变电站巡检机器人自动充电系统

1、变电站巡检机器人自动充电系统摘要： 为实现巡检机器人在无人干预情况下安全可靠、快速 高效地自动充电，进而实现巡检机器人在变电站长期 值守、完全自治，提出一种充电装置侧向对接的自动 充电系统。该系统采用磁轨道引导， RFID 标签定位， 导航定位精度较高；通过检测充电机构位置和极片电 压，判断充电条件是否满足，简单可靠；通过采用弹 片压住极片夹，滑槽连接充电座与定位槽板，提高误 差容忍度和对接可靠性。该系统已在全国 3 0 多个变 电站实际应用，运行效果良好，应用前景广阔。关键词： 巡检机器人；自动充电；变电站1、引言随着科技进步和电力体制改革的不断发展， 以“信息化、 数字化、 自动化、 互动

2、化” 为特征的智能电网建设逐渐深入。 为保证变电站设备的安全可靠运行，更好更快地推进变电站 无人值守进程 ，变电站巡检机器人部分替代人工巡检已经 成为一种趋势。传统的变电站巡视主要是通过人工方式，综 合运用感官以及一些配套的检测仪器对变电设备进行以简 单定性判断为主的检查，该方式存在劳动强度大，检测质量 分散，主观因素多，巡检不到位难以监控，巡检结果数字化 不便等缺陷，不符合智能电网的发展方向。变电站巡检机器 人集成最新的机电一体化和信息化技术，采用自主或遥控方 式，部分替代人对变电站室外设备进行可见光 、红外、声 音等检测 ，对巡检数据进行对比和趋势分析，及时发现电 网运行的事故隐患和故障先

3、兆，如：异物、损伤、发热和漏 油等。巡检机器人为提高变电站的数字化程度和全方位监控 的自动化水平，确保设备安全可靠运行发挥了重要作用 。巡检机器人的移动属性决定其适合采用 无缆化的电池 供电。但电池容量有限，一般只能维持几个小时，所以一旦 电池电量不足，必须及时充电 。如果人工充 电，机器人就 无法实现完全 自主运行。如何让机器人在无人干预情况下， 安全可靠、快速高效地实现自动充电是实现巡检机器人长期 值守、完全自治需要重点解决的问题之一。本文介绍自动充 电的关键技术，重点介绍一种能够满足变电站巡检机器人长 期 自治要求的自动充电系统，包括磁导航与RF I D 定位，接触式侧向充电对接装置，充

4、电箱结构及工作原理，自动充 电系统控制流程等。2、自动充电关键技术自动充电过程主要包括：移动机器人需要补充电力时， 自动驶向指定充电点，车载充电连接器与固定充电装置实现 电连接并实施充电。充电完成后，机器人自动停止充电，待 命或投入正常运行。整个充电过程完全实现自动化，无需人 工干预。自动充电的关键技术主要有：充电点定位导航，充电装置对接，误差容忍和自主纠错等。3、变电站巡检机器人自动充电系统3.1磁导航与RF I D定位变电站巡检机器人导航定位原理如图1所示:L万向轮，ZT控机.3.电机驱动控制器，4RHD读卡器, 工驱动轮，氐电机及减速器* 7编码器，氏磁传感器000-0000图【导航定位

5、原理示意图机器人变电站巡检工作如图2所示：充电爭充电箱设备区审机器人。厂I.nJ- 1一 O设备区设feK- 磁轨道 巡检路轻图2巡检工作示意图3.2接触式侧向充电对接装置h充电座极片 2那片.3离座.4绝缘隔板，5.充电机构极片,氐馆动丝杠.7电机 8.电路板固定板,9.电机蟲圖板* 10.收回限At开关,1L限位萨S块.12.传动辱札烁伸出限位开关（固定）*14伸出限恤开关（移动13接触式制向充电对接装曲结构图3.3充电箱结构及工作原理仁空气开关4 2.电压表,3电流表.4导轨*5空气开关2, 6绝缘隔板,7.定位槽板,&分流器,9.接插件1, 10滑槽.11.绝缘雄板，12.充电

6、器,1左电源接口, 14.充电座15+接插件2图4充电箱结构图3.4自动充电系统控制流程进入牢他狀念拒绝刑為丸虹扰态诃到电池供电进入iffi检狀爲伸出允电机构停止电池充电收冋龙电机构&切列外邢桃电吃见机沟收到趣检 f齐阳發了帝池电址 克足丁'电池址址I行屈检收到允电电池迪苛 充足?启劝唯池充底 r®生电狀也 正护鱼/起斡卄务结心(»)*异淖娠帶(£)徑唯机构伸前*、占 外供、充电氐谆- JUHM常？ /圏5自动免电控制流胖图【下特躍53页】返冋充址1F捌达充电点!l'.4、结束语本文提出一种应用于变电站巡检机器人的充电装置侧向对接的自动充电

7、系统。该系统导航定位精度较高，充电装 置对接方式简单可靠，对加工装配误差和充电对接误差的容 忍度较高，完全实现了变电站巡检机器人在无人干预情况下 的自动充电。截止到 2O12年9月，变电站巡检机器人 已在全国十多个省市成功推广应用，在山东青岛午山2 2 0 kV、浙江金华兰溪 5 0 0 k V、山西长治1 0 0 0 k V等变电站顺利投运3 0多台。本文介绍的自动充电系统也随之应用于工程现场。机器人完全实现长期无人化自动运行，运行效果良好，为电网安全稳定运行发挥了重要作用。随着科学技术 的不断发展，巡检机器人充电系统的自动化水平也必然不断 提升。参考文献：【1】毛琛琳，张功望，刘毅。智能机

8、器人巡检系统在变电 站中的应用【J】，电网与清洁能源，2 5 ( 9 ), 2 0 0 9 【2】郝登朴， 卫宁， 负鹏等。 5 0 0 k V 变电站智能巡检系统 关键技术的应用【J】，电力学报，2 4 ( 6 ) , 2 0 0 9 【 3 】刘志雄，李浙昆。室内移动机器人自动充电技术【J】机械与电子。 2 0 0 7 ( 3 )。【4】鲁守银，钱庆林，张斌等。变电站设备巡检机器人的 研制【J】。电力系统自动化，3 0 ( 1 3 ) , 2 0 0 6。【5】周立辉，张永生，孙勇等。智能变电站巡检机器人研 制及应用【J】。电力系统自动化，2 0 1 1 ( 1 9 )。【6】栾贻青，孙大庆，曹涛等。变电站智能巡检机器人多传感器融合的组合定位系统：中国， 202058039【P