智能变电站机器人巡检技术研究

智能变电站机器人巡检技术研究

闫安 周丹

内蒙古电力（集团）有限责任公司鄂尔多斯供电分公司 内蒙古 鄂尔多斯市 017000

摘要：智能巡检机器人在智能变电站的应用解决了人员不足的问题，在变电站巡检过程中，通过利用高清摄像头、激光定位等设备，在缺陷跟踪、室外环境清理中得到有效应用。基于此，本文阐述了智能巡检机器人的系统架构，然后对巡检机器人在智能变电站中的应用展开探究。

关键字：智能变电站；巡检机器人；应用

1 智能巡检机器人的系统架构

智能巡检机器人有多种关键技术，其中使用的仿生机构应用比较多，机械的关节较多，结构十分复杂，体积比较大，运动控制难度比较大。在智能巡检机器人控制中，需要精准把控，而机器人与人体动态特征存在差异，在操作过程中容易受到设备影响。对此，智能巡检机器人应具有小体积、灵活性等特点，以保证符合使用要求。

1.1 控制模块

电力行业比较特殊，智能巡检机器人的应用环境存在一定的复杂性，对于其控制系统则有着较高的要求。智能巡检机器人在应用中，要求可以顺利跨越障碍物，这也是目前研究的重要内容。由于巡检机器人应用环境较为复杂，障碍物的类型也应有多种类型，在障碍物跨越设计中，应合理进行运动规划，保证其准确运行。

1.2 导航模块

智能巡检机器人一般在野外工作，难免会受到磁场、强电的影响。因此，应严格把控导航系统的传感器。通过采用视觉导航技术，可以扩大机器人的探索范围，提升探索精准度，从而在最短时间内完成信息采集，并且可以借助设计模块中的电磁传感器，实现巡检线路的优化。

1.3 检测模块

智能巡检机器人在检测线路故障的时候，通常是离线模式，无法完成实时检测。因此，在智能巡检机器人上应用实时检测技术，根据实际需求，研发出线路损伤、断股故障的在线检测方式，以保证智能巡检机器人能够在任何环境中满足故障检测的要求。

2.智能变电站的技术特性

通过对智能变电站的关键技术进行划分，可将其分为间隔层、占控层和过程层这三个方面的内容，每个组成部分都有其各自的作用。所以，为确保智能化变电站的高效运行，就需要严格遵循以下原则：其一，将数字化设计理念应用于智能化变电站建设中，在智能断路器和电子互感器的作用下，充分体现出智能化特点。其二，将网络化属性极限在一次系统结构的三层两网上，为智能化设备的应用创建良好的网络环境。其三，注重系统结构的紧凑性。数字化智能变电站系统以其重量轻、体积小的优势，如果将其用在集成系统的开关设备中，就能够结合变电站机电一体化理念，确保智能化变电站功能的充分发挥，通过对设备进行统一建模，为智能化变电站通信提供便利，全方位落实智能化设备系统的维护工作。其四，循环开展智能变电站在线检测工作，确保设备处于稳定运行的状态。在此过程中，借助智能化变电站可得到电网的真实状态信息，以此来实现对智能电子装置故障和信号回路运行状态的及时检测。智能化变电站的具体应用，能够实现对各个角落的无死角监测，从而为系统的安全运行奠定了良好的基础。

3.智能变电站巡检机器人路径选择

3.1路径搜索

智能变电站巡检机器人在具体实施巡检工作之前，必须严格按照内部资料确定巡检路径。对于巡检路径的选择，通常使用空间直角坐标系来制定设计方案，这样一来，就可以转化路径规划问题为一个空间直角坐标系的坐标搜索问题，也就是形成了一个纯数学运算问题。通过输入给定条件，就可得到所有可行的路径。从搜索原理来看，使用空间直角坐标系统获取的路径只是两个点之间的直线距离，因此，要想得到最佳路径，仍然需要在此基础上进行再一步筛选。

3.2路径筛选

筛选路径的过程也就是择优过程，在所有收集到的结果中，需要逐个分析每条路径的边界平面终点角以及危险区域，确保最终选择的方案从理论层面能够满足实际使用需求。由于变电站中的高压设备相对较多，尤其是在带电作业情况下，为保障巡检机器人安全运行，就需要统计各条路径需要经过的危险区域，将其作为最终筛选最佳路径的依据。之后严格按照变电站中的实际情况，结合其他评价性指标，选择一条危险区域最少的路径。在确定了具体路径之后，还需要根据实地条件和任务情况进行相应的修整，确保其满足最终目标。

3.3路径模拟

为避免出现差错，还需要充分应用机器人数字化优势，在计算机的协助下模拟最佳路径，以便能够清楚地掌握巡检机器人在具体实施巡检作业的过程中可能存在的危险因素，比如，对巡检机器人在高压设备间的电磁辐射以及距离关系进行分析，为巡检机器人创建安全的运行环境。由此可见，通过进行模拟实验，能够进一步保障规划路径的可行性，有利于巡检工作的高质量进行。

4. 智能变电站巡检机器人的应用

4.1 日常运维巡检

智能巡检机器人具有可视化、红外测温功能。其一，可见光巡视主要指的是，在白天借助高清摄像机，捕捉设备表计以及运行状态，然后对设备的运行情况进行观测。例如，对于充油设备，检查其油位；读取SF6气体绝缘设备气体压力表计数据；观察设备的运行状态；记录避雷器的泄漏电流、动作频次等。其二，红外测温功能，夜晚，使用红外摄像头，对设备进行红外测温。在变电站日常运维过程中，智能巡检机器人的应用主要是设定周期任务，按照特定周期观测与采集数据。例如，某变电站总共有四个任务区域，每个区域的任务周期是一天，白天的时候进行可见光巡视，包括油位计、避雷器泄露电流表、SF6压力等，将可见光图谱保存；夜晚的时候进行红外测温，在动静触头、刀闸类设备取一个监测点，在开关类设备，取四个监测点，在变压器类设备，对各个部位、方位等，进行红外测温，至少要取12个监测点，通过全面红外检测，将可见光、红外图谱留存下来。该方式与人工巡检相比，能够将工作人员从繁琐的工作中解放出来，提升巡检的效率，使用智能巡检机器人完成巡检之后，运维人员直接提取数据，对其进行运维分析，从而促进运维效率、质量的提升。

4.2 缺陷跟踪与处理

智能巡检机器人具有较强的跟踪功能，一旦变电站设备发出低压报警，便可以借助智能巡检机器人，及时跟踪缺陷，并向设备观察点发送相应的检查结果，保证运维人员掌握相应的数据，从而提升故障检查效率，保障变电站的运行安全。例如，在少人值守的变电站，智能巡检机器人在实时监测中的应用。以某变电站为例，GIS设备出现低压告警，已经填报危急缺陷，待检修人员来处理之前，需要实时监测设备的压力情况，通过应用智能巡检机器人，将其派遣到设备的压力表观测点之前，准确观测设备的压力表数据，运维人员只需要待在控制室，便可以通过智能巡检机器人了解设备的压力变化情况，有效节省了人力、时间，能够及时汇报缺陷问题，缓解了人手不足的问题，将原本的人力工作，转为智能化，促进了工作效率的大大提升

结语

智能巡检机器人在智能变电站的应用具有较大的优势，不仅解决人员不足的问题，还有利于提升巡检效率和质量。在变电站的应用中，巡检机器人在智能识别、日常运检、缺陷跟踪与处理中的应用具有较好的效果，针对应用中存在的数据识别误差、电池续航问题，通过升级算法、设置快充桩，有效解决，进而提升巡检机器人的应用效果。

参考文献：

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