導語：井下變電所高壓開關電動隔離改造與機器人協(xié)同聯(lián)動技術主要應用于煤礦等地下作業(yè)環(huán)境。本期轉化果平臺推薦的《井下變電所高壓開關電動隔離改造與機器人協(xié)同聯(lián)動技術》具有高壓開關電動隔離改造、機器人協(xié)同聯(lián)動、安全性和效率的特點，通過更先進的算法和傳感器技術，機器人和高壓開關系統(tǒng)會更加智能和自適應，更好地應對各種復雜的井下環(huán)境。
一、研究背景
某煤礦井下變電所已實現(xiàn)無人值守，但傳統(tǒng)10kV高壓開關隔離手車仍采用機械手動推進方式，設備在檢修維護時，仍需要工人現(xiàn)場對斷路器手動退出，進行手動“分合閘”，無法實現(xiàn)變電所真正意義的“無人化”；人為推進手車容易出現(xiàn)跑偏或卡滯，造成斷路器拉弧損傷，有傷及人員的安全風險；傳統(tǒng)變電所人工巡檢方式占用大量人力資源，勞動強度大，工作效率低；人工巡檢質量參差不齊，無法做到24h不間斷巡檢，有空檔期，人工巡檢數(shù)據(jù)無法準確、及時地反饋。
二、研究內容
1.技術方案
在不改變隔爆性能的基礎上，對井下變電所原有高壓開關隔離手車電動改造，解決井下無人值守變電所傳統(tǒng)高壓開關隔離手車無法電動操作、隔離分斷不可見、無法遠程可視化操作等問題，同時配備機器人實現(xiàn)遠程協(xié)同聯(lián)動，替代人工現(xiàn)場就地操作設備，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)構成
主要由高壓開關電動隔離和輔助巡檢機器人組成。
電動隔離裝置包括電動推進機構、行程限位裝置、控制電路、視頻監(jiān)控部分構成。
輔助巡檢機器人包括軌道式機器人、軌道系統(tǒng)、電源驅動裝置、通訊控制系統(tǒng)、井下防爆計算機和地面工作站構成。
3.基本原理
通過對變電所高壓開關隔離手車加裝推進機構、行程限位裝置和控制模塊等電動推進裝置，實現(xiàn)隔離手車自動、平穩(wěn)、準確地推進；在內腔安裝高清攝像模組，負責監(jiān)控操作全過程，通過網(wǎng)絡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器人，具備智能識別、環(huán)境監(jiān)測、紅外測溫、雙向對講、智能預警、往復式巡檢功能，負責配合電力監(jiān)控系統(tǒng)輔助監(jiān)視設備情況、地面遠程操作、供電系統(tǒng)多元協(xié)同聯(lián)動，進一步提高井下無人值守變電所智能化程度。
4.關鍵技術
（1）在原有隔離手動操作機構基礎上，加裝由步進電機、絲杠、可伸縮聯(lián)軸器等構成的電動推進機構，利用一體式雙側電機同步驅動技術，實現(xiàn)手動推進電動化的改造；
（2）利用編程控制器、驅動器、程序指令等，實現(xiàn)雙電機同步控制，并配置雙回路行程檢測模塊，利用行程開關準確反映隔離分（合）到位，控制器接入原設備保護器冗余備用開入、開出回路，實現(xiàn)隔離手車電動控制；
（3）在設備內腔安裝高清攝像模組，實時監(jiān)控操作全過程，做到操作可視化，內部視頻信號通過網(wǎng)絡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，保證設備正常送電，實現(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)智能診斷分析技術于一體的智能巡檢機器人，配合電力監(jiān)控系統(tǒng)輔助不間斷監(jiān)視設備運行情況，自動往復巡檢，實現(xiàn)地面遠程操作，供電系統(tǒng)多元智能協(xié)同聯(lián)動操作，實現(xiàn)井下無人變電所智能聯(lián)動控制。
電動隔離推進機構
雙電機同步驅動電路
電動隔離分斷視角
電動隔離地面遠程視角
機器人協(xié)同聯(lián)動操作
5.操作流程
（1）變電所高壓開關需要停（送）電時，可地面遠程停（送）電操作開關分斷電源，必要時可遠程操作退出（推進）隔離手車，人員不必到現(xiàn)場操作隔離手車。
（2）變電所高壓開關操作過程，既可以通過視頻實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。
（3）變電所饋出線路有檢修任務時，變電所人員不必到親自到現(xiàn)場操作設備，既可通過高壓開關內部攝像頭確認斷路器手車分斷狀態(tài)，又可通過輔助機器人準確到達檢修線路的高壓開關位置進行二次確認，起到雙保險的作用。
（4）設備正常運行時，智能巡檢機器人可以24h不間斷對變電所內設備進行全面、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）機器人巡檢準確反饋設備運行狀況，發(fā)現(xiàn)異常時可及時預警告警，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現(xiàn)場處理問題，從而優(yōu)化人員配置。
三、應用效果
該項目在原有變電所高壓開關基礎上進行電動隔離改造，運行后人員可以遠程進行“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，隔離運行平穩(wěn)，降低了設備故障率，提高了設備停送電操作效率；實施機器人協(xié)同聯(lián)動技術后，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，達到與電力監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動控制效果，提高了設備智能化程度。
該項目的設計改造避免了新購智能化控制高壓開關，間接創(chuàng)造經(jīng)濟效益320萬元（按照每臺10萬元計算，共計32臺）。同時配備機器人輔助巡檢，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元計算）。
四、推廣價值
該項目在傳統(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，既達到了電動遠程操作，又實現(xiàn)了操作全過程可視化，研究形成了電力監(jiān)控系統(tǒng)與機器人協(xié)同聯(lián)動技術，提高了智能供電水平。可應用于類似煤礦井下使用傳統(tǒng)手動隔離方式的高壓開關的變電所、配電點的改造。
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