变电站智能化巡检系统的研究和应用

变电站智能化巡检系统的研究和应用

孟欣

乌兰察布供电公司, 内蒙古 乌兰察布 012000

摘要：目前，国内大部分变电站仍然沿用人工巡检的检修模式，由于巡检作业中工作人员所处外界环境较差加之工作强度大，造成巡检工作整体效率不高。随着变电站功能的不断强大，巡检项点逐渐增加，巡检步骤也变得更为复杂。且在某些地区因其地理特点，环境会更加恶劣，变电站工作的安全风险将更大。传统的人工巡检已经不能满足多样化的巡检任务和恶劣的外界环境，因此，在变电站日常巡检作业中引入智能化的巡检技术刻不容缓。而采用人工智能技术的移动机器人系统逐渐进入大众的视野，该机器人能够适应外界恶劣的环境，完成多种巡检作业，护航变电站正常运行。

关键词：变电站；智能化巡检系统；应用

1变电站巡检问题

目前，我国电力系统中对变电站进行巡视的方法还不能很好地满足和适应现代电力系统对巡视工作的要求。第一，巡视时间较长，由于变电站内设备较多，需巡视的次数较多，从而不能及时地检测出设备的潜在故障；第二，单次巡视的精确度不高，手动巡视主要是依靠纸笔来完成，长期高强度的巡视，很可能会导致巡视者的疲劳，进而影响到巡视的精确度。第三，安全性较低，因为许多变电所的装置为高电压型，因此，手动巡检有很大的危险性。

2变电站智能化巡检系统的研究和应用

2.1硬件选型

2.1.1主控模块

移动机器人系统的控制核心为主控模块，其控制整个机器人全部的执行动作。为更好确保机器人动作的精准性，本文选取HIPC-1910L型工控机，配置双电源输入、10GB内存和36GB闪存。主控模块采用常见的Windows操作系统，可以与多种I／O接口进行匹配。此外，工控机还配置三十六路输入模块、控制器局域网通讯接口控制卡、三极管集电极十六通道输出模块，进一步接受激光、红外线等各种传感器信息，且工控机还增设电压检测单元，实时对巡检移动机器人电池的工作电量进行监测。

2.1.2驱动模块

变电站作业场所大多在室外，道路较为曲折，故移动机器人行进的速度不能太高，但运行扭矩及精度控制要求较高，移动机器人的旋转电机主要是控制摄像机的旋转角度，需要较好的定位精度，而步进电机具有控制精度较高、抗干扰能力强、运行可靠等优点，因此选用步进电机；因移动机器人为直流驱动，故其执行单元采用直流伺服电机。此外，为了避免失电状态下检测设备跌落，导致设备损坏，系统电机均需具备抱闸功能。

2.1.3云台系统

移动机器人的云台系统中红外摄像机选取NCC-4700JX12型800万像素红外网络摄像机；可见光摄像机选用C62L25T100AH型一体化摄像机，具有背光补偿、镜头变焦、电子快门等功能，可以进行远距离监控，适合不同的时间段和不同的天气段运行，满足变电站全天候监控的需要。

2.2软件关键技术的设计

从宏观的层面来讲，软件设计的关键技术主要包括了视频与在线检测的联动、警示联动录像、监控进度控制三大内容，这三个部分对于智能巡检系统来说是非常重要的。其中，视频在线检测与保护的联动，就是将监控系统的预设位置与监控数据连接起来，一旦保护信息发生了异常，联动装置就可以展开切实的追踪，这时相关的工作人员可以结合每天的运行轨迹，将预设的位置与监控系统连接起来，既可以提升巡查的效率，又可以降低人力成本，可谓一箭双雕。在对变电站展开巡检的时候，其安全性是重中之重。警视联动视频具有很高的安全性，在变电站出现任何不正常的状况，或者是火灾的时候，会自动开启报警系统，将报警的时间和影像记录下来。智能系统的设计更加符合当前社会发展的需要，报警系统可以自动记录时间，也可以自动录频，还可以智能地将报警信号的优先次序进行排序。如果有更高级别的警告，报警系统就会停止报警。高优先级报警联动机制可以通过中断低优先级报警的联动机制，及时发现和处理变电站存在的重大隐患，从而减少变电站各方面的损失。在巡视的时候，对检查进度的控制也很关键，如果检查速度太快，就会忽视掉某些细节，如果检查速度太慢，就会导致检查计划无法完成，因此，相关的工作人员应该通过当前的预设位来预估进度条，合理规划好巡检的速度。

2.3变电站智能巡检机器人的应用要点

监督管理运维。智能巡检员还可以同时对一些需要自动建立起完整网络需要的变电站网的自动运行状况进行智能化监督管理，并通过提供标准化的数据接口和服务管理接口，满足用户相关功能要求后，可以专注于其他工作。可选配管理巡检和远程控制巡检的机器人种类，本监控系统中还包含可以及时的上报现场巡检工作情况，并明确告知相关工作人员在信息传递现场情况时，需要的巡检机数量，进行控制站系统连接。为运维工作提供支持。借助智能巡检机器人，多台机器人可以协同巡检、了解变电站运维、传递信息。在执行巡检任务时，机器人可以选择最合适的路线，找到最方便的巡检位置。远程操作和维护。使用这种变电站智能巡检机器人同时具有实现变电站标准化和统一管理的数据接口功能和远程服务，可以方便工作人员远程对自动化巡检的机器人系统功能进行标准化统一控制和自动化管理。智能变电站的巡检自动化机器人体积尺寸更小，使之其操作应用范围更加丰富灵活，各方面的工作方式都能进一步得到优化改进。为此，运维或巡检操作人员将可以完全实现随时使用该智能移动监测设备来实现远程操作或通过控制变电站智能自动化巡检操作实现自动远程巡检。在运维过程中可以实现信息共享。智能自动化巡检维护机器人是变电站保证正常运维及顺利建设改造的一种可靠技术途径。变电站项目内部均应能提供一个专用的充电设备空间，以便于机器人可以自行实现充电。并且，通过对现有相关充电设备电路的设计改进，机器人还可以更流畅准确地接收传输中收集来的相关信息，实现数据信息实时共享，保障整个项目稳定的系统运维工作。

3变电站智能巡检技术的实践应用

在前述对变电站设备智能巡检与状态评估技术进行研究的基础上，实际的应用场景展现了该技术的可行性和效益。本研究选择了一个变电站进行实际分析，该变电站服务于工业园区，总装机容量为8000kVA，包括主变电器2台、配电线路6条。传统的人工巡检需要投入4名工程师，每日耗时约8h。为提高效率和准确性，该变电站采用了前文描述的智能巡检技术：（1）巡检机器人数量：3台。（2）每日巡检路程：每台机器人平均20km。（3）巡检时间：每台机器人平均12h/次。（4）检测项目：包括对变压器、刀闸、线路、避雷器等关键设备的监测。（5）状态评估：通过采集的数据进行设备状态的精确评估。通过实施智能巡检与状态评估技术，该变电站取得了以下成果：（1）巡检时间减少：从8h减少到2.5h。（2）设备状态准确评估：评估精度提高到95%。（3）故障响应时间缩短：从3h缩短到45min。（4）年度运营成本节约：约1500000元。本实例展示了变电站设备智能巡检与状态评估技术在实际工业变电站场景中的强大应用潜力。通过智能技术的实施，不仅大幅提升了巡检效率，还实现了对设备状态的准确评估，为变电站的稳定、高效运营提供了强有力的支撑。

4结束语

本文在介绍国内变电站巡检模式的基础上，首先对智能化巡检系统的整体框架进行了搭建，然后对巡检机器人主控模块、驱动模块、云台系统等主要硬件进行了选型，接着对巡检机器人的软件模块进行了相关设计，最后对移动机器人在变电站实际巡检工作中的应用进行了讨论，有力保障了变电站设备运行可靠性，提高了工作效率，推动了电力行业健康发展。

参考文献

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