基于調(diào)控一體化電力大數(shù)據(jù)的電力調(diào)度機(jī)器人設(shè)計(jì)

張效

摘 要：科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展加速我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，使得我國(guó)人們的生活水平有了質(zhì)的飛躍。在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，電力企業(yè)也從自動(dòng)化發(fā)展到智慧化，從人工決策發(fā)展到機(jī)器決策，滿足了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求。在配網(wǎng)智慧化建設(shè)過(guò)程中，如何使發(fā)電設(shè)備運(yùn)行管理更加有效、安全、可控，如何使發(fā)電設(shè)備巡檢質(zhì)量得到提高，并且降低員工工作強(qiáng)度，為經(jīng)營(yíng)管理者提供生產(chǎn)設(shè)備檢修預(yù)測(cè)、狀態(tài)評(píng)估與決策規(guī)劃的可靠根據(jù)，是現(xiàn)在需要解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：調(diào)控一體化電力大數(shù)據(jù);電力調(diào)度機(jī)器人設(shè)計(jì)

引言

時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展加速我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，同時(shí)對(duì)于基礎(chǔ)能源的需求也是越來(lái)越大。隨著人工智能的發(fā)展，智能調(diào)控的概念逐漸發(fā)展并成熟，在此背景下，電網(wǎng)調(diào)控應(yīng)具有自愈、交互、優(yōu)化、預(yù)測(cè)、協(xié)同和安全等特征。而電網(wǎng)調(diào)控是電網(wǎng)中重要一環(huán)節(jié)，對(duì)于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。目前，特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)逐漸形成，人工調(diào)度任務(wù)煩瑣、壓力大，而電力調(diào)控機(jī)器人能夠應(yīng)用面向大電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)控運(yùn)行人工智能技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知、故障分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和立體展示等，還可協(xié)助人工調(diào)度開展倒閘操作、異常報(bào)警、發(fā)電計(jì)劃調(diào)整和電力業(yè)務(wù)信息統(tǒng)計(jì)等工作，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電力調(diào)度機(jī)器人主要包括地面控制站、調(diào)度機(jī)器人本體和能源在線補(bǔ)給裝置。機(jī)器人本體通過(guò)一個(gè)調(diào)度作業(yè)箱體和兩個(gè)滑輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，滑輪機(jī)構(gòu)能夠使機(jī)器人行走在架空地線中，在滑輪結(jié)構(gòu)中設(shè)置兩對(duì)抓爪，在穿越障礙物的時(shí)候都是根據(jù)此抓爪實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人箱體中包括PLC控制器、高速球攝像頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、4G視頻模塊。高速球攝像頭能夠?qū)崿F(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(tái)中傳輸，操作人員能夠?qū)崟r(shí)觀看，并且對(duì)備案保存。機(jī)器人還能夠360°旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。地面控制站能夠遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，機(jī)器人的高速球形攝像機(jī)所拍攝輸電設(shè)施圖片能夠在地面工作站中實(shí)時(shí)傳輸，方便處理和存儲(chǔ)，在出現(xiàn)意外時(shí)能夠利用地面工作站向工作人員發(fā)送信息。

2機(jī)器視覺智能算法

機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，具有重要的戰(zhàn)略意義。機(jī)器視覺是自動(dòng)獲得目標(biāo)圖像，分析處理圖像特征，分析結(jié)果，獲得目標(biāo)知識(shí)并做出決定的系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)試技術(shù)是機(jī)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)的過(guò)程。機(jī)器視覺的研究的目的，主要是在圖像排列中，與相機(jī)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)相比，提供后續(xù)目標(biāo)提取和追蹤具有說(shuō)服力的數(shù)據(jù)源，機(jī)器視覺算法是一般以特定的應(yīng)用場(chǎng)景為對(duì)象，目前還沒(méi)有適用于任何情況的通用算法。也就是說(shuō)，所有的機(jī)器視覺算法都有自己的適用范圍。

3實(shí)時(shí)預(yù)警分析模塊

實(shí)時(shí)預(yù)警功能是建立在調(diào)控端海量的數(shù)據(jù)信息有機(jī)結(jié)合、大數(shù)據(jù)變成熟數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在事故發(fā)生之前，將采集到的各類設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，引用調(diào)度員在線安全分析結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警的功能。該功能可對(duì)異常越限等非正常運(yùn)行信息進(jìn)行全時(shí)態(tài)線性發(fā)展預(yù)演，對(duì)可能引起電網(wǎng)不滿足安全穩(wěn)定校核的，調(diào)控機(jī)器人可在第一時(shí)刻提醒調(diào)控人員采取相應(yīng)的措施或啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案等相關(guān)措施進(jìn)行控制，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4大數(shù)據(jù)技術(shù)與UPIoT的無(wú)縫結(jié)合

UPIoT中的各種智能電力終端設(shè)備既是數(shù)據(jù)的“生產(chǎn)者”，又是數(shù)據(jù)的“消費(fèi)者”。憑借大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計(jì)算、人工智能深度學(xué)習(xí)的交叉融合，可以使上述提到的問(wèn)題得到妥善解決。一方面，設(shè)備終端傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)區(qū)塊除了和大數(shù)據(jù)庫(kù)直接相連，數(shù)據(jù)區(qū)塊之間同樣有信息交互，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的備份，規(guī)避了中心數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成重大影響。另一方面，每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊具有自主性，并且這些終端節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)有完整的數(shù)據(jù)鏈，再結(jié)合其底層計(jì)算能力，可分擔(dān)原來(lái)發(fā)送給大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心節(jié)點(diǎn)的某些服務(wù)請(qǐng)求任務(wù)，如模糊處理和云計(jì)算，在很大程度上緩解了中心數(shù)據(jù)庫(kù)的算力與存儲(chǔ)負(fù)荷。最后，UPIoT數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行加密處理，每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊都具有唯一的身份地址，這樣使數(shù)據(jù)共享時(shí)的安全性得到了很大提升。并且大數(shù)據(jù)中心還建立了數(shù)據(jù)生產(chǎn)者到消費(fèi)者之間的映射關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備端與消費(fèi)者之間的實(shí)時(shí)雙向追溯驗(yàn)證，有助于打破數(shù)據(jù)壁壘，使政務(wù)服務(wù)平臺(tái)與企業(yè)應(yīng)用信息橫向聯(lián)通、數(shù)據(jù)共享，提升多方協(xié)同合作的能力。

5智能運(yùn)行評(píng)估

調(diào)度監(jiān)控與調(diào)度計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度、調(diào)度自動(dòng)化、設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)維、通信等專業(yè)都有業(yè)務(wù)交集，業(yè)務(wù)流程鏈條長(zhǎng)，故在調(diào)控運(yùn)行時(shí)會(huì)受到多種因素的影響。電力調(diào)控機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些因素進(jìn)行綜合性的分析評(píng)估，通過(guò)評(píng)估結(jié)果，給調(diào)控人員一個(gè)直觀的建議結(jié)果，輔助調(diào)控人員及時(shí)采取控制措施，從而提升精益化運(yùn)行水平，更好地適應(yīng)新運(yùn)行體系下調(diào)控業(yè)務(wù)開展。同時(shí)，電力調(diào)控機(jī)器人的評(píng)估體系還可達(dá)到督促設(shè)備操作、異常、缺陷閉環(huán)管理的目的。

6無(wú)線充電技術(shù)

電力調(diào)度機(jī)器人通常采用接觸式方式進(jìn)行充電，該充電方式對(duì)充電接口質(zhì)量、機(jī)器人導(dǎo)航能力要求較高，需要建造單獨(dú)的充電室。調(diào)度機(jī)器人目前配置電池的充電時(shí)間為8h，滿電狀態(tài)下只能連續(xù)工作6h。在500kV變電站，調(diào)度機(jī)器人對(duì)全站設(shè)備完成1次巡檢需要3天，滿足不了實(shí)際要求。應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的中功率無(wú)線充電技術(shù)為電磁感應(yīng)式，利用初級(jí)線圈和次級(jí)線圈在空氣中的耦合進(jìn)行能量傳輸，充電功率為50-1000W。機(jī)器人無(wú)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(nèi)，接收端安裝在機(jī)器人底部，充電基座埋設(shè)于機(jī)器人巡檢道路下。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到調(diào)度機(jī)器人電量不足時(shí)，就近選擇無(wú)線充電基座，當(dāng)機(jī)器人靠近充電基座時(shí)，開啟充電模式，充電完成后繼續(xù)開展調(diào)度作業(yè)。

結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)與調(diào)控一體化的整合應(yīng)通過(guò)對(duì)電力調(diào)度機(jī)器人的設(shè)計(jì)，可以減輕傳統(tǒng)人工調(diào)度的壓力，提高調(diào)控一體化的操作智能化水平，實(shí)現(xiàn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧強(qiáng)，戚曉耀，何光宇.智能電網(wǎng)與智能廣域機(jī)器人[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（10）：15.

[2]張曉華，馮長(zhǎng)有，王永明，等.電網(wǎng)調(diào)控機(jī)器人設(shè)計(jì)思路[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2019，43（13）：18.

[3]張海龍，魯守銀，劉延興，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力機(jī)器人中的研究與應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2008（3）：112-114.

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