導(dǎo)語：井下變電所高壓開關(guān)電動隔離改造與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動技術(shù)主要應(yīng)用于煤礦等地下作業(yè)環(huán)境。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《井下變電所高壓開關(guān)電動隔離改造與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動技術(shù)》具有高壓開關(guān)電動隔離改造、機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動、安全性和效率的特點(diǎn)，通過更先進(jìn)的算法和傳感器技術(shù)，機(jī)器人和高壓開關(guān)系統(tǒng)會更加智能和自適應(yīng)，更好地應(yīng)對各種復(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)無人值守，但傳統(tǒng)10kV高壓開關(guān)隔離手車仍采用機(jī)械手動推進(jìn)方式，設(shè)備在檢修維護(hù)時，仍需要工人現(xiàn)場對斷路器手動退出，進(jìn)行手動“分合閘”，無法實(shí)現(xiàn)變電所真正意義的“無人化”；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；傳統(tǒng)變電所人工巡檢方式占用大量人力資源，勞動強(qiáng)度大，工作效率低；人工巡檢質(zhì)量參差不齊，無法做到24h不間斷巡檢，有空檔期，人工巡檢數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確、及時地反饋。
二、研究內(nèi)容
1.技術(shù)方案
在不改變隔爆性能的基礎(chǔ)上，對井下變電所原有高壓開關(guān)隔離手車電動改造，解決井下無人值守變電所傳統(tǒng)高壓開關(guān)隔離手車無法電動操作、隔離分?jǐn)嗖豢梢?、無法遠(yuǎn)程可視化操作等問題，同時配備機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同聯(lián)動，替代人工現(xiàn)場就地操作設(shè)備，助力礦井無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
主要由高壓開關(guān)電動隔離和輔助巡檢機(jī)器人組成。
電動隔離裝置包括電動推進(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
通過對變電所高壓開關(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推進(jìn)裝置，實(shí)現(xiàn)隔離手車自動、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)控操作全過程，通過網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸至分站及地面監(jiān)控中心。同時在變電所配備智能巡檢機(jī)器人，具備智能識別、環(huán)境監(jiān)測、紅外測溫、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，進(jìn)一步提高井下無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)成的電動推進(jìn)機(jī)構(gòu)，利用一體式雙側(cè)電機(jī)同步驅(qū)動技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手動推進(jìn)電動化的改造；
（2）利用編程控制器、驅(qū)動器、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模塊，利用行程開關(guān)準(zhǔn)確反映隔離分（合）到位，控制器接入原設(shè)備保護(hù)器冗余備用開入、開出回路，實(shí)現(xiàn)隔離手車電動控制；
（3）在設(shè)備內(nèi)腔安裝高清攝像模組，實(shí)時監(jiān)控操作全過程，做到操作可視化，內(nèi)部視頻信號通過網(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，同時保留原有手動操作功能，在控制電源停電的情況下，可以手動分合隔離，保證設(shè)備正常送電，實(shí)現(xiàn)電動手動兼容；
（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、異物識別安全避障、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)動操作，實(shí)現(xiàn)井下無人變電所智能聯(lián)動控制。
電動隔離推進(jìn)機(jī)構(gòu)
雙電機(jī)同步驅(qū)動電路
電動隔離分?jǐn)嘁暯?
電動隔離地面遠(yuǎn)程視角
機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動操作
5.操作流程
（1）變電所高壓開關(guān)需要停（送）電時，可地面遠(yuǎn)程停（送）電操作開關(guān)分?jǐn)嚯娫?，必要時可遠(yuǎn)程操作退出（推進(jìn)）隔離手車，人員不必到現(xiàn)場操作隔離手車。
（2）變電所高壓開關(guān)操作過程，既可以通過視頻實(shí)時觀察斷路器手車操作過程，又可以在操作前后起到對斷路器分段狀態(tài)的安全確認(rèn)。
（3）變電所饋出線路有檢修任務(wù)時，變電所人員不必到親自到現(xiàn)場操作設(shè)備，既可通過高壓開關(guān)內(nèi)部攝像頭確認(rèn)斷路器手車分?jǐn)酄顟B(tài)，又可通過輔助機(jī)器人準(zhǔn)確到達(dá)檢修線路的高壓開關(guān)位置進(jìn)行二次確認(rèn)，起到雙保險的作用。
（4）設(shè)備正常運(yùn)行時，智能巡檢機(jī)器人可以24h不間斷對變電所內(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)異常時可及時預(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)場處理問題，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關(guān)基礎(chǔ)上進(jìn)行電動隔離改造，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)改造避免了新購智能化控制高壓開關(guān)，間接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益320萬元（按照每臺10萬元計(jì)算，共計(jì)32臺）。同時配備機(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32.4萬元（按照每天三班，每人每月9000元計(jì)算）。
四、推廣價值
該項(xiàng)目在傳統(tǒng)手動隔離方式下提出了電動化改造的方案，并配套安裝高清攝像模組，既達(dá)到了電動遠(yuǎn)程操作，又實(shí)現(xiàn)了操作全過程可視化，研究形成了電力監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動技術(shù)，提高了智能供電水平?？蓱?yīng)用于類似煤礦井下使用傳統(tǒng)手動隔離方式的高壓開關(guān)的變電所、配電點(diǎn)的改造。
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