智能变电站巡检机器人研制应用

智能变电站巡检机器人研制应用

郭子悦

（清远供电局511500）

摘要：对变电站电气设备进行定期巡视是一项重要工作。目前国内大多数变电站采用人工方式对设备进行巡视,但受到巡视人员对设备的熟悉程度、业务水平、工作经验、态度、责任心和精神状态等诸多因素的制约。因此很有必要研究在一定程度上代替工作人员的巡检机器人。通过对变电站巡检机器人的体系结构和应用技术进行研究,给出了实现变电站巡检机器人的实现方案。

关键词：变电站；巡检机器人；智能电网；应用技术；

随着机器人技术的快速发展,智能变电站巡检机器人的应用越来越广泛。如何确保机器人在替代人工巡检时的重复定位精度与准确性,已成为国内外专家学者研究的热点问题。由于变电站环境的特殊性,机器人在替代人工巡检时,不仅需要利用红外热成像仪对设备温度进行采集,还需要利用可见光摄像头对仪表、干燥剂等设备状态进行识别,并且,机器人完成巡检任务后需要返回充电房。

１变电站设备巡检机器人系统

变电站设备巡检机器人基于自主导航、精确定位、自动充电的室外全天候移动平台，集成可见光、红外、声音等传感器；基于磁轨迹和路面特殊布置的无线射频识别（ＲＦＩＤ）标签，实现巡检机器人的最优路径规划和双向行走，将被检测设备的视频、声音和红外测温数据通过无线网络传输到监控室；巡检后台系统通过设备图像处理和模式识别等技术。

１．１系统组成

设备巡检机器人系统设计为网络分布式架构，如图１所示。系统分为３层：基站层、通信层和终端层。基站层由监控后台组成，是整个巡检系统的数据接收、处理与展示中心，由数据库（模型库、历史库、实时库）、模型配置、设备接口（机器人通信接口、红外热像仪接口、远程控制接口等）、数据处理（实时数据处理、事项报警服务、日志服务等）、视图展示（视频视图、电子地图、事项查看等）等模块组成。基站层通过图像处理和模式识别等技术，实现设备缺陷的自动识别和报警人需要将采集的数据实时上传到后台监控中心,方便用户查询。

图１变电站巡检机器人系统结构图

通信层由网络交换机、无线网桥基站（固定在主控楼楼顶）及无线网桥移动站（安装在移动机器人上）等设备组成，采用wifi80211n无线网络传输协议，为站控层与终端层间的网络通信提供透明的传输通道。

终端层包括移动机器人、充电室和固定视频监测点。移动机器人与监控后台之间为无线通信，固定视频监测点与监控后台之间可采用光纤通信。充电室中安装充电机构，机器人完成一次巡视任务后或电量不足时，自动返回充电室进行充电。

１．２主要功能

１）检测功能：通过在线式红外热像仪检测一次设备的热缺陷，包括电流致热型、电压致热型设备的本体及接头的红外测温；通过在线式可见光摄像仪进行一次设备的外观检查，包括破损、异物、锈蚀、松脱、漏油等；断路器、刀闸的位置；表计读数、油位计位置；通过音频模式识别，分析一次设备的异常声音等。

２）导航功能：按预先规划的路线行驶，能动态调整车体姿态；差速转向，原地转弯，转弯半径小；磁导航时超声自动停障；最优路径规划和双向行走，指定观测目标后计算最佳行驶路线。

３）分析及报警：设备故障或缺陷的智能分析并自动报警；自动生成红外测温、设备巡视等报表，报表格式可由用户定制，可通过ＩＥＣ６１８５０接口上送信息一体化平台；按设备类别提供设备故障原因分析及处理方案的辅助系统，提供设备红外图像库，协助巡检人员判别设备的故障。

４）控制功能：设备巡检人员可在监控后台进行巡视；可对车体、云台、红外及可见光摄像仪进行手动控制；实现变电站设备巡检的本地及远方控制；与顺序控制系统相结合，代替人工实现开关、刀闸操作后位置的校核。

５）特殊巡视：当因天气恶劣或设备附近存在安全隐患等原因，运行人员不便靠近该设备时，机器人可代替运行人员到达指定设备的观测位置，运行人员在后台通过调整机器人云台位置对准被观测设备进行检测。

６）固定视频点接入：设备巡检机器人系统还可接入变电站的固定视频监测点，覆盖机器人无法到达的观测死角，实现全站的视频监测。

７）与外部系统接口：与变电站综合自动化系统接口，获取设备实时负荷电流进行设备温升分析；作为ＩＥＣ６１８５０服务端与综合自动化或智能变电站信息一体化系统接口，配合遥控或顺序控制进行被控设备的位置校核。与生产管理信息系统（ＭＩＳ）接口，上送红外测温和设备外观异常信息。

2变电站机器人巡检系统的现场应用

2.1拓展应用机器人巡检系统，提升运维管理的思路

①应用变电站机器人巡检系统，在变电运行检修改工作中，提出“全面覆盖、准确可靠、约时高效”的应用管理理念，实现提升运维设备管理和人员管理的应用目标。

②加强对电气设备的管理，建立和完善各项制度章程，对运行及备用中的设备进行规范管理，是确保变电站设备安全稳定运行，预防各种事故发生的必要措施。变电站设备定期维护、设备缺陷管理、设备测温管理等，运维管理单位均有设管理专责人。变电站设备表计定期维护及测温等日常管理由机器人代替人工负责，机器人并承担相应的设备缺陷发现及跟踪任务。

2.2成立机器人应用保证体系，为提升核心运维管理提供支撑

①巡检机器人系统排查整改验收实行责任制、流程化。成立变电站巡检机器人的验收小组，对机器人的巡检任务进行详细跟踪排查。

②运维班指定专人负责变电站巡检机器人系统的日常管理工作。收集所辖变电站的巡检机器人系统存在的问题及建议，每季度对系统后台进行一次全面检查并将内存资料数据进行备份存档；变电站设备退役、拆除、改造、增加以及场地变更，需对智能巡检机器人系统进行相应调整时，提前联系维护人员进行配置与调整；加强对运维人员的技术培训，使操作人员能够熟练应用，能处理简单和常见故障，并编制相应的维护卡规范作业。

③制定巡检机器人系统的巡检工作要求。机器人巡视、红外测温周期参照变电站例行巡视及规定的红外测温周期；机器人通过巡检可正确读出的设备表计读数，运维人员可不必在例行巡视时对这些表计进行巡视，应在例行巡视前直接通过巡检机器人后台查看表计读数是否合格，在巡视时对不合格的表计读数进行复核。

④明确机器人使用过程中的注意事项及维护要求。每月对各运维站机器人的使用情况进行检查，对使用不当违反规定的进行经济处罚或通报批评；通过制作演示PPT和实践结合的方式开展人员应用培训，全面探索机器人应用软件人机友好界面。培训立足于运维人员能熟悉使用该系统，并能处理机器人常见和简单的故障问题，从而发挥机器人的使用效果。

2.3实践分析智能机器人巡检系统，探索优化机器人的使用界面通过人机界面可生成设备历史温度曲线提高对设备运行状态的预知性,为状态检修或状态评估提供有效数据支持,从而减少事故的发生；不断探索声音监测与诊断系统的实际应用；持续深化推广基于应用机器人的运维管理模式，有效提升核心管理水平。

结束语

综上所述，机器人被广泛应用于电网行业,通过在变电站创新管理与应用智能巡检机器人系统,使机器人可代替人工对室外高压设备进行巡测,及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题等,给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据,有效降低运维人员的劳动强度,降低变电站的运维成本,提高巡检作业的管理自动化和智能化水平。