THIẾT kế ROBOT tự HÀNH điều KHIỂN XA PHỤC vụ CÔNG tác GIÁM sát vận HÀNH TRẠM BIẾN áp 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC, ỨNG DỤNG tại CÔNG TY điện lực THỪA THIÊN HUẾ

2022 HUỲNH QUỐC HÙNG THIẾT KẾ ROBOT TỰ HÀNH ĐIỀU KHIỂN XA PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIÁM SÁT VẬN HÀNH TRẠM BI ẾN ÁP 110KV KNT, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAPSTONE PROJECT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ROBOT TỰ HÀNH ĐIỀU KHIỂN XA PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIÁM SÁT VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC, ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ Người hướng dẫn Sinh viên thực Số thẻ sinh viên Lớp : PSG.TS LÊ TIẾN DŨNG KS CAO HUY ĐỖ : HUỲNH QUỐC HÙNG : 105170348 : 17TDH2 Đà Nẵng, 03/2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAPSTONE PROJECT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ROBOT TỰ HÀNH ĐIỀU KHIỂN XA PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIÁM SÁT VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP 110KV KHÔNG NGƯỜI TRỰC, ỨNG DỤNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ Người hướng dẫn Nhóm sinh viên thực : PSG.TS LÊ TIẾN DŨNG KS CAO HUY ĐỖ : PHẠM VĂN PHÚ NGUYỄN THIỆN TÂN HUỲNH QUỐC HÙNG Đà Nẵng, 03/2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế robot tự hành điều khiển xa phục vụ công tác giám sát vận hành trạm biến áp 110kV không người trực, ứng dụng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế” Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Số thẻ SV: 105170348 Lớp: 17TDH2 Hiện nhu cầu sử dụng điện để đáp ứng phát triển kinh tế phục vụ đời sống ngày tăng Để góp phần giảm thiểu thiệt hại lớn kinh tế điện, việc kiểm tra thường xuyên thiết bị đường dây trạm biến áp nhằm phát nguy sớm để lên kế hoạch bảo trì vơ quan trọng Đây yêu cầu thiết yếu hệ thống điện đại lưới điện thơng minh Sự an tồn hoạt động ổn định thiết bị trạm biến áp đóng vai trị quan trọng tồn hệ thống điện Các phương án giám sát phổ biến có vài nhược điểm sau: địi hỏi nhiều nhân lực (các trạm bán tự động), chi phí lắp đặt cao tính linh hoạt thiết bị giám sát không cao (các trạm không người trực sử dụng camera giám sát cố định trượt ray) Như vậy, để khắc phục nhược điểm phân tích trên, nhóm sinh viên đề xuất phương án sử dụng Robot tự hành để giám sát, quan sát trạng thái thiết bị thu thập số liệu Robot có khả di chuyển tự linh hoạt từ mở rộng phạm vi giám sát Ngồi ra, Robot cần tích hợp thêm số chức phát âm bất thường từ thiết bị, cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm, khả tương tác, điều khiển tay từ trung tâm điều khiển, … Trên cở sở đề xuất, sinh viên thực xây dựng mơ hình Mobile Robot mang camera giám sát thu thập liệu, đưa cảnh báo cho thiết bị trạm biến áp, lưu trữ truy xuất liệu giám sát robot Kiểm nghiệm khả hoạt động thực tế, đánh giá tính hiệu đề tài TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Tên đề tài đồ án: Thiết kế Robot tự hành điều khiển xa phục vụ công tác giám sát vận hành trạm biến áp 110kV không người trực, ứng dụng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thông số robot Bản vẽ mặt TBA Các thông số TBA Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat b Phần riêng: TT Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): a Phần chung: TT b Phần riêng: TT Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng KS Cao Huy Đỗ Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/09/2021 Ngày hoàn thành đồ án: Trưởng Bộ mơn Tự động hóa TS Giáp Quang Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI NÓI ĐẦU Trong suốt trình học tập Trường Đại Học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng, chúng em thầy giáo tận tình truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý giá suốt trình học tập nghiên cứu trình thực đề tài Với lịng biết ơn sâu sắc, nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Riêng với đồ án tốt nghiệp chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy PGS.TS Lê Tiến Dũng, giảng viên hướng dẫn nhóm, tận tình bảo tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em suốt q trình làm đồ án Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến anh Cao Huy Đỗ Công ty Điện Lực Thừa Thiên Huế tạo điều kiện thuận lợi, hướng dẫn tận tình để nhóm tiếp cận thực tế làm việc cơng ty Trong q trình thực hiện, nghiên cứu đề tài nhóm tổng hợp viết thành báo trình bày 02 hội nghị: “Hội nghị sinh viên NCKH Student Forum 2021” “Hội nghị Sinh viên NCKH Khoa Điện năm học 2021-2022” Chúng em cố gắng để hoàn thiện đề tài cách tốt có thể, xong khơng thể tránh khỏi thiếu sót lượng kiến thức kinh nghiệm làm việc thực tế hạn chế Rất mong nhận bảo góp ý thầy anh kỹ sư cơng ty để hồn thiện đồ án cách tốt SINH VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH QUỐC HÙNG i TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan đề tài: “Thiết kế Robot tự hành điều khiển xa phục vụ công tác giám sát vận hành trạm biến áp 110kV không người trực, ứng dụng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế” kết trình nghiên cứu thực hướng dẫn Thầy PGS TS Lê Tiến Dũng anh Cao Huy Đỗ Nội dung lý thuyết có sử dụng số tài liệu tham khảo trích dẫn nguồn, thích rõ ràng trình bày phần tài liệu tham khảo Ngồi khơng có chép người khác Các số liệu, chương trình phần mềm mơ kết trình bày báo cáo hồn tồn trung thực Nhóm xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước môn, khoa nhà trường cam đoan SINH VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH QUỐC HÙNG ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực So sánh hai quỹ đạo chuyển động thông số để đánh giá kết tính tốn động học xây dựng Từ sơ đồ hình 5.1, tiến hành xây dựng mơ hình kiểm nghiệm động học robot phần mềm Matlab hình 5.2 để đánh giá trình hoạt động robot Chi tiết khối thể phần phụ lục Hình 5.2 Mơ hình mơ động học Simulink 5.1.2 Kết mơ Phương trình xác định tín hiệu đặt dựa theo phương trình 3.14: ̇̇= = ( ≥ Chuyển động thằng: o Giá trị đặt vl = vr = m/s o Vị trí ban đầu robot: (x0; y0) = (0;0) o Hướng: θ = o Thời gian mô t = 10s Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng KS Cao Huy Đỗ 50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực Kết quỹ đạo chuyển động: Hình 5.3 Kết mơ chuyển động thẳng Kết giá trị vị trí hướng: Hình 5.4 Kết mô quỹ đạo thẳng vị trí hướng Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng 51 KS Cao Huy Đỗ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực Kết đáp ứng vận tốc robot: Hình 5.5 Kết đáp ứng vận tốc robot - Chuyển động quỹ đạo hình trịn: Trong mơ kiểm nghiệm này, robot thiết lập chuyển động theo quỹ đạo đường tròn hình 5.3: Hình 5.6 Quỹ đạo mong muốn o Bán kính đường trịn R = o Dựa vào phương trình 3.14 cho vl = m/s, ta tính vr = 517 483 m/s o Vị trí ban đầu robot: (x0; y0) = (0;0) o Hướng: θ = o Thời gian mô t = 30s Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng 52 KS Cao Huy Đỗ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực Kết mô quỹ đạo chuyển động thu được: Hình 5.7 Kết mơ quỹ đạo tròn - Kết giá trị hướng vị trí: Hình 5.8 Kết mơ giá trị vị trí hướng Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng 53 KS Cao Huy Đỗ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực Hình 5.9 Đáp ứng vận tốc hệ thống Nhận xét: - Trong hai trường hợp quỹ đạo chuyển động khác ta nhận thấy mô hình robot xây dựng đáp ứng yêu cầu chuyển động, với tín hiệu vận tốc đặt khác robot chuyển động với vận tốc bám theo giá trị đặt Kết tính tốn quỹ đạo chuyển động robot thơng qua phương trình động học (hiển thị đồ thị hình 5.4) với quỹ đạo mong muốn Như phương trình động học ngược tính tốn giá trị điều khiển động robot phương trình tính tốn động học thuận xác định vị trí robot xây dựng xác 5.2 KẾT LUẬN Trên sở mơ hình động học xây dựng chương 3, nhóm tiến hành xây dựng mơ hình mơ sử dụng phần mềm Matlab SolidWoks Thông qua kết mô cho thấy phương trình động học xây dựng xác Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng KS Cao Huy Đỗ 54 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực KẾT LUẬN CHUNG KẾT LUẬN Nhằm đáp yêu cầu thiết yếu hệ thống điện đại lưới điện thông minh, an toàn hoạt động ổn định thiết bị trạm biến áp, nhóm đề xuất phương án sử dụng robot tự hành để giám sát, quan sát trạng thái thiết bị thu thập số liệu giải pháp hợp lý cho trạm biến áp KNT Nhóm em nghiên cứu, thiết kế mơ hình robot tự hành phục vụ cơng tác giám sát phục vụ mục tiêu tự động hóa trạm biến áp không người trực Thông qua nghiên cứu robot trạm biến áp giới, thực tế trạm biến áp 110kV Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế quản lý KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ✓ Thiết kế mơ hình robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV KNT ✓ Xây dựng giải pháp truyền nhận liệu, định vị dẫn đường cho robot ✓ Mô kiểm nghiệm động học cho robot HƯỚNG PHÁT TRIỂN Để tiếp tục hồn thiện đưa mơ hình robot vào vận hành thực tế giúp nâng cao mức độ tự động hóa trạm biến áp giám sát tốt hơn, nhóm đề xuất hướng phát triển để tài sau: o Tiến hành lập trình thuật tốn, kiểm nghiệm mơ hình thực tế o Tiến hành thực nghiệm đánh giá hiệu sử dụng o Xây dựng thêm thuật toán cảnh báo pin yếu tự động trở trạm sạc o Ứng dụng cơng nghệ xử lý ảnh vào chuẩn đốn lỗi thiết bị Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng KS Cao Huy Đỗ 55 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "Komoda, K., Yamagishi, T., Murai, T., & Sugimoto, K (1988) Development of substation patrol robot, overhead distribution line works manipulator and underground cable conduit monitor robot Robot, 64, 65-73." [2] “Nghiên cứu, chế tạo Robot giám sát phục vụ mục tiêu tự động hóa trạm biến áp khơng người trực” – TS Nguyễn Hữu Hiếu, TS Giáp Quang Huy, TS Trương Thị Bích Thanh, TS Hồ Phước Tiến, Th.S Phạm Văn Kiên, KS Trần Anh Tuấn, Khoa Điện, Trường Đại học Bách" [3] Đ Sơn, "Các giải pháp tự động hóa trạm biến áp 110kV Phú Bài," Luận văn Thạc Sĩ, 2019 [4] S G Tzafestas, "Introduction to Mobile Robot Control," in First Edition, 2014, pp 45-109 [5] Trần Đức Tân, Huỳnh Hữu Tuệ, Đại học Công Nghệ - ĐHQG HN, "Định vị dẫn đường kỷ 21," 2013 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng KS Cao Huy Đỗ 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực PHỤ LỤC CÁC KHỐI CHỨC NĂNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN - Khối điều khiển nguồn cấp - Mạch giao tiếp Camera Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực - Khối mạch giao tiếp cảm biến Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực - Khối điều khiển động CÁC MƠ HÌNH MƠ PHỎNG MATLAB SIMULINK - Robot Model: Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng Hướng dẫn: PGS.TS Lê Tiến Dũng 59 KS Cao Huy Đỗ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực - Cơ cấu truyền động (2 bánh xe): - Kinematics Model: - Mô hình Mechanics robot: Sinh viên thực hiện: Huỳnh Quốc Hùng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Tên đề tài đồ án: Thiết kế Robot tự hành điều khiển xa phục vụ công tác giám sát vận hành trạm biến áp 110kV không người trực, ứng dụng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế. .. nhat TÓM TẮT Tên đề tài: ? ?Thiết kế robot tự hành điều khiển xa phục vụ công tác giám sát vận hành trạm biến áp 110kV không người trực, ứng dụng Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế? ?? Sinh viên thực hiện:... skknchat123@gmail.com moi nhat Thiết kế robot tự hành phục vụ công tác giám sát trạm biến áp 110kV không người trực NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT TỰ HÀNH PHỤC VỤ GIÁM SÁT TRẠM BIẾN ÁP 110KV 3.1 GIỚI THIỆU