智能巡检机器人系统在 500kV变电站的应用分析

智能巡检机器人系统在 500kV变电站的应用分析

艾棣

【摘要】介绍智能巡检机器人系统在500kV变电站的应用情况。根据某中西部地区电网公司该类系统的运行情况，发现问题进行分析，结合该系统的软、硬件架构、运行要求、功能实现等方面存在问题开展分析、提出解决办法和设想并总结。

【关键词】变电站巡检；智能巡检机器人;500kV变电站

0引言

智能巡检机器人系统在变电站的设备巡检工作中广泛运用，保障了变电站设备安全运行，增强了系统可靠性，减轻了人员劳动强度，在恶劣天气和人员疲劳特殊时段的替代人工作业等方面具有较高的作用，得到基层单位的高度认可。特别是红外热像巡检和可见光表计巡检功能最为实用。有效的解决了过去仅仅依靠人工巡检存在的检测质量参差不齐、人员劳动强度大、工作效率低、设备异常发现处理不及时等问题，有效提高了电网安全可靠性和减少了劳动力投入。

1智能巡检机器人系统运用情况简介

本公司所在区域处于我国中西部地区，目前运维管理共计46座500kV交流变电站，目前投运26台变电站智能巡检机器人，其中有9台是由鲁能公司生产，有11台是由浙江国自公司生产，有6台是深圳朗驰公司生产。全公司变电站智能巡检机器人应用率为56.52%。主要在重负荷枢纽变电站和无人职守变电站使用，中心城市变电站基本实现了全覆盖。

2智能巡检机器人系统运用存在问题和分析

公司定期收集所辖26座500kV变电站的智能巡检机器人的使用情况，将发现技术资料完整性、性能指标、后台系统应用、施工质量、售后服务方面问题进行汇总统计和梳理。通过反馈数据我们发现共计556项问题，完成处理共计503项问题，完成处理率90.47%。对生产活动产生实质影响的方面主要存在于施工缺陷、设计缺陷、技术缺陷、质量缺陷等。我们将问题分类并汇总数量，针对主要常见问题进行分析。

3智能巡检机器人系统缺陷情况分析

3.1施工缺陷方面

变电站的常规巡视任务设置主要按照设备区域进行划分，在此基础上再根据设备数量细分为两到三个巡视任务。同时为了集中开展抄录数据，又分别单独设置了SF6、避雷器表计巡视任务。从各变电站设置的任务来看，存在设置任务不合理情况。比如部分变电站设置了母线和每串设备间隔巡检区域，每串设备间隔和母线区域存在交叉区域，造成设备重叠，巡检顺序逻辑混乱情况。应在施工阶段取消母线区域划分，将母线设备分解到每串设备间隔区域中去，防止重复巡检造成时间浪费。

目前，变电站存在设备监视状态主要有检测开关位置、刀闸位置、油位、油压、避雷器泄漏电流和动作次数、SF6、温度等。机器人巡检系统在覆盖、识别率方面，所有表计、指示器均未达到全识别，设备油位识别率为94%，开关刀闸位置指示器识别率为93%， SF6表计识别率为90%，油压表计识别率为72%，其余项达到了95%以上。由于部分表计、指示器位置被遮挡、机器人无法进入、资金成本等原因，存在检测死区、盲区，目前的效果对于部分表计识别存在无法实现全覆盖识别。要实现全覆盖、全识别需要通过加装摄像头、反光镜、更换高清摄像头等方式实现全覆盖和全识别。

3.2设计缺陷方面

目前，所有的智能巡检机器人系统无法实现远程集中监控，必须到变电站才能查看巡检机器人的工作状况和巡检的资料，已经不能适应目前变电站无人职守的新情况。迫切需要增加远方集控平台，用一台电脑实现同厂家机器人的集中远程监视、控制和管理。

部分变电站地处山区，站区内存在楼梯、斜坡等地表落差，电缆沟盖板掀起等情况，机器人巡检路线常常要经过这些复杂地段附近，存在机器人摔坏的隐患，而目前所有的机器人不具备防跌落功能，有必要加装防跌落功能。

机器人只是具备了噪音录取功能，尚未实装噪音分析功能。各变电站也没有在巡检任务中设定噪音录取的任务。只能人工听取噪音录取的情况。应增加噪音分析告警功能，以便用于及时通过噪声和图片综合分析发现设备故障隐患。

个别厂家设计机器人有休眠功能，处于休眠状态的机器人本体和后台都无法进行其他操作，只有选择停止休眠选项后可以操作。此功能经常会造成现场人员不知怎么处理，应在设计时改良此功能选项，采用键盘或鼠标激活方式，方便人员使用。

机器人通信传输多使用外置式鞭状天线，相对其他部分较脆弱，如果机器人遭遇碰撞或人工搬运时容易损坏其天线，建议使用内置式天线既耐用又美观。

3.3技术缺陷方面

目前，部分机器人测温还未达到精确测温标准。精确测温对摄像设备、后台程序算法、数据库等技术要求比普通测温更为苛刻。智能巡检机器人不能完成精确测温，必须由人工开展，而精确测温对于工作人员的技术要求是很高的，人员测温时间较长，现场迫切需要机器人实现这一功能。

机器人只能完成敞开式一次设备测温，不能完成室内、箱体内一、二次设备测温。要这一功能需要解决怎么打开或透过箱体和室内遮挡物问题，目前技术无法实现。

在使用中普遍存在拍摄点偏移，数据无法正确读取等问题。表现出以前能够识别的表计数据，在一段时间后不能识别或者识别错误，正常的读数被误判断为错误。因定位点变化造成部分拍摄点出现偏移，数据无法正确读取。经过厂家多次开展机器人维护，优化变电站模型算法，仍然会存在误判别的问题。

变电站智能巡检机器人时长会发生终止巡视故障。机器人有超声停障系统，在运行方向前部或两侧安装有超声探头，当超声探头接收到反射的超声信号就立即刹车，暂停巡检任务，并同时向监控后台发出提示信息。当巡视线路周围参照物发生一些改变，会发生巡检机器人开展巡检任务中断情况，比如现场设有安全围栏、电缆沟盖板掀起有工作、植被挡住路线周围等，都会造成巡检机器人无法识别巡视路线，停止不前，电池耗尽后停在原地的情况。应通过设置备用巡视路线和巡视道路异物识别避让等方式规避这种中断巡视的情况发生。

有实体巡视轨道的机器人在运行中，时长会发生出轨故障，分析总结原因通常是道路不平整，电缆沟盖板错位，异物遮挡轨道和机器人任务程序错误等原因造成。

机器人巡检系统的红外线测温功能不能分辨出太阳、阳光反射、照明等发热源和设备发热故障的区别，表现出异常测温照片多是照明灯或阳光反射等非故障发热点，必须通过人工复查才能确认，目前没有提升辨识度的有效技术方法。

3.4质量缺陷方面

变电站智能巡检机器人系统在使用中普遍存在机器人在场地内执行任务时，系统无端死机情况，死机后长时间静止在场地某地点不移动不工作直至电力耗尽。该缺陷造成任务不能开展，需要人工现场充电、重启系统、重设任务恢复系统正常工作来完成，影响工作任务开展和人员浪费。经厂家多次现场维修调试、升级优化机器人程序后仍然时有发生。

有时会发生通信系统故障，机器人会失去与后台系统之间的联系。此种情况通常是因为交换机网线出现了松动、脱离等接触不良现象，在通信故障发生时通常先检查交换机网线是否接触牢固，紧固后观察故障能否恢复。有时是因为中间服务器出现异常，导致后台系统无法和机器人建立联系，此时只能重启机器人后台服务器后恢复正常。应采取相应技术措施减少或防止上述情况。

结束语

由于目前智能巡检机器人系统还存在一些问题，短时间内不能完全取代人工工作，现场工作人员需在认真开展机器人验收、维护和复核的基础上，定期开展全面的人工巡检工作，以防止机器人工作疏漏。

参考文献

[1]国网浙江省电力公司.电网企业一线员工作业一本通变电站智能巡检机器人现场运维 中国电力出版社，2016.

[2]马一鸣.智能巡检机器人在无人值守变电站的应用 华北电力大学，2017.

[3]鲁守银，张营，李建祥.移动机器人在高压变电站中的应用 高电压技术，2017.