浅谈基于电气高压室机器人巡检监控系统大数据分析的应用研究

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：随着电力设备运行的可靠性提高，开闭所高压室设备运行时间越大，出现隐形缺陷的几率越来越大，部分隐形缺陷巡视人员难以用眼睛发现，易造成大面积停电事故，运维人员又无法随意进入高压室巡视；论文研究创新一种新的方法，通过机器人巡检监控系统大数据采集、分析、4V特征判断、云计算对设备实行24小时动态监测，准确确定设备隐蔽缺陷原因，及时处理，保证开闭所高压室设备正常运行，大大提高带电设备供电可靠性。

关键词：变电所高压室；机器人巡检；大数据分析；应用研究

 

       （一）基于电气高压室机器人巡检监控系统，包括机器人巡检单元，与机器人巡检单元无线通信连接的监控云平台；云平台与无线通信连接的移动终端，处理模块与云平台无线通信连接。

       （二）云平台包括服务器以及与服务器连接的附件设备及监控云平台是机器人巡检出来设备隐形缺陷大数据，大数据采集、分析、4V 特征判断、云计算，使用无线通信传输到监控室内监控系统云平台，绘制图形；高压室内云平台由：断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、电缆头、母排六块云平台，以及附件设备包括输入设备、显示器以及报警器组成。

 

       （一）基于电气高压室机器人巡检监控系统，检测模块包括距离传感器和温度探测器。

       （二）处理模块包括预处理电路、定位电路以及处理电路。预处理电路包括放大电路、滤波电路、模数转换电路，处理模块还包括与处理电路连接的存储器。处理电路通过移动通信模块或者以太网模块与云平台无线通信连接。

       （三）基于电气高压室机器人巡检监控系统表现为4 各方面，即所谓 4V 特征：

       1. 数据量巨大（Volume）。一般超过 10TB 的数据为大数据。

       2. 数据类型多（Variety）。通常将数据分为 : 结构化、半结构化、非结构化 3 类。结构化数据如数据库；非结构化数据如文本、图片、音频和视频等；半结构化数据如 HTML文档含 1种以上数据存储器结构既可认为类型多。

       3. 数据变化快速（Variety）基于电气高压室设备交流电流随时间成正弦变化速度，笼统指满足“1s 定律”，既在秒级时间范围内处理数据，为云计算获得高价值信息。数据快速变化是电气高压室设备交流电的基本特征。

       4. 数据价值密度低（Value）。隐藏在大数据背后的 有价值信息，只有通过有效挖掘提取才能发挥数据作用。 数据价值的非空性，是数据可被利用的表现。如果电气 高压室机器人巡检控制系统无任何价值，研究电气高压 室机器人监测控制系统将失去意义。电气高压室机器人 监测控制系统，增设了广域测量系统有效地填补 4V 特征 缺点，使得机器人发挥较大作用。

 

图 1 为电气高压室机器人巡检监控系统的结构框图示意图

       图 1 所示了一种电气高压室机器人巡检监控系统，包括机器人巡检单元，机器人巡检单元包括机器人本体、设置于机器人本体的检测模块、设置于机器人本体并与检测模块连接的处理模块，机器人本体能够按照规定路线重复巡逻，还包括与机器人巡检单元无线通信连接的云平台以及与云平台无线通信连接的移动终端。为此，云平台各模块的数据信息在移动终端经过大数据分析，准确分析设备隐患原因，并电脑或者手机上实现同步化显示，便于工作人员对电气高压室的远程监控。机器人本体包括行走机构和用于驱动行走机构动作的驱动电机。其中，行走机构在驱动电机的驱动下沿输电线路行走，便于巡检，当然驱动电机均由处理电路控制，并且行走机构均可采用现有技术实现。所述处理模块与云平台无线通信连接，云平台包括服务器以及与服务器连接的附件设备，采集来各种数据，经过服务器对采集来的大数据处理、分析、云计算，设备隐蔽缺陷在云平台显示各类设备状态曲线，直观的看到设备隐蔽缺陷，及时处理。

 

       （一）机器人通过动态巡视利用超声波局部放电和无线通信连接的移动终端，把采集来大数据传输到监控云平台，经过服务器对大数据处理、分析，形成可视化的曲线图，使用遥控器点击云平台设备显示曲线，可以判断设备隐形缺陷，因采取措施，确保设备隐形缺陷在

萌芽状态处理，大大减少因设备隐蔽缺陷造成高压室设备跳闸，影响用电客户正常用电。

       （二）电气高压室机器人巡检控制系统经过大数据处理、分析、云计算，准确在云平台上绘制设备隐蔽缺陷曲线图，可在云平台“一图呈现”并可视化展示。

       （三）处理模块包括预处理电路、GPS 定位电路以及处理电路。预处理电路的输入端与距离传感器和温度探测器的输出端连接，输出端和 GPS 定位电路分别与处理电路连接，处理电路与云平台无线通信连接，对大数据进行分析、处理、云计算。处理电路采用现有的单片机。GPS 定位电路实现机器人本体的定位，实现高压室设备在 24 小时内动态监测，确保高压室设备可靠运行。

       （四）处理电路通过移动通信模块或者以太网模块与云平台无线通信连接。其中，移动通信模块可以采用 GPRS 模块、4G 模块或 5G 模块。机器人沿着电气高压室人行道寻测，红外线测温仪对电气高压室内开关、倒闸、电缆终端头、变压器、互感器、绝缘子进行温度信息的检测，检测数据通过红外线测温仪传送给处理电路，并与连接处理电路的存储器中设定的参数作比较、分析，当温度高于设定的安全阈值，GPS 定位电路将当前的位置信息发送到处理电路，处理电路发送位置信息云平台并对当前位置进行标记，移动终端也可以从云平台接收到位置信息。若绝缘子温度过高，那么有可能是积尘过多，存在污闪等现象，需要工作人员进行细致的排查。