关柜室内的烟雾数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；环境监测主机用于存储温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端采集到的数据并通过环境监测交换机转发至变电站交换机；温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端分别与环境监测主机连接；环境监测主机与环境监测交换机连接；环境监测交换机与变电站交换机连接。温度监测终端具备开关柜室内部温度的功能，且最小有效监测面积为20平方米、监测范围为-20至70摄氏度。湿度监测终端具备开关柜室内部湿度的功能，且最小有效监测面积为20平方米、监测范围为相对湿度0至100%。烟雾探测终端33采用离子感烟式探测器，具备烟雾探测和火灾告警的功能，且烟雾浓度达到0.65~15.5%FT输出报警信号。

温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端分别实时采集反映室内的温度、湿度、烟雾浓度信息，并传送至环境监测主机。同时，环境监测主机通过环境监测交换机与其他业务***交互数据。温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端可采用DM20系列的探测器。

变电站交换机、本地监控后台交换机、综合处理单元交换机、环境监测交换机采用S5700系列的48口千兆交换机，字节自适应电口。

本地监控后台打印机、综合处理单元打印机采用M7268W系列的黑白激光打印机，可分别放至在机器人本地监控后台、在线监测综合处理单元的屏柜内。

本地监控后台服务器、在线监测综合处理单元、环境监测主机具备采集、存储、分析、转发数据的功能，且采用ThinkStationP920系列的工作站。

巡视机器人本地监控***的挂轨式机器人安装部署在开关柜室内的天花板上，轨道长度、走向与开关柜的布置方式相同，本地监控后台服务器、本地监控后台打印机、本地监控后台交换机安装部署在继电保护室的屏柜内。

开关柜温度监测***的声表面谐振器安装部署在开关柜内，在线监测综合处理单元、综合处理单元打印机、综合处理单元交换机安装部署在继电保护室的屏柜内。

开关柜室环境监测***的温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端安装部署在开关柜室内，其中温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端均采用吸顶式安装方式部署在开关柜室的天花板，且数烟雾探测终端量与开关柜室的面积相关，即是每达到20平方米便安装一只；环境监测主机、环境监测交换机安装部署在继电保护室的屏柜内。

变电站交换机部署在变电站通信机房内。

巡视机器人本地监控***与开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***的***构成、硬件要求、软件要求、功能要求及性能指标要求满足《220kV～500kV变电站计算机监控***技术规范》（Q/CSG1203029）的要求。巡视机器人本地监控***1与开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***之间通过变电站交换机建立对接联系，接口技术规范满足《变电站通信网络和***》（DL/T 860）、《变电站机器人巡检***扩展接口技术规范》（T/CEC 159）的要求，主要内容如下：

1）巡视机器人本地监控***与开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***的网络传输速率大于100兆字节每秒。

2）开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***提供规范性业务数据并满足巡视机器人本地监控***的数据接入、解析要求。

3）开关柜温度监测***监测的开关柜中局部放电信号（脉冲个数、幅值、频率及时间等）导入本地监控后台服务器，导入方式增量更新，频次为每15分钟更新一次；

4）开关柜室环境监测***采集的开关柜本体的外观、开关位置、气体压力、泄漏电流视频图像实时导入本地监控后台服务器，导入方式增量更新。

5）巡视机器人本地监控***发现开关柜本体的的外观、柜体温度、声音（振幅、频谱）、开关分合位置、指示灯信号存在异常后，可进一步比对分析开关柜温度监测***2、开关柜室环境监测***采集的信息，诊断设备的状态。

6）巡视机器人本地监控***与开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***的所有屏柜柜体、打印机外设等设备的金属壳体应可靠接地，且屏柜内的二次设备应有接地端子，并用截面不小于4平方毫米的多股铜线与本屏柜接地铜排相连。

巡视机器人本地监控***通过变电站交换机与巡视机器人上级监控***建立联系，***交互规范满足《变电站机器人巡检***集中监控技术导则》（T/CEC 160）的要求，主要内容如下：

1）巡视机器人本地监控***与巡视机器人上级监控***的交互分为基础数据定时同步、控制指令实时操作、业务数据主动上送、视频图像实时传输、巡检地图离线更新等5种主要方式；

2）巡视机器人本地监控***每日向巡视机器人上级监控***更新包括设备部位模型、温度模型、机器人模型、视频模型、任务模型在内的基础数据。

3）巡视机器人上级监控***可实时向巡视机器人本地监控***发布包括机器人驱动控制、云台控制、运行模式、机器人控制权、可见光视频控制、红外热成像控制、音频控制、辅助设备控制在内的控制指令。

4）巡视机器人本地监控***实时向巡视机器人上级监控***更新机器人状态、温湿度、巡检结果、报警信息在内的基础数据，以及定时更新开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***采集的温度、湿度、烟雾浓度信息。

在本实施中，为应用可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，需将变电站交换机部署在变电站通信机房，并将本地监控后台服务器、本地监控后台交换机、在线监测综合处理单元、综合处理单元交换机、环境监测主机、环境监测交换机部署在继电保护室内。同时，巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***、变电站交换机的配置、设置、分区均须满足《电力监控***安全防护管理办法》（QCSG212001）、《电力监控***安全防护技术规范》（QCSG1204009）、《220kV～500kV变电站计算机监控***技术规范》（Q/CSG1203029）的要求。

机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***3分别通过挂轨式机器人、声表面谐振器、温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端采集开关柜室内的设备状态和环境信息，变电站交换机承担汇聚接入变电站内业务***数据，并与上级业务***交互。变电站用户通过办公电脑、变电站交换机访机器人本地监控***运维***、查看数据，并在必要时分析开关柜内接头、触头及母排表面温度变化与设备巡视、设备监测、环境监测信息之间的关联。

不同用户通过可比对开关柜内外温度的巡视机器人***达成不同的工作目标。首先，变电站所属的变电管理所检修试验人员应用变电站巡视机器人***掌握设备巡视监视数据、评价关键设备健康状态、分析设备共性问题、管控设备运行风险，并在包括重大活动及特殊时段保供电在内的生产任务中指挥决策；其次，变电站所属的变电管理所检修试验人员所属的巡维中心运行人员应用变电站巡视机器人***制定并执行变电站的例行巡视、全面巡视、特殊巡视、专项巡视任务，并分析确认设备三相对比、仪表越限、位置状态告警信息。变电站巡视机器人***作为生产监控指挥中心的基础部分，有助于实现电力生产的“数据驱动、全景可视、智能决策、高效指挥”，达到设备状态智能感知和运行目标。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，其特征在于：包括巡视机器人本地监控***、开关柜温度监测***、开关柜室环境监测***、变电站交换机；

2.根据权利要求1所述的一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，其特征在于：所述巡视机器人本地监控***包括挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台打印机、本地监控后台交换机；所述挂轨式机器人用于采集开关柜的可见光数据、红外热成像数据、声音数据、开关分合位置数据、指示灯信号数据，并将采集到的数据传输至本地监控后台服务器；所述本地监控后台服务器用于存储、分析挂轨式机器人采集到的数据，并将分析结果通过本地监控后台交换机转发至变电站交换机；所述本地监控后台打印机用于打印巡视记录表、操作票信息；所述挂轨式机器人、本地监控后台服务器、本地监控后台交换机依次连接；所述本地监控后台打印机与本地监控后台服务器连接；所述本地监控后台交换机与变电站交换机连接。

3.根据权利要求1所述的一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，其特征在于：所述开关柜温度监测***包括声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元打印机、综合处理单元交换机；所述声表面谐振器用于采集开关柜内部接头部、触头和母排的测温数据，并将采集到的数据传输至在线监测综合处理单元；所述在线监测综合处理单元用于存储、分析声表面谐振器采集的数据，并将分析结果通过综合处理单元交换机转发至变电站交换机；所述综合处理单元打印机用于打印***网络拓扑图、测值越限记录和告警信息、开关柜内各测点的当前温度表或者某一接头部、触头和母排表面的温度变化趋势图；所述声表面谐振器、在线监测综合处理单元、综合处理单元交换机依次连接；所述综合处理单元打印机与在线监测综合处理单元连接；所述综合处理单元交换机与变电站交换机连接。

4.根据权利要求1所述的一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，其特征在于：所述开关柜室环境监测***包括温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端、环境监测主机、环境监测交换机；所述温度监测终端用于采集开关柜室内的温度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述湿度监测终端用于采集开关柜室内的湿度数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述烟雾探测终端用于采集开关柜室内的烟雾数据，并将采集到的数据传输至环境监测主机；所述环境监测主机用于存储温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端采集到的数据并通过环境监测交换机转发至变电站交换机；所述温度监测终端、湿度监测终端、烟雾探测终端分别与环境监测主机连接；所述环境监测主机与环境监测交换机连接；所述环境监测交换机与变电站交换机连接。

5.根据权利要求1所述的一种可比对开关柜内外温度的巡视机器人***，其特征在于：所述变电站交换机采用S5700系列的48口千兆交换机。