基于調控一體化電力大數(shù)據的電力調度機器人設計

張效

摘 要：科學技術的快速發(fā)展加速我國電力行業(yè)的發(fā)展進程，使得我國人們的生活水平有了質的飛躍。在大數(shù)據、人工智能等技術不斷發(fā)展的過程中，電力企業(yè)也從自動化發(fā)展到智慧化，從人工決策發(fā)展到機器決策，滿足了現(xiàn)代社會發(fā)展需求。在配網智慧化建設過程中，如何使發(fā)電設備運行管理更加有效、安全、可控，如何使發(fā)電設備巡檢質量得到提高，并且降低員工工作強度，為經營管理者提供生產設備檢修預測、狀態(tài)評估與決策規(guī)劃的可靠根據，是現(xiàn)在需要解決的問題。

關鍵詞：調控一體化電力大數(shù)據;電力調度機器人設計

引言

時代的進步，科技的發(fā)展加速我國各行業(yè)的發(fā)展進程，同時對于基礎能源的需求也是越來越大。隨著人工智能的發(fā)展，智能調控的概念逐漸發(fā)展并成熟，在此背景下，電網調控應具有自愈、交互、優(yōu)化、預測、協(xié)同和安全等特征。而電網調控是電網中重要一環(huán)節(jié)，對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行至關重要。目前，特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)逐漸形成，人工調度任務煩瑣、壓力大，而電力調控機器人能夠應用面向大電網的實時調控運行人工智能技術，對電網實現(xiàn)實時感知、故障分析、風險評估和立體展示等，還可協(xié)助人工調度開展倒閘操作、異常報警、發(fā)電計劃調整和電力業(yè)務信息統(tǒng)計等工作，具有較高的實用價值。

1機器人結構設計

電力調度機器人主要包括地面控制站、調度機器人本體和能源在線補給裝置。機器人本體通過一個調度作業(yè)箱體和兩個滑輪機構構成，滑輪機構能夠使機器人行走在架空地線中，在滑輪結構中設置兩對抓爪，在穿越障礙物的時候都是根據此抓爪實現(xiàn)。機器人箱體中包括PLC控制器、高速球攝像頭、電機驅動器、4G視頻模塊。高速球攝像頭能夠實現(xiàn)高壓輸電線、絕緣體、基塔、金具的成像，利用微波圖像傳輸系統(tǒng)在地面控制平臺中傳輸，操作人員能夠實時觀看，并且對備案保存。機器人還能夠360°旋轉，從而對目標進行跟蹤。地面控制站能夠遠程控制機器人，機器人的高速球形攝像機所拍攝輸電設施圖片能夠在地面工作站中實時傳輸，方便處理和存儲，在出現(xiàn)意外時能夠利用地面工作站向工作人員發(fā)送信息。

2機器視覺智能算法

機器人技術及其應用已經成為科學技術和工業(yè)發(fā)展的必經之路，具有重要的戰(zhàn)略意義。機器視覺是自動獲得目標圖像，分析處理圖像特征，分析結果，獲得目標知識并做出決定的系統(tǒng)，運動目標測試技術是機器視覺系統(tǒng)的功能之一，這是序列化圖像變化區(qū)域檢查和從背景圖像中提取運動目標的過程。機器視覺的研究的目的，主要是在圖像排列中，與相機運動的目標相比，提供后續(xù)目標提取和追蹤具有說服力的數(shù)據源，機器視覺算法是一般以特定的應用場景為對象，目前還沒有適用于任何情況的通用算法。也就是說，所有的機器視覺算法都有自己的適用范圍。

3實時預警分析模塊

實時預警功能是建立在調控端海量的數(shù)據信息有機結合、大數(shù)據變成熟數(shù)據的基礎上，在事故發(fā)生之前，將采集到的各類設備運行數(shù)據進行動態(tài)模擬，引用調度員在線安全分析結果，并根據結果進行預警的功能。該功能可對異常越限等非正常運行信息進行全時態(tài)線性發(fā)展預演，對可能引起電網不滿足安全穩(wěn)定校核的，調控機器人可在第一時刻提醒調控人員采取相應的措施或啟動應急預案等相關措施進行控制，保證電網的穩(wěn)定運行。

4大數(shù)據技術與UPIoT的無縫結合

UPIoT中的各種智能電力終端設備既是數(shù)據的“生產者”，又是數(shù)據的“消費者”。憑借大數(shù)據技術與云計算、人工智能深度學習的交叉融合，可以使上述提到的問題得到妥善解決。一方面，設備終端傳感器產生的數(shù)據區(qū)塊除了和大數(shù)據庫直接相連，數(shù)據區(qū)塊之間同樣有信息交互，實現(xiàn)了數(shù)據的備份，規(guī)避了中心數(shù)據庫出現(xiàn)故障時對整個網絡造成重大影響。另一方面，每個數(shù)據區(qū)塊具有自主性，并且這些終端節(jié)點中存儲有完整的數(shù)據鏈，再結合其底層計算能力，可分擔原來發(fā)送給大數(shù)據存儲中心節(jié)點的某些服務請求任務，如模糊處理和云計算，在很大程度上緩解了中心數(shù)據庫的算力與存儲負荷。最后，UPIoT數(shù)據庫對每個數(shù)據區(qū)塊的數(shù)據存儲進行加密處理，每個數(shù)據區(qū)塊都具有唯一的身份地址，這樣使數(shù)據共享時的安全性得到了很大提升。并且大數(shù)據中心還建立了數(shù)據生產者到消費者之間的映射關系，可以實現(xiàn)智能設備端與消費者之間的實時雙向追溯驗證，有助于打破數(shù)據壁壘，使政務服務平臺與企業(yè)應用信息橫向聯(lián)通、數(shù)據共享，提升多方協(xié)同合作的能力。

5智能運行評估

調度監(jiān)控與調度計劃、實時調度、調度自動化、設備監(jiān)控、設備運維、通信等專業(yè)都有業(yè)務交集，業(yè)務流程鏈條長，故在調控運行時會受到多種因素的影響。電力調控機器人可實現(xiàn)對這些因素進行綜合性的分析評估，通過評估結果，給調控人員一個直觀的建議結果，輔助調控人員及時采取控制措施，從而提升精益化運行水平，更好地適應新運行體系下調控業(yè)務開展。同時，電力調控機器人的評估體系還可達到督促設備操作、異常、缺陷閉環(huán)管理的目的。

6無線充電技術

電力調度機器人通常采用接觸式方式進行充電，該充電方式對充電接口質量、機器人導航能力要求較高，需要建造單獨的充電室。調度機器人目前配置電池的充電時間為8h，滿電狀態(tài)下只能連續(xù)工作6h。在500kV變電站，調度機器人對全站設備完成1次巡檢需要3天，滿足不了實際要求。應用于機器人領域的中功率無線充電技術為電磁感應式，利用初級線圈和次級線圈在空氣中的耦合進行能量傳輸，充電功率為50-1000W。機器人無線充電裝置由發(fā)射端和接收端兩大部分組成，發(fā)射端位于充電基座內，接收端安裝在機器人底部，充電基座埋設于機器人巡檢道路下。當系統(tǒng)檢測到調度機器人電量不足時，就近選擇無線充電基座，當機器人靠近充電基座時，開啟充電模式，充電完成后繼續(xù)開展調度作業(yè)。

結語

大數(shù)據與調控一體化的整合應通過對電力調度機器人的設計，可以減輕傳統(tǒng)人工調度的壓力，提高調控一體化的操作智能化水平，實現(xiàn)用。

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