电力机器人技术研究与应用PPT

电力机器人技术研究与应用王海鹏国家电网公司电力机器人技术实验室1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用电力机器人研究历程1999年---在国内率先开展“高压带电作业机器人”研究。历程高压带电作业机器人技术成果验收会历程带鳍片的热交换管道检测机器人变电站巡检机器人电力机器人研究历程历程2004年---被山东省科技厅命名为山东省电力智能机器人工程技术研究中心。山东省电力智能机器人工程技术研究中心电力机器人研究历程历程2005年---国内首台“变电站设备巡检机器人”在500kV长清变电站投运。国内首台投运变电站巡检机器人重要媒体报道电力机器人研究历程历程2007年---电力机器人实验室被国家电网公司命名为重点实验室国家电网公司电力机器人重点实验室建立重点实验室仪式电力机器人研究历程2011年---被山东省科技厅批准成立山东省中加电力机器人合作研究中心，开展输电线路巡检机器人技术合作。山东省中加电力机器人合作研究中心与加拿大魁北克水电公司开展技术合作电力机器人研究历程历程历程2012年---与韩国电力公司开展绝缘子串检测机器人技术合作。与韩国电力公司的联合研究工作工作交流电力机器人研究历程历程2013年---被国家电网公司命名为科技攻关团队。国家电网公司科技攻关团队电力机器人研究历程历程2014年---取得“民用无人驾驶航空器系统驾驶员训练机构合格证”，具备无人机驾驶员培训资质。民用无人驾驶航空器系统驾驶员训练机构证书训练用机场电力机器人研究历程历程2015年---机器人及自动化设备检测中心获得CNAS-中国合格评定国家认可委员会实验室认可资质。机器人及自动化设备检测中心CNAS认可证书电力机器人研究历程历程2016年---2016年11月，成功设立CIGREB3.47“机器人在变电站中的应用”新工作组，机器人标准国际化取得实质性进展。电力机器人研究历程1.电力机器人研究历程2.变电站巡检作业机器人3.架空输电线路无人机巡检系统4.架空输电线路带电维护机器人5.电缆隧道巡检机器人6.架空配电线路带电作业机器人7.电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用变电站巡检作业机器人研究背景关键技术-系列化机器人变电站巡检作业机器人关键技术–基于激光和视觉融合的定位导航技术变电站巡检作业机器人关键技术-复杂环境下的识别定位技术变电站巡检作业机器人关键技术-刀闸开关及仪表读数识别技术变电站巡检作业机器人关键技术-设备状态分析预警技术变电站巡检作业机器人三相对比外观异常温度异常灰度化均衡化块分析神经网络憎水性等级关键技术-基于图像的绝缘子憎水性检测技术变电站巡检作业机器人研究成果-变电站智能机器人巡检系统变电站巡检作业机器人n全自主、本地或远方遥控模式。n数据分析与决策支持辅冲机器人高压清洗车主冲机器人手持遥控端研究成果-变电站设备带电水冲洗机器人系统n变电站巡检作业机器人特高频传感器超声传感器地电波传感器研究成果-变电站设备局放检测机器人系统变电站巡检作业机器人研究成果-换流站阀厅检测机器人系统变电站巡检作业机器人应用情况变电站巡检作业机器人n已成功推广变电站巡检机器人400余台，覆盖范围包括山东、浙江、四川、陕西、广东、辽宁、内蒙古等在内的全国29个省、自治区和直辖市的500余所变电站及换流站。变电站巡检作业机器人应用情况n2016年对117处设备缺陷进行了及时预警。n提升无人值守变电站集中监控水平和应急响应速度1.国网山东省电力公司电力机器人研究历程2.变电站巡检作业机器人3.架空输电线路无人机巡检系统4.架空输电线路带电维护机器人5.电缆隧道巡检机器人6.架空配电线路带电作业机器人7.电动汽车电池更换机器人二、电力机器人技术研究与应用29主观因素影响劳动强度大成本高，风险大检测区域受限检测区域受限架空输电线路无人机巡检系统研究背景-人工巡检与有人机巡检模式1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用无人机已成为输电线路巡检的发展方向架空输电线路无人机巡检系统关键技术-无人机作业平台FixedwingUAVscanningoftransformlinechannel负载大，运行时间长长距离输电线路巡检单塔细致巡检固定翼线路巡检架空输电线路无人机巡检系统ZN-2中型无人机直升机平台旋翼无人机平台关键技术-小型化毫米波雷达的无人机避障系统架空输电线路无人机巡检系统关键技术-光电吊舱与巡检数据自动采集图像自动采集增稳功能任务设备实现了对杆塔设备的自动引导、对杆塔的自动拍照和沿线路跟踪飞行实现了飞机悬停过程中稳定清晰的获取设备图像可携带可见光摄像机、照相机、红外热像仪等检测设备架空输电线路无人机巡检系统关键技术-输电线路设备缺陷自动诊断Ø设备自动识别Ø设备缺陷自动诊断特征提取深度学习感知聚类绝缘子掉片：片与片之间的距离特征杆塔鸟巢：鸟巢区域线性斜率的分布特征导线断股：导线的宽度特征的突变架空输电线路无人机巡检系统关键技术-输电线路设备缺陷自动诊断杆塔识别线路识别防震锤识别防震锤诊断鸟巢诊断绝缘子损伤架空输电线路无人机巡检系统Ø可实现巡检流程的标准化管控Ø巡检资源的精益化管理与调度Ø海量巡检结果数据的挖掘与分析.研究成果-无人机巡检集中管控系统架空输电线路无人机巡检系统巡检资源调度飞行任务执行巡检现场监控省级无人机管控缺陷自动诊断与标注研究成果-无人机巡检集中管控系统架空输电线路无人机巡检系统研究成果架空输电线路无人机巡检系统发布国网企业标准3项，行业标准2项；输电线路无人直升机智能巡检系统获2011年国家电网公司科技进步一等奖应用情况架空输电线路无人机巡检系统•500kV川泰I、II号线•500kV济韶线跨黄河段•±660kV银东直流线路邹平段验收作业……应用情况架空输电线路无人机巡检系统截止到2016年底，应用小型旋翼无人机巡检5951基杆塔，累计1993.56公里，发现缺陷1271处；应用固定翼无人机巡检974基杆塔，累计383.28公里，发现缺陷32处。1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用n防止因线路故障导致的大面积停电事故始终是电网运维工作的重中之重。n采用架空输电线路机器人进行线路维护作业具有无可替代的优越性。研究背景架空输电线路带电维护机器人n地线移动作业平台n分裂导线移动作业n瓷质绝缘子串移动作业关键技术-移动越障技术研究架空输电线路带电维护机器人n作业机械臂及作业工具•断股修补•异物清理•螺栓紧固n航标球装卸作业工具关键技术-机器人带电作业技术研究架空输电线路带电维护机器人可见光检测红外检测漏磁检测涡流检测X光检测关键技术-输电线路检测技术研究架空输电线路带电维护机器人可见光检测憎水性检测绝缘电阻检测分布电压检测关键技术-绝缘子串检测技术研究架空输电线路带电维护机器人n线路检测作业机器人航标球装卸机器人线路巡检机器人线路检修机器人研究成果架空输电线路带电维护机器人n绝缘子串检测机器人研究成果瓷质绝缘子串检测机器人架空输电线路带电维护机器人n线路巡检机器人在500kV华德线的应用现场应用实时视频应用情况架空输电线路带电维护机器人n线路作业机器人在500kV崂阳线的应用现场应用实时视频应用情况架空输电线路带电维护机器人n绝缘子串检测机器人在±660kV银东直流线路的应用现场应用实时视频检测数据应用情况架空输电线路带电维护机器人1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用n国内许多城市相继采用地下隧道电缆传输电能，电缆及隧道设备的维护问题变得越发重要。电缆隧道巡检机器人研究背景电缆隧道n传统的巡检采用人工巡视和定点电力监控系统相结合方式研究背景人工巡视固定点监控电缆隧道巡检机器人n电缆隧道巡检机器人采用基于轨道的运动方式n多种类型的传感器可通过标准化的接口与机器人本体连接关键技术-基于轨道的移动机器人平台设计电缆隧道巡检机器人电缆隧道巡检机器人n光纤将覆盖隧道局部区域无线接入点进行互联关键技术-基于无线和光纤混合组网的隧道内远程通讯无线和光纤混合通信网络电缆隧道巡检机器人n利用数据融合技术，实现机器人隧道内精确定位关键技术-基于射频识别的隧道内精确导航技术隧道精确定位电缆隧道巡检机器人红外热成像可见光图像n机器人运行时，远程监控系统可同时对采集的视频图像进行模式识别处理关键技术-基于模式识别的非接触检测技术非接触检测电缆隧道巡检机器人机器人本体顶装轨道可见光摄像机红外热像仪全方位云台n经过多年的研究实践，国网山东电力已经推出了实用化电缆隧道检测机器人系统。研究成果电缆隧道巡检机器人n电缆隧道巡检机器人已在国网山东济南供电公司投入运行，实现了对电缆及相关设备的全自动检测。应用情况可见光图像红外热成像电缆隧道巡检机器人1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用架空配电线路带电作业机器人传统带电作业劳动强度大，存在安全隐患。利用机器人进行带电作业是解决上述问题的重要手段。研究背景主手从手主从式液压机械臂关键技术-主从式液压机械臂研究架空配电线路带电作业机器人主从式液压机械臂原理图关键技术-主从式液压机械臂研究架空配电线路带电作业机器人机器人专用剥皮器关键技术-系列化智能工具设计架空配电线路带电作业机器人电动扳手关键技术-系列化智能工具设计架空配电线路带电作业机器人机器人多重绝缘防护系统关键技术-绝缘防护系统设计架空配电线路带电作业机器人电机驱动带电作业机器人研究成果-配网带电作业机器人架空配电线路带电作业机器人液压驱动带电作业机器人研究成果-配网带电作业机器人架空配电线路带电作业机器人2011年10月，带电作业机器人在国网山西省电力公司运行。2015年4月，带电作业机器人在贵州电力公司现场作业。应用情况架空配电线路带电作业机器人1.电力机器人研究历程u变电站巡检作业机器人u架空输电线路无人机巡检系统u架空输电线路带电维护机器人u电缆隧道巡检机器人u架空配电线路带电作业机器人u电动汽车电池更换机器人电力机器人技术研究与应用发展电动汽车是提高汽车产业竞争力、保障能源安全和发展低碳经济的重要途径。电池更换模式提高了电动汽车使用的使用效率，克服了电动汽车充电时间长、行驶里程短的问题。研究背景电动汽车电池更换机器人电动汽车电池更换机器人【充电技术方案】充电时间长【循环式换电方案】占地面积大【单箱电池箱更换方案】【四箱电池箱更换方案】换电时间长结构易形变故障率高研究背景整体外观设计电动汽车电池更换机器人关键技术关键机构设计电动汽车电池更换机器人旋转结构伸叉机构俯仰机构推手机构关键技术换电机器人控制技术电动汽车电池更换机器人关键技术换电机器人多轴联动冲突检测控制技术电动汽车电池更换机器人关键技术换电机器人姿态调整控制技术电动汽车电池更换机器人关键技术换电流程图电动汽车电池更换机器人关键技术电动汽车电池更换机器人申请的国际专利PCT/CN2011/001920PCT/CN2012/000518PCT/CN2013/076054研究成果电动汽车电池更换机器人第一代换电机器人山东临沂应用情况电动汽车电池更换机器人第二代换电机器人山西五台山、侯马，山东烟台、日照应用情况通过10余年的努力，研发出了在输、变、配、用等领域的系列化的电力机器人，为电网安全运行提供了重要技术手段。未来，将在机器