巡检机器人在配电站中的应用研究

巡检机器人在配电站中的应用研究

孙源

国网山东省电力公司聊城市茌平区供电公司，山东 聊城 252100

摘要：近年来，随着我国经济的不断发展，电力需求不断增加，越来越多的变电站和设备投入运行。在变电站巡检过程中，需要完成蓄电池总测量、红外探测、记录避雷器动作时间和泄漏电流、记录SF6气体压力值等10多项任务，传统的人工巡检已不能满足要求。为了有效地解决这一问题，智能巡检机器人逐步在不同地区投入试运行，取代了操作人员和维修人员的日常巡检，有效解决了人工巡检的诸多弊端，为电网安全稳定运行提供了有力的技术支撑。

关键词：巡检机器人；配电站；应用

1 智能巡检机器人研究现状分析

变电站智能巡逻机器人可以根据预定的巡逻路线巡逻设备,使用视觉巡逻功能的红外温度测量设备、监控仪表空气压力检测的位置和状态隔离开关(断路器),等等,保存巡逻数据图像数据,上传到背景进行分析和研究,产生巡逻记录,发现异常时，及时提交运维人员处理。智能巡检机器人作为人工巡检的辅助设备，能够克服恶劣天气和外部环境的影响，在雷电、地震、冰雪、高温高湿等天气条件下进行室外巡检，极大地保障了操作维护人员的人身安全。在330KV及以上大型变电站的检测中，可以有效减少人力物力的投入，保证设备检测的质量，提高变电站的运行、维护和管理水平。

智能巡检机器人在国内外得到了深入的研究，但其应用还很薄弱，尚未得到大规模的推广。东芝公司就与日本研究院联合研制了用于设备检测变电站的地面轨道移动机器人。巴西电力部设计了一种高架辊道巡查机器人，在巡查时可以俯视变电站的设备。我国在机器人领域起步较晚，但近年来，其研究和应用越来越广泛。电力科学研究院完成了国内第一台变电站巡检机器人样机，并在济南正式试运行。全国使用近场机器人，覆盖110千伏至1000千伏特高压变电站和其他交直流电压等级。变电站智能巡检机器人以其智能化程度高、灵活性强的特点，在电网设备的运行维护中发挥着重要的作用。

2 智能机器人巡检系统介绍

智能巡检机器人为核心，该系统集成了机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合、模式识别技术、导航定位技术和互联网技术等，实现了变电站的全天候、全方位、全自主的智能巡检监控，有效降低了变电站的劳动强度，降低了变电站的运行维护成本，提高了正常巡检的效率。利用机器人技术进行变电站巡检，不仅具有人工巡检的灵活性和智能性，而且克服和弥补了人工巡检的一些缺陷和不足。它更适合无人值守变电站发展的实际需要，具有很大的优势。为无人值守变电站检测方法和综合安全性提供了创新技术。

2.1 基站层

主要由机器人后台、硬盘录像机、硬件防火墙和智能控制分析软件系统组成。机器人后台系统是基于Windows系统，采用VC++和SQL面向对象编程语言开发设计的。其主要功能是提供友好的操作界面，完善的监控功能，为机器人运动规划提供相应的命令和环境信息，对机器人采集的设备数据进行分析和存储，并提供专家诊断功能。

2.2 通讯层

它主要由网络交换机、无线网桥等设备组成，负责在基站层和智能终端层之间建立网络通道。

2.3 终端层

它由主控计算机系统、运动控制系统、磁道导航定位系统、检测系统、能量电池系统、网络通信系统和机器人机械结构组成。实现了机器人运动控制、导航定位、检测数据采集、能量管理与补充、状态信息上传等功能。结合基站控制系统，实现了遥控巡更和自动巡更规划功能。

3 应用案例

3.1 设备简介

城市供电公司配电站是城市供电系统的重要场所，拥有大量的10kV开关柜，承担着重要的供电任务。为了保证区域供电系统的正常运行，市供电公司不断加大对供电设备的检测力度，并在优化供电设备检测系统和提高检测效率的基础上，应用智能检测机器人和配套的综合管理系统。根据实际应用效果，对提高检测能力、监管效果和诊断效率具有重要意义。配电站采用SIRD-3000智能配电间巡检机器人，主要由移动载体、通信设备和检测设备组成：

电源单元：机器人通常采用锂电池供电，保证各功能模块的正常运行。

传感器单元：包括高清摄像头、红外热像仪集成头、超声波传感器、拾音器、温湿度传感器、SF6气体检测传感器等。用于实现可见光检测、红外测温、抄表、温湿度和有害气体采集、拾音、防撞等功能。

控制单元：是机器人的核心处理控制系统，负责传感器数据的集中处理计算和执行器的控制。

驱动单元：机器人通常采用DC电机来保证机器人的驱动能力。轮式机器人通常采用四轮驱动或两轮驱动。

导航单元：机器人的导航单元是指安装在机身上的2D激光雷达。

3.2 主要功能

配电站室内智能巡检机器人本质上是一种巡检系统。检查内容包括但不限于:

1）设备红外检测；2）超声波局部放电检测；3）开关断路器状态识别；4）状态指示灯自动识别；5）压板位置识别；6）分闸状态识别；7）旋钮开关位置识别；8）读取仪表数据；9）判断保护夹；10）SF6气体检测；11）环境温湿度检测；12）声音检测。

SIRD-3000智能巡检机器人配电室后台巡检系统包括机器人通信、移动终端、数据库管理、巡检任务执行、模型配置、任务配置、人机交互、信息查询检索、数据分析、报表统计等功能。

通过与机器人的交互，机器人按照预定的巡检任务进行控制，控制配电室的日常巡检和专项巡检工作，系统对机器人采集的数据进行分析，并根据设定的报警阈值自动生成报警信息。

3.3 应用效果

利用智能巡检机器人系统，充分优化配电变电站设备巡检系统，在充分释放人力的同时，实现高频率、高精度的配电变电站设备巡检，巡检机器人智能分站进行全面巡检，在分站设备运行状态的基础上进行全面巡检，保证配电变电站的可靠性。该系统于2019年5月正式投入使用，迄今已进行了500多天的检查。大约有1100份测试报告和8万份测试数据。

智能巡检机器人系统最突出的效果是提高了配电站运行维护巡检的针对性和效率，减少了电力部门人员现场巡检的工作量，保证了巡检工作的精度。智能巡检机器人系统能及时发现配电站设备的异常工况。例如，在某一天，智能巡检机器人在执行例行巡检任务时，发现机柜工作温度范围内的设备开闭站出现异常，内置机器人快速定位故障诊断系统中的高压断路器处于过载工作状态，电力技术人员在及时报告异常情况后，能迅速进行维修，保证机柜正常工作状态，避免因柜体工作异常造成更多的损失。智能巡检机器人的应用充分体现了现代电力系统自动巡检的理念。电力技术人员可获取现场巡检报告数据和实时监控视频。智能巡检机器人通过远程监控，快速掌握车站配电的异常情况，处理现场设备的不安全因素，保证了配电站的稳定运行和供电系统的经济效益。

智能巡检机器人的应用对优化配电站巡检数据管理模式、提高配电站巡检系统的灵敏度具有重要作用。通过智能巡检机器人在快速数据上报领域的应用，帮助技术人员快速掌握配电站设备的工作状态，从而真正实现状态维修的理念。电力部门利用智能巡检机器人的报告数据，建立基于全生命周期的配电站设备巡检系统，符合现代电力巡检系统的具体要求和发展方向。

4 结语

通过智能巡检机器人在某地区配电网巡检中的应用实例，不难看出智能巡检机器人具有重要的应用价值。全区电力部门成立了全省首个“配电网智能巡检机器人小组”，并召开了现场会议。在掌握智能巡检机器人性能优势的基础上，各区电力部门有意识地将其应用到本区配电网巡检系统中。

参考文献：

[1]杨海.电力巡检机器人自动避障与轨迹规划系统研究[J].自动化与仪表,2020,30(14):25-28.

[2]宋庆武.电力巡检机器人综合管理平台开发与应用[J].价值工程,2020,15(04):3-4.