变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人的制作方法

本实用新型涉及机器视觉和机器人操作技术，具体是一种变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人。

背景技术：

国家电网公司、南方电网公司在运的KYN型开关柜柜内ZN40A、ZN41A型断路器操作机构部件布局存在缺陷，在合闸挚子复位弹簧疲劳和合闸联锁杆位置偏移等条件下，易发生在断路器分位状态拉或推小车时触碰合闸挚子而合上断路器，导致带负荷拉合刀闸。目前，部分10千伏开关柜的运行、操作中存在较大的安全隐患，其中KYN型开关柜的设备隐患及由此导致的操作人员人身安全隐患较为突出。目前，存在的问题主要有三点：（1）、在变电站无人值守的运维模式下，一个变电站的某一保护定值需要更改与还原，需两位运维人员、一位司机、一台车辆，平均耗时6小时才能完成。一般而言，保护定值的更改与还原会涉及4个或者更多的变电站。由此可见，保护定值的更改与还原所消耗的时间与人力是非常庞大的，操作人员需在多个变电站之间来回奔波，如遇雨雪或暴风雨、台风天气，交通的安全风险也会骤然增大。目前的人工操作显然无法满足实时性的智能化运维的现实需求。（2）、市场上智能化巡视设备的已经趋于成熟，而智能操作设备还未起步，已经严重滞缓了电网公司的设备生产运维智能化的进程。（3）、已有的巡视机器人主要是针对变电站露天设备的巡视，对室内开关柜的巡操目前还没有相应成熟的产品。所以，为了彻底规避变电运维人员在开关柜的操作过程的人身安全风险，将变电运维人员从保护定值更改的单一、耗时的操作中解放出来，适应电网设备生产运维的智能化进程，填补目前智能巡视机器人的巡视空白，实现由智能巡视到智能操作的迈进，需要开发一款变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人。

技术实现要素：

针对现有技术中开关柜巡视机器人的不足，本实用新型提供一种变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，该机器人代替人工可完成对开关柜的常规操作，减少运行人员操作次数。而在发生设备故障时，该机器人能代替人工进行操作，为事故处理提供图像参考信息，降低安全风险。

本实用新型采取的技术方案为：

变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，包括移动平台、工业摄像头、现场控制柜、远程监控主机。移动平台通过基座安装有多关节机械手臂，所述多关节机械手臂一端通过第一关节机构安装在基座上，所述多关节机械手臂另一端通过第二关节机构安装有机械手，机械手上安装有工业摄像头，第一关节机构连接运动控制模块。现场控制柜内设有嵌入式处理器、PLC控制器，嵌入式处理器连接工业摄像头，PLC控制器连接运动控制模块远程监控主机。

该机器人包括通信系统，所述通信系统包括以太网通讯模块、网络交换机、无线路由器；现场控制柜的PLC控制器通过工业以太网控制多关节机械手臂的动作，工业摄像头通过工业以太网将图像信息传输给嵌入式处理器，远程监控主机通过工业以太网、无线通信接入点控制现场控制柜的PLC控制器。

所述现场控制柜安装在移动平台上，所述现场控制柜设置有人机操作界面。

所述移动平台底部安装有行走轮，行走轮通过电机驱动模块连接PLC控制器。

本实用新型一种变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，该机器人代替人工可完成对开关柜的常规操作，减少运行人员操作次数。而在发生设备故障时，该机器人能代替人工进行操作，为事故处理提供图像参考信息，降低安全风险。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的远程监控主机结构示意图。

图3为本实用新型的现场控制柜结构示意图。

图4为本实用新型的嵌入式系统结构示意图。

具体实施方式

如图1~图4所示，变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，包括移动平台1、工业摄像头2、现场控制柜3、远程监控主机4。

移动平台1通过基座5安装有多关节机械手臂6，多关节机械手臂6端部设置缓冲手指。所述多关节机械手臂6一端通过第一关节机构7安装在基座5上，所述多关节机械手臂6另一端通过第二关节机构8安装有机械手9，机械手9上安装有工业摄像头2，第一关节机构7连接运动控制模块10。

运动控制模块10包括壳体，其内设置控制电路板，壳体一侧与第一关节机构7铰接，壳体另一侧与基座5上端铰接。

现场控制柜3内设有嵌入式处理器11、PLC控制器12，嵌入式处理器11连接工业摄像头2，PLC控制器12连接运动控制模块10、远程监控主机4。

该机器人包括通信系统，所述通信系统包括以太网通讯模块13、网络交换机14、无线路由器；现场控制柜3的PLC控制器12通过工业以太网控制多关节机械手臂6的动作，工业摄像头2通过工业以太网将图像信息传输给嵌入式处理器11，远程监控主机4通过工业以太网、无线通信接入点控制现场控制柜3的PLC控制器12。

所述现场控制柜3安装在移动平台1上，所述现场控制柜3设置有人机操作界面。

所述移动平台1底部安装有行走轮，行走轮通过电机驱动模块连接PLC控制器12，移动平台1的驱动采用四轮驱动加四轮独立转向控制的方式，四个行走轮1采用伺服或常规驱动技术进行驱动，转向控制采用直流电机的驱动形式。

该机械人主要由以下三个部分组成：

（1）：开关柜精确对位：远程监控主机4启动，发布本次操作的线路名称和开关编号，人机确认，控制现场操作机器人运动到对应的设备部位。

（2）：操作面板精确定位：利用操作机器人的工业摄像头2成像平面与多关节机械手臂6底座所处平面的映射关系，将拟操作的“操作面板”和“按键”的几何中心所在图像坐标转换为相对于基座5的世界坐标，机器人手臂定位到“操作面板”位置，其中，“操作面板”的几何中心位置作为系统参数，需要预先配置。

（3）：运检人员在远程监控主机4上模拟操作保护定值的更改，机器人在开关柜的“操作面板”上同步进行保护定值更改操作，人机对话确认无误。

具体实施步骤：

步骤1：通过远程监控主机4（移动或固定），程序启动开关柜室或控制室内网无线路由器，输入用户名、密码，激活指定变电站智能巡操机器人；

步骤2：输入本次操作的设备名称（线路名称、开关编号），人机对话确认无误后，智能巡操机器人行进至预设开关柜或保护屏柜正面，并再次人机对话确认无误；

步骤3：人机对话启动智能识别系统，远程监控主机4的操作界面与开关柜的“操作面板”或保护屏柜保护定值更改操作界面实现远程联通，首先要建立与变电站综合自动化系统的联系通道，其次必须提取有关变电站站控层、间隔层、过程层设备的状态信息以进行闭锁条件的判断；

步骤4：运检人员在远程监控主机4上模拟操作保护定值更改，机器人在开关柜或保护屏柜同步进行保护定值更改操作，人机对话确认无误；

步骤5：保护定值更改操作结束后，人机对话确认操作成功，并提供：选项①，定值更改成功，机器人自动归位；选项②，定值更改成功，启动下一项任务。

本实用新型一种变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，适用于对变电站室内开关柜尤其是10KV开关柜的远程遥控保护定值的更改。