導語：井下變電所高壓開關(guān)電動隔離改造與機器人協(xié)同聯(lián)動技術(shù)主要應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(shù)，機器人和高壓開關(guān)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(guān)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(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(gòu)成
主要由高壓開關(guān)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(gòu)、行程限位裝置、控制電路、視頻監(jiān)控部分構(gòu)成。
輔助巡檢機器人包括軌道式機器人、軌道系統(tǒng)、電源驅(qū)動裝置、通訊控制系統(tǒng)、井下防爆計算機和地面工作站構(gòu)成。
3.基本原理
通過對變電所高壓開關(guān)隔離手車加裝推進機構(gòu)、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(nèi)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?qū)χv、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(guān)鍵技術(shù)
（1）在原有隔離手動操作機構(gòu)基礎上，加裝由步進電機、絲杠、可伸縮聯(lián)軸器等構(gòu)成的電動推進機構(gòu)，利用一體式雙側(cè)電機同步驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)手動推進電動化的改造；
（2）利用編程控制器、驅(qū)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(guān)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(nèi)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(nèi)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(shù)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(gòu)
雙電機同步驅(qū)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(guān)需要停（送）電時，可地面遠程停（送）電操作開關(guān)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(guān)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(guān)內(nèi)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(guān)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(nèi)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(guān)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(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(guān)，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(shù)，提高了智能供電水平?？蓱糜陬愃泼旱V井下使用傳統(tǒng)手動隔離方式的高壓開關(guān)的變電所、配電點的改造。
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