變壓器內部故障檢測機器人的製作方法

2023-11-02 08:51:31

本實用新型涉及一種變壓器內部故障檢測機器人。

背景技術：

大量資料表明，導致電力變壓器故障的主要原因是其絕緣性能的劣化。電力變壓器發生鐵芯多點接地、繞組變形、局部放電等故障時，通常需要停電檢修。檢修前為了準確判斷故障類型、故障位置，經常需要放幹變壓器中的絕緣油，再人工經變壓器上設置的人孔進入到變壓器內部進行勘察。

目前，對於大型電力變壓器內絕緣的檢測手段還僅限於全面目測檢查、內窺鏡檢查等直觀檢查和直流電阻、振蕩波等試驗檢測。在目測檢查中，檢查各種殘存物，這種檢測方法需要電力工人通過人孔進入變壓器，對工人的人身安全非常不利，而且工作量很大，容易由於人工進入帶來汙染。內窺鏡法稱為視頻窺視技術，該方法很難對變壓器繞組進行全面檢查，而且探頭及其配套光纜要進入變壓器內部，易帶入雜質。振動法是通過貼在變壓器器身上油箱的振動傳感器，在線監測繞組及鐵芯的狀況。這種方法的優點是測試系統與整個電力系統沒有電氣連接，可安全、可靠地實現在線監測的目的。其缺點在於，電力變壓器在運行過程中隨時可能發生短路故障，如果在突然短路的變壓器內部繞組發生故障，將導致帶電繞組與油箱接觸，油箱可能帶有很高電壓，另外，暫態感應也會在變壓器器身上產生高電位，對測試儀器和人身安全都有影響。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種變壓器內部故障檢測機器人，能夠實現現場變壓器的狀態檢修、故障檢測及故障定位。

一種變壓器內部故障檢測機器人，其特別之處在於：包括底座，在該底座的側邊緣安裝有六隻機械足，每隻機械足均由依次連接的上段、第一關節、中段、第二關節和下段組成，並且在下段底部安裝有吸盤。

其中在所述底座頂部安裝有側面驅動平臺，而在該底座底部安裝有地面驅動平臺。

其中在側面驅動平臺上安裝有攝像頭，而在底座頂部安裝有伺服電機，該伺服電機輸出軸與側面驅動平臺傳動連接從而能驅動側面驅動平臺自轉。

其中第一關節和第二關節均採用旋轉角度為180°的伺服電機。

本實用新型提供了一種變壓器內部故障檢測機器人，實現了對變壓器內部繞組扭曲、鼓包或移位等外部可視化位置偏移距離測量，絕緣變黑或放電痕跡面積大小等的測量。本實用新型對變壓器故障的判斷起到重要的參考作用。同時，也使變壓器的內部檢測逐漸實現無人化，既節省了大量人力，又減小了變壓器內部發生故障的機率。全面提升變壓器的狀態檢修、故障檢測及故障定位水平，近而有效地減少因變壓器內部故障對設備及電網帶來的危害。

附圖說明

附圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型提供了一種變壓器內部故障檢測機器人，包括底座1，在該底座1的側邊緣安裝有六隻機械足2，每隻機械足2均由依次連接的上段、第一關節、中段、第二關節和下段組成，並且在下段底部安裝有吸盤3，該第一關節和第二關節均採用旋轉角度為180°的伺服電機。在所述底座1頂部安裝有側面驅動平臺，而在該底座1底部安裝有地面驅動平臺。在側面驅動平臺上安裝有攝像頭，而在底座1頂部安裝有伺服電機，該伺服電機輸出軸與側面驅動平臺傳動連接從而能驅動側面驅動平臺自轉。

下面結合附圖來對本實用新型做進一步詳細的說明：

1、機器人部分設計方案主要可分為以下幾個部分：

a、機器人機械結構設計：

基於六足爬行動物的運動機理，設計一種新型的六足仿生結構。該實用新型機器人的腿部機構採用圓形的吸盤3，增大了與地面的接觸面積，從而使穩定性更好，以防止出現工作時發生打滑的現象。對該結構構型方式和自由度進行了分析，基於ADAMS運動學仿真軟體進行運動學仿真分析，根據不同的位姿求解出機器人各個關節的運動角度，對六足爬行機器人可以有效爬行的可行性進行了驗證。

b、機器人步態分析：

該實用新型在機器人的步態規劃的過程中建立以身體質心為坐標原點的隨動坐標系，得到機器人的質心在任何時刻相對於身體質心的位置情況。根據機器人質心的變化規律，分析出步態規划過程。

c、機器人各關節力矩分析：

本實用新型機器人各足的結構基本相同，對稱分布於機器人兩側。

d、傳感器及數據通信技術開發：

本實用新型採用多自由度機械手臂(機械足2)作為無線監控攝像裝置的雲臺及執行裝置，其中選用360度旋轉電機作為基座，180度伺服電機作為機械臂的關節，底座1安裝於地面驅動平臺和側面驅動平臺之間，機械臂收縮之後可布置在平臺空間之內。通過底座1與手臂關節的協作工作，從而能夠使攝像裝置實現升降、角度調節等功能，盡攝像裝置可能地靠近並觀察到變壓器內部的主要故障區域，對所在平面內對所有方向的故障區域進行監測。

變壓器內部檢測，涉及到圖像採集、照明光源；為了降低圖像採集的能耗，採用超聲波傳感器方式進行障礙和變壓器內壁接縫處的檢測。在數據通信方面，擬採用無線通信的方式以避免機器人在變壓器內部運動時線路纏繞帶來的各種不便。

2、基於機器人技術的變壓器內部典型故障可視化分析：

a、典型故障的可視化探測：

本實用新型基於前面部分建立的可視化故障庫，通過智能化仿生機器人進入電力變壓器內部，利用高清攝像頭對變壓器進行360度高清掃描攝像。使用數字攝像機，單目，從多個角度在不同時刻，在一直線上也可在一平面上或甚至呈立方分布獲取圖像。採用圖像處理應用程式，對攝像機採集到得圖像進行實時處理.包括對圖像做單色提取、濾波、二值化、腐蝕一膨脹等圖像處理。

b、基於視覺全局定位及位置跟蹤的變壓器內部故障點三維精確定位：

本實用新型通過視覺全局定位及位置跟蹤，使得虛擬實境軟體能實時呈現機器人在變壓器內部的位置及狀態姿勢，並計算出該故障點的精確三維位置。採用的計算方法包括：圖像對中算法、目標中心點深度信息提取、SIFT特徵提取

c、基於單目視覺的變壓器內部的三維結構重建及障礙檢測：

本實用新型通過攝像機獲取變壓器線圈位置形狀等幾何圖像信息，重建變壓器內部的三維結構。同時，機器人在變壓器內部自主導航運動，需要對三維障礙物進行檢測，以調整位姿並進行避障。對變壓器內部的三維結構重建及障礙檢測包括：環境目標三維重建、機器人相對位姿估計、機器人全局位姿估計。

d、變壓器內部繞組變形檢測及形變測距：

本實用新型的三維重建的障礙物檢測算法的原理是根據單目攝像機的運動造成的圖像視差，恢復其運動信息，進而從二維圖像恢復場景中特徵點的深度信息和相對深度，將特徵點的三維信息進行聚類，分割出立體障礙物，達到障礙物檢測的目的。