变电站定轨自主巡视机器人系统研究

发布时间：2018-05-27 11:08

  本文选题：变电站 + 自动巡视　； 参考：《华中科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：变电站巡视是电力系统安全运行的重要保障。迄今,无人值班变电站主要依靠人工驱车进行巡回巡视。由于我国220kV及以下电压等级的无人值班变电站迅速增多,采用这种人工巡视模式需要大量的人力,且经济性差。伴随着机器人技术、自动检测技术、数据处理技术和通信技术的迅猛发展,采用自主机器人进行变电站自动巡视已成为一种发展趋势。据此,论文提出了一种变电站定轨自主巡视机器人系统,并展开全面而深入的研究。论文在分析变电站定轨自主巡视机器人的基本任务和功能需求的基础上,提出并实现了一种全新的变电站定轨自主巡视机器人系统。该系统包括:自主机器人、定轨系统、机器人舱位、通信系统、远程监控终端以及自主充电相关设施等部分。论文对所提系统的体系结构、工作模式、机器人本体结构、机器人外观、定轨系统和机器人舱位进行了详细介绍。进而,论文对定轨自主巡视机器人的运动平台的控制方法和实现技术进行了研究。提出了一种全新的基于断续金属薄片定轨和涡流传感器阵列的循迹和定位方法。设计并实现了基于MAS的运动平台控制系统,开发了运动平台的远程监控终端的监控软件。所设计的控制系统实现了启停、换挡、刹车、油门和转向的自动控制功能。机器人运动控制平台通过并列的两个独立无线通道与远程监控终端进行实时通信,使得远程监控终端的控制命令能够可靠下达给机器人,并能够及时获得准确的机器人运行状态。再者,论文研究了变电站定轨自主巡视机器人系统的多媒体监测平台及其实现技术。在阐明多媒体监测平台的系统构成的基础上,论文详细介绍了图像监视系统和音频监测系统的技术方案和具体的软硬件实现技术。论文还设计了机器人的电源系统,并深入研究了机器人的自主充电问题。所设计的电源系统以铅酸蓄电池为电源,采用多个DC/DC变换器进行电压转换,并配置了蓄电池的剩余电量检测、低电量告警功能和蓄电池短路保护功能。通过对手插、拔电源过程的分析,提出了一种采用梳状机械手实现电源插头自动抓取、插入和拔出的电源自动对接方法。经现场测试表明,论文研究的变电站定轨自主巡视机器人系统达到了预期目标,效果良好。
[Abstract]:Substation inspection is an important guarantee for the safe operation of power system. So far, unattended substations mainly rely on manual driving to carry out tour. As the number of unattended substations with 220kV and below voltage levels increases rapidly in our country, it takes a lot of manpower to adopt this kind of manual patrol mode, and the economy is poor. With the rapid development of robot technology, automatic detection technology, data processing technology and communication technology, automatic inspection of substation using autonomous robot has become a development trend. Based on this, a substation orbit determination autonomous patrol robot system is proposed, and a comprehensive and in-depth study is carried out. Based on the analysis of the basic tasks and functional requirements of the substation orbit determination autonomous patrol robot, a new substation orbit determination autonomous patrol robot system is proposed and implemented in this paper. The system includes: autonomous robot, orbit determination system, robot cabin, communication system, remote monitoring terminal and autonomous charging related facilities. In this paper, the architecture, working mode, robot body structure, robot appearance, orbit determination system and robot cabin are introduced in detail. Furthermore, the paper studies the control method and realization technology of the robot's motion platform. A new tracking and locating method based on intermittent metal sheet orbit determination and eddy current sensor array is proposed. The control system of motion platform based on MAS is designed and implemented, and the monitoring software of remote monitoring terminal of motion platform is developed. The designed control system realizes the automatic control functions of starting and stopping, shifting, braking, throttle and steering. The robot motion control platform communicates with the remote monitoring terminal in real time through two parallel independent wireless channels, so that the control command of the remote monitoring terminal can be reliably issued to the robot. And can get accurate robot running state in time. Thirdly, the paper studies the multimedia monitoring platform and its realization technology of the autonomous patrol robot system of substation orbit determination. On the basis of expounding the system structure of multimedia monitoring platform, this paper introduces in detail the technical scheme of image monitoring system and audio monitoring system, and the realization technology of hardware and software. The power system of the robot is designed, and the autonomous charging problem of the robot is studied. The designed power supply system uses lead-acid battery as the power supply, adopts several DC/DC converters to carry on the voltage conversion, and has configured the battery residual quantity detection, the low power quantity alarm function and the battery short circuit protection function. Based on the analysis of the process of power supply insertion and pull-out by opponents, a method of automatic power supply docking using comb manipulator to realize automatic grab, insert and pull out of power plug is put forward. The field test shows that the autonomous inspection robot system of substation orbit determination has achieved the expected goal and the effect is good.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TP242

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本文编号：1941779