智能巡检机器人在变电运维工作中的改进及应用和保平

智能巡检机器人在变电运维工作中的改进及应用和保平

和保平

（国网长治供电公司山西省长治市046000）

摘要：随着机器人制造技术的进步和电网本身建设的需求，变电站智能巡检机器人系统逐渐在国内得到广泛应用，如何应用机器人巡检系统将是一个新的挑战。变电站智能巡检机器人用于替代人工完成变电站巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作。如何充分利用好机器人巡检系统，建立良好的运维管理模式，从而解放人力，使得简单的人力作业向自动化作业转移，从而提升人力资源管理、设备管理水平，助力电网稳步运行，将是我们探索的重大管理课题。

关键词：智能巡检机器人；变电运维工作；改进；应用

前言：

随着电网建设步伐加快，采用机器人技术进行变电站巡检，既具有人工巡检的灵活性、智能性，同时也克服和弥补了人工巡检存在的一些缺陷和不足，更适应智能变电站和无人值守变电站发展的实际需求。三集五大、无人值守以来，变电站运维人员不断减少，降低变电站的运维成本，提高巡检作业和管理的自动化和智能化水平。

1巡检机器人

在我国电力行业，长期以来的巡检方式都是人工巡检。电力系统的巡检条件比较艰苦，高压、恶劣天气等都对人体提出了很高的要求，这样使得人体会面临很大的危险，同时也对电网的安全运行造成一定风险。通过使用巡检机器人，变电设备的巡检作业将变得更加方便、快捷。变电站设备巡检机器人系统以自主或遥控的方式，在无人值班或少人值班的变电站对室外高压设备进行巡检，可以根据操作人员在基站的任务操作或预先设定的任务，自动进行变电站内的全局路径规划，通过携带的各种传感器，完成变电站设备的图像巡视、设备仪表的自动识别、一次设备的红外检测等，对于设备的信息能够进行详细记录，对于异常进行及时报警。对于巡检机器人，操作人员只需要进行数据的接收等，从而能够非常完美的完成设备的巡检。在巡检机器人的使用下，巡检工作质量和效率得到了有效提高，为变电站的人员高效提供了条件，有效推动无人值守的快速推展。

1.1整体结构

巡检机器人主要由三部分组成，分别是基站、移动体控制系统和电站设备检测系统，其中电站设备检测系统包括传声器、可见光图像摄像机、红外图像摄像机三部分。

1.2基站系统

基站系统主要是一些硬件设备，包括无线网桥、计算机、网络集线器等，主要是为了对各种指令的接收，然后将这些指令非常准确的传达到移动体运动控制系统。基站系统所采用的系统是Windows系统。在运行监控中心来对基站计算机进行安装，主要包括电子地图、实时数据库、基站框架等模块。

1.3移动体控制系统

移动体控制系统主要有两个组成部分，分别是控制子系统和工作系统。其中控制子系统的硬件设备主要是主板、控制卡和驱动器，主要是进行运动、行为的巡检控制。对于外部环境进行数据的采集，如GPS、超声等进行路径的规划，通过接受到的局部行为来对结果进行有效规划，对于车体要进行建模，分别分解各个接受到的接受指令，将每个电机能够承受的速度进行精准计算，从而更好地对电机进行控制。

移动体控制系统中的工作子系统的主要职责是对巡检过程中的工作进行有效负责，如采集声音和数据、实现充电工作等。

2机器人的改进

（1）机器人在户外平面布置变电站的设备巡视中得到广泛使用，但对于户内层次布置变电站则显得无能为力。若采取每层都配置1台机器人，其成本大大增加，治标不治本。

本站利用楼层的设备平台，对原楼梯扶手进行了改造，并建立了合理的升降平台，使机器人能够按照巡视指令，通过轿厢实现了不同楼层的运载，并对设备区大门进行了改造，使设备区大门的开启和关闭能够按照机器人的指令进行，同时具备防小动物进入安全措施。

（2）本地区机器人的行驶路线最初采用导磁轨道，户外变电所在设计巡视路线时需要在电缆盖板上安装轨道磁条，在日常工作中，电缆盖板的翻动会造成机器人导轨磁条的损坏，导致机器人无法按照指定路线行驶，增加后期维护工作量。改进型机器人利用激光定位其在变电站中的精确位置，识别道路区域和障碍物区域，并规划出合适路径，实现无轨运行，大大减少了因轨道损坏而导致机器人停运的概率。

（3）当设备现场工作设备挡住了机器人行驶路线时，部分厂家的机器人不会识别，会撞上障碍，这样需要人工通过监控后台主机的急停按钮使机器人停止作业；部分巡检机器人巡视到障碍时会停止原地，直到电量消耗不足时返回充电。改进型机器人检测到行驶线上遇到障碍物时，则直接停止作业，返回充电房并向监控后台发出告警信息。提醒机器人巡视任务发布人员应结合现场工作，对相应的区域进行回避。

（4）户外通信网关与机器人之间采用无线通信，通信中断后，往往机器人现场拍摄的图片无法传送到后台，常规机器人会止步于此步任务而导致工作无法继续运行。

改进型机器人自身具备一定存储功能，当通信故障时，机器人将数据存储于自身的存储空间，待通信恢复后自动上传。

3新功能的开发

（1）二次设备巡视。本次对机器人功能的拓展开发包括了二次设备的巡视，利用高清相机对二次设备状态进行拍摄，进而对图片中压板和切换开关的位置进行辨识，与数据库中设备状态进行比对，进而分析二次设备状态进行分析，同时对告警信号指示灯的状态进行分析，一旦出现异常告警或状态不一致情况及时告知监控后台引起值班员注意。

（2）红外设备测温。红外设备测温是变电运维工作发现设备缺陷隐患的一个重要手段，常用来监测设备的温度，跟踪带电运行的缺陷设备的缺陷发展情况。常规机器人的巡视在红外测温数据采集方面做的比较成熟，但其在数据处理方面仅对三相设备同一部位的温差进行了分析，数据分析不够全面，在发现异常时需要人工进行复测和干预。而改进型机器人仍采用原红外测温硬件平台，从数据处理能力方面入手，结合环境温度、湿度、发热设备的负荷大小、采用温升分析、同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警，为检修提供有力的检修依据。

（3）局放检测。随着运维一体化的推进，设备的局放试验工作原来由检修人员进行改为运行人员进行，并作为定期巡视的一项内容执行。在局放测试试验中，不同的测试人员对测试的结果影响较大，如选择参考环境的不同，对局放测试仪的使用、局放测试点选择等。改进型机器人安装有5轴机械臂，末端携带先进局放探测头，在国内首次实现了开关柜局放检测功能，减少人为测试因素的影响，数据的对比分析更具说服力。在实际应用中，先由专业局放检测人员对开关柜不同部位定点进行暂态地电压局部放电检测，确定最优局放测试中参考背景及开关柜局放测试点，在开关柜上做好相应的标记，对机器人进行编程调试，使机器人的局放试验定点定位进行，通过多次的人工复测和机器人检测数据进行对比分析，得出机器人巡检数据的一致性，可代替人工进行局放试验及分析。

（4）事故应急处置。在现有无人值班模式中，一旦发现设备现场出现异常，可以遥控机器人第一时间赶赴现场进行检查，一旦发现火灾险情，可以通过自身携带的灭火器进行处置，将火灾事故消灭在萌芽状态，避免火灾范围的扩大和设备的损坏。

结语

随着无人值守变电站的发展趋势，智能巡检机器人能更好地代替人工巡检，最大化的发挥在电网维护工作中的作用，使变电运维管理更先进更加智能化。随着高新科技的不断应用，机器人的发展日异月新，在变电站运维工作中可发挥的作用越来越重要，需要不断地加以优化和改进。

参考文献：

[1]毛琛琳，张功望，刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源，2009（9）：30-32.

[2]张宏志.500千伏输电线路机器人巡检技术研究[J].哈尔滨工业大学学报，2008（8）：11-13.

[3]陈青.浅析电力系统智能机器人巡检的应用[J].管理学家，2014（8）：10-14.