变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人制造技术

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。本实用新型专利技术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。

Change operation robot for protection fixed value of switchgear in Substation

In the substation indoor switch cabinet protection fixed value change operation robot, including mobile platform, industrial camera, field control cabinet, remote monitor and control host. The mobile platform through the base installation of multi joint mechanical arm, one end of the multi joint mechanical arm mounted on the base through the first joint mechanism, the multi joint mechanical arm is installed at the other end of the second joint mechanism of a mechanical hand, the manipulator is installed on the industrial camera, the first joint mechanism is connected with the motion control module. The field control cabinet is equipped with an embedded processor and a PLC controller. The embedded processor is connected with the industrial camera, and the PLC controller connects with the motion control module and remotely monitors the host computer. The utility model relates to an operation robot for protecting and setting the indoor switchgear of a substation. Instead of manual operation, the robot can perform routine operations on the switchgear and reduce the number of operators. In the case of equipment failure, the robot can replace manual operation, provide image reference information for accident processing, and reduce the security risk.

【技术实现步骤摘要】
变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术中开关柜巡视机器人的不足，本技术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。本技术采取的技术方案为：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。本技术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为本技术的结构示意图。图2为本技术的远程监控主机结构示意图。图3为本技术的现场控制柜结构示意图。图4为本技术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。本技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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），其特征在于：移动平台（1）通过基座（5）安装有多关节机械手臂（6），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）；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）。

【技术特征摘要】
1.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），其特征在于：移动平台（1）通过基座（5）安装有多关节机械手臂（6），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）；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）。2.根据权利要求1所述变电站室内开关柜保护定值更改操作机器人，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜久钧，
申请(专利权)人：湖北南邦创电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42