淺談基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：隨著電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性提高，開閉所高壓室設(shè)備運(yùn)行時(shí)間越大，出現(xiàn)隱形缺陷的幾率越來越大，部分隱形缺陷巡視人員難以用眼睛發(fā)現(xiàn)，易造成大面積停電事故，運(yùn)維人員又無法隨意進(jìn)入高壓室巡視；論文研究**一種新的方法，通過機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)采集、分析、4V特征判斷、云計(jì)算對(duì)設(shè)備實(shí)行24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確確定設(shè)備隱蔽缺陷原因，及時(shí)處理，保證開閉所高壓室設(shè)備正常運(yùn)行，大大提高帶電設(shè)備供電可靠性。

關(guān)鍵詞：變電所高壓室；機(jī)器人巡檢；大數(shù)據(jù)分析；應(yīng)用研究

 

1  巡檢監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)背景

       （一）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人巡檢單元，與機(jī)器人巡檢單元無線通信連接的監(jiān)控云平臺(tái)；云平臺(tái)與無線通信連接的移動(dòng)終端，處理模塊與云平臺(tái)無線通信連接。

       （二）云平臺(tái)包括服務(wù)器以及與服務(wù)器連接的附件設(shè)備及監(jiān)控云平臺(tái)是機(jī)器人巡檢出來設(shè)備隱形缺陷大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)采集、分析、4V 特征判斷、云計(jì)算，使用無線通信傳輸?shù)奖O(jiān)控室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)云平臺(tái)，繪制圖形；高壓室內(nèi)云平臺(tái)由：斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、電纜頭、母排六塊云平臺(tái)，以及附件設(shè)備包括輸入設(shè)備、顯示器以及報(bào)警器組成。

 

2 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)模塊

       （一）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)模塊包括距離傳感器和溫度探測(cè)器。

       （二）處理模塊包括預(yù)處理電路、定位電路以及處理電路。預(yù)處理電路包括放大電路、濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，處理模塊還包括與處理電路連接的存儲(chǔ)器。處理電路通過移動(dòng)通信模塊或者以太網(wǎng)模塊與云平臺(tái)無線通信連接。

       （三）基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)表現(xiàn)為4 各方面，即所謂 4V 特征：

       1. 數(shù)據(jù)量巨大（Volume）。一般超過 10TB 的數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)。

       2. 數(shù)據(jù)類型多（Variety）。通常將數(shù)據(jù)分為 : 結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化 3 類。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如數(shù)據(jù)庫(kù)；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如文本、圖片、音頻和視頻等；半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如 HTML文檔含 1種以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)既可認(rèn)為類型多。

       3. 數(shù)據(jù)變化快速（Variety）基于電氣高壓室設(shè)備交流電流隨時(shí)間成正弦變化速度，籠統(tǒng)指滿足“1s 定律”，既在秒級(jí)時(shí)間范圍內(nèi)處理數(shù)據(jù)，為云計(jì)算獲得高價(jià)值信息。數(shù)據(jù)快速變化是電氣高壓室設(shè)備交流電的基本特征。

       4. 數(shù)據(jù)價(jià)值密度低（Value）。隱藏在大數(shù)據(jù)背后的 有價(jià)值信息，只有通過有效挖掘提取才能發(fā)揮數(shù)據(jù)作用。 數(shù)據(jù)價(jià)值的非空性，是數(shù)據(jù)可被利用的表現(xiàn)。如果電氣 高壓室機(jī)器人巡檢控制系統(tǒng)無任何價(jià)值，研究電氣高壓 室機(jī)器人監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)將失去意義。電氣高壓室機(jī)器人 監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，增設(shè)了廣域測(cè)量系統(tǒng)有效地填補(bǔ) 4V 特征 缺點(diǎn)，使得機(jī)器人發(fā)揮較大作用。

 

圖 1 為電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖

       圖 1 所示了一種電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)，包括機(jī)器人巡檢單元，機(jī)器人巡檢單元包括機(jī)器人本體、設(shè)置于機(jī)器人本體的檢測(cè)模塊、設(shè)置于機(jī)器人本體并與檢測(cè)模塊連接的處理模塊，機(jī)器人本體能夠按照規(guī)定路線重復(fù)巡邏，還包括與機(jī)器人巡檢單元無線通信連接的云平臺(tái)以及與云平臺(tái)無線通信連接的移動(dòng)終端。為此，云平臺(tái)各模塊的數(shù)據(jù)信息在移動(dòng)終端經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，準(zhǔn)確分析設(shè)備隱患原因，并電腦或者手機(jī)上實(shí)現(xiàn)同步化顯示，便于工作人員對(duì)電氣高壓室的遠(yuǎn)程監(jiān)控。機(jī)器人本體包括行走機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。其中，行走機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿輸電線路行走，便于巡檢，當(dāng)然驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由處理電路控制，并且行走機(jī)構(gòu)均可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述處理模塊與云平臺(tái)無線通信連接，云平臺(tái)包括服務(wù)器以及與服務(wù)器連接的附件設(shè)備，采集來各種數(shù)據(jù)，經(jīng)過服務(wù)器對(duì)采集來的大數(shù)據(jù)處理、分析、云計(jì)算，設(shè)備隱蔽缺陷在云平臺(tái)顯示各類設(shè)備狀態(tài)曲線，直觀的看到設(shè)備隱蔽缺陷，及時(shí)處理。

 

3 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

       （一）機(jī)器人通過動(dòng)態(tài)巡視利用超聲波局部放電和無線通信連接的移動(dòng)終端，把采集來大數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控云平臺(tái)，經(jīng)過服務(wù)器對(duì)大數(shù)據(jù)處理、分析，形成可視化的曲線圖，使用遙控器點(diǎn)擊云平臺(tái)設(shè)備顯示曲線，可以判斷設(shè)備隱形缺陷，因采取措施，確保設(shè)備隱形缺陷在

萌芽狀態(tài)處理，大大減少因設(shè)備隱蔽缺陷造成高壓室設(shè)備跳閘，影響用電客戶正常用電。

       （二）電氣高壓室機(jī)器人巡檢控制系統(tǒng)經(jīng)過大數(shù)據(jù)處理、分析、云計(jì)算，準(zhǔn)確在云平臺(tái)上繪制設(shè)備隱蔽缺陷曲線圖，可在云平臺(tái)“一圖呈現(xiàn)”并可視化展示。

       （三）處理模塊包括預(yù)處理電路、GPS 定位電路以及處理電路。預(yù)處理電路的輸入端與距離傳感器和溫度探測(cè)器的輸出端連接，輸出端和 GPS 定位電路分別與處理電路連接，處理電路與云平臺(tái)無線通信連接，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、云計(jì)算。處理電路采用現(xiàn)有的單片機(jī)。GPS 定位電路實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的定位，實(shí)現(xiàn)高壓室設(shè)備在 24 小時(shí)內(nèi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保高壓室設(shè)備可靠運(yùn)行。

       （四）處理電路通過移動(dòng)通信模塊或者以太網(wǎng)模塊與云平臺(tái)無線通信連接。其中，移動(dòng)通信模塊可以采用 GPRS 模塊、4G 模塊或 5G 模塊。機(jī)器人沿著電氣高壓室人行道尋測(cè)，紅外線測(cè)溫儀對(duì)電氣高壓室內(nèi)開關(guān)、倒閘、電纜終端頭、變壓器、互感器、絕緣子進(jìn)行溫度信息的檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)通過紅外線測(cè)溫儀傳送給處理電路，并與連接處理電路的存儲(chǔ)器中設(shè)定的參數(shù)作比較、分析，當(dāng)溫度高于設(shè)定的**閾值，GPS 定位電路將當(dāng)前的位置信息發(fā)送到處理電路，處理電路發(fā)送位置信息云平臺(tái)并對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行標(biāo)記，移動(dòng)終端也可以從云平臺(tái)接收到位置信息。若絕緣子溫度過高，那么有可能是積塵過多，存在污閃等現(xiàn)象，需要工作人員進(jìn)行細(xì)致的排查。