導(dǎo)語(yǔ)：井下變電所高壓開(kāi)關(guān)電動(dòng)隔離改造與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)主要應(yīng)用于煤礦等地下作業(yè)環(huán)境。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《井下變電所高壓開(kāi)關(guān)電動(dòng)隔離改造與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)》具有高壓開(kāi)關(guān)電動(dòng)隔離改造、機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)、安全性和效率的特點(diǎn)，通過(guò)更先進(jìn)的算法和傳感器技術(shù)，機(jī)器人和高壓開(kāi)關(guān)系統(tǒng)會(huì)更加智能和自適應(yīng)，更好地應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的井下環(huán)境。
一、研究背景
某煤礦井下變電所已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，但傳統(tǒng)10kV高壓開(kāi)關(guān)隔離手車仍采用機(jī)械手動(dòng)推進(jìn)方式，設(shè)備在檢修維護(hù)時(shí)，仍需要工人現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷路器手動(dòng)退出，進(jìn)行手動(dòng)“分合閘”，無(wú)法實(shí)現(xiàn)變電所真正意義的“無(wú)人化”；人為推進(jìn)手車容易出現(xiàn)跑偏或卡滯，造成斷路器拉弧損傷，有傷及人員的安全風(fēng)險(xiǎn)；傳統(tǒng)變電所人工巡檢方式占用大量人力資源，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低；人工巡檢質(zhì)量參差不齊，無(wú)法做到24h不間斷巡檢，有空檔期，人工巡檢數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確、及時(shí)地反饋。
二、研究?jī)?nèi)容
1.技術(shù)方案
在不改變隔爆性能的基礎(chǔ)上，對(duì)井下變電所原有高壓開(kāi)關(guān)隔離手車電動(dòng)改造，解決井下無(wú)人值守變電所傳統(tǒng)高壓開(kāi)關(guān)隔離手車無(wú)法電動(dòng)操作、隔離分?jǐn)嗖豢梢?jiàn)、無(wú)法遠(yuǎn)程可視化操作等問(wèn)題，同時(shí)配備機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同聯(lián)動(dòng)，替代人工現(xiàn)場(chǎng)就地操作設(shè)備，助力礦井無(wú)人值守變電所智能化，提高供電安全可靠性。
2.系統(tǒng)構(gòu)成
主要由高壓開(kāi)關(guān)電動(dòng)隔離和輔助巡檢機(jī)器人組成。
電動(dòng)隔離裝置包括電動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)、行程限位裝置、控制電路、視頻監(jiān)控部分構(gòu)成。
輔助巡檢機(jī)器人包括軌道式機(jī)器人、軌道系統(tǒng)、電源驅(qū)動(dòng)裝置、通訊控制系統(tǒng)、井下防爆計(jì)算機(jī)和地面工作站構(gòu)成。
3.基本原理
通過(guò)對(duì)變電所高壓開(kāi)關(guān)隔離手車加裝推進(jìn)機(jī)構(gòu)、行程限位裝置和控制模塊等電動(dòng)推進(jìn)裝置，實(shí)現(xiàn)隔離手車自動(dòng)、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地推進(jìn)；在內(nèi)腔安裝高清攝像模組，負(fù)責(zé)監(jiān)控操作全過(guò)程，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸至分站及地面監(jiān)控中心。同時(shí)在變電所配備智能巡檢機(jī)器人，具備智能識(shí)別、環(huán)境監(jiān)測(cè)、紅外測(cè)溫、雙向?qū)χv、智能預(yù)警、往復(fù)式巡檢功能，負(fù)責(zé)配合電力監(jiān)控系統(tǒng)輔助監(jiān)視設(shè)備情況、地面遠(yuǎn)程操作、供電系統(tǒng)多元協(xié)同聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步提高井下無(wú)人值守變電所智能化程度。
4.關(guān)鍵技術(shù)
（1）在原有隔離手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，加裝由步進(jìn)電機(jī)、絲杠、可伸縮聯(lián)軸器等構(gòu)成的電動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)，利用一體式雙側(cè)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)推進(jìn)電動(dòng)化的改造；
（2）利用編程控制器、驅(qū)動(dòng)器、程序指令等，實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)同步控制，并配置雙回路行程檢測(cè)模塊，利用行程開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確反映隔離分（合）到位，控制器接入原設(shè)備保護(hù)器冗余備用開(kāi)入、開(kāi)出回路，實(shí)現(xiàn)隔離手車電動(dòng)控制；
（3）在設(shè)備內(nèi)腔安裝高清攝像模組，實(shí)時(shí)監(jiān)控操作全過(guò)程，做到操作可視化，內(nèi)部視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸至分站及地面監(jiān)控中心；
（4）控制電源引自變電所后備電源，同時(shí)保留原有手動(dòng)操作功能，在控制電源停電的情況下，可以手動(dòng)分合隔離，保證設(shè)備正常送電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)手動(dòng)兼容；
（5）在變電所配備集音視頻智能分析、紅外熱成像、復(fù)雜氣體、溫度傳感檢測(cè)、異物識(shí)別安全避障、數(shù)據(jù)智能診斷分析技術(shù)于一體的智能巡檢機(jī)器人，配合電力監(jiān)控系統(tǒng)輔助不間斷監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，自動(dòng)往復(fù)巡檢，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程操作，供電系統(tǒng)多元智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人變電所智能聯(lián)動(dòng)控制。
電動(dòng)隔離推進(jìn)機(jī)構(gòu)
雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)電路
電動(dòng)隔離分?jǐn)嘁暯?
電動(dòng)隔離地面遠(yuǎn)程視角
機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)操作
5.操作流程
（1）變電所高壓開(kāi)關(guān)需要停（送）電時(shí)，可地面遠(yuǎn)程停（送）電操作開(kāi)關(guān)分?jǐn)嚯娫?，必要時(shí)可遠(yuǎn)程操作退出（推進(jìn)）隔離手車，人員不必到現(xiàn)場(chǎng)操作隔離手車。
（2）變電所高壓開(kāi)關(guān)操作過(guò)程，既可以通過(guò)視頻實(shí)時(shí)觀察斷路器手車操作過(guò)程，又可以在操作前后起到對(duì)斷路器分段狀態(tài)的安全確認(rèn)。
（3）變電所饋出線路有檢修任務(wù)時(shí)，變電所人員不必到親自到現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備，既可通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部攝像頭確認(rèn)斷路器手車分?jǐn)酄顟B(tài)，又可通過(guò)輔助機(jī)器人準(zhǔn)確到達(dá)檢修線路的高壓開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行二次確認(rèn)，起到雙保險(xiǎn)的作用。
（4）設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，智能巡檢機(jī)器人可以24h不間斷對(duì)變電所內(nèi)設(shè)備進(jìn)行全面、安全、可靠地巡視檢查，替代人工巡檢，減輕巡檢人員工作量。
（5）機(jī)器人巡檢準(zhǔn)確反饋設(shè)備運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可及時(shí)預(yù)警告警，提醒地面監(jiān)控中心值班人員，從而通知變電所巡檢人員立即到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題，從而優(yōu)化人員配置。
三、應(yīng)用效果
該項(xiàng)目在原有變電所高壓開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上進(jìn)行電動(dòng)隔離改造，運(yùn)行后人員可以遠(yuǎn)程進(jìn)行“一鍵式”操作，做到了操作可視化，減少了變電所巡檢人員操作的人力成本，隔離運(yùn)行平穩(wěn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備停送電操作效率；實(shí)施機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)后，可以替代原有巡檢人員人工巡檢，減少了人力成本，提高了無(wú)人值守變電所智能化程度，達(dá)到與電力監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制效果，提高了設(shè)備智能化程度。
該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)改造避免了新購(gòu)智能化控制高壓開(kāi)關(guān)，間接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益320萬(wàn)元（按照每臺(tái)10萬(wàn)元計(jì)算，共計(jì)32臺(tái)）。同時(shí)配備機(jī)器人輔助巡檢，大大提高了人員工效，節(jié)約了人力成本約32.4萬(wàn)元（按照每天三班，每人每月9000元計(jì)算）。
四、推廣價(jià)值
該項(xiàng)目在傳統(tǒng)手動(dòng)隔離方式下提出了電動(dòng)化改造的方案，并配套安裝高清攝像模組，既達(dá)到了電動(dòng)遠(yuǎn)程操作，又實(shí)現(xiàn)了操作全過(guò)程可視化，研究形成了電力監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)，提高了智能供電水平。可應(yīng)用于類似煤礦井下使用傳統(tǒng)手動(dòng)隔離方式的高壓開(kāi)關(guān)的變電所、配電點(diǎn)的改造。
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