变电站智能巡检机器人研究分析

摘要：随着科技进步和电力体制改革的不断深入和发展，电力系统自动化程度已有了很大提高，通过对变电站设备电气信号的监视控制和数据采集等，实现了对变电站主设备的远程监控。可巡检工作依旧在保证变电站正常生产、安全运行方面占有极其重要的地位。文章就变电站机器人智能巡检在变电站主要发挥的作用和基本原理以及它在目前变电站的实际运行中存在的问题和弊端进行讨论。

关键词：变电站 机器人 智能巡检 存在问题 处理方法

前言：传统的巡检任务范围广、工作量大、及其重复性，很容易导致一部分巡检人员产生厌烦心理，巡检工作不到位。变电站无人值班模式的进展，在一定程度上还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题，甚至留下安全运行隐患。比如：设备、接线的放电、发热，失去及时发现的机会，大风、大雪及雷雨后设备状况无法及时巡视，或者对主变、开关油位及设备状况无法及时了解，发生事故跳闸时无法及时检查故障设备的情况等等。为了解决这种矛盾，兼顾变电站传统的运行方式和机器人技术应用的发展，由机器人巡检系统来弥补。然而，因为机器人智能巡检系统进入电力生产应用的时间较短，且不同电压等级、不同厂家制造的设备差别较大，该系统未能在实际应用中发挥出其应有的作用。

一、巡检机器人简介

本文所研究的变电站机器人巡检系统是由浙江国自机器人技术有限公司研制开发的。此型号巡检机器人主体由激光传感器、云台，高清摄像头、红外热像仪、超声传感器、机器人核心控制机箱、安全停障模块、底盘模块等核心设备和其他辅助设备组成。运用无轨化导航技术和运动四驱底盘，并集多种高科技技术为一体，具备无轨化、可调配、智能化、集群化、耐高寒高温、运行时长等优势。主要有定点定路径、指定点巡检、遥控巡检、高清可见光与红外实时视频监控、变压器和空气噪声监控、SF6泄露检测、红外测温与故障报警、可见光图像智能判别、巡检报表分析与历史数据分析等功能，以自主或遥控的方式，在无人值守的环境中，完成对室内外高压设备进行红外温度监测和仪表油位的图像识别等任务，替代人工完成巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作。

例行巡检时，系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡检任务。特巡时由操作人员选定巡视内容并手动启动巡视，自主完成巡检任务。也可以实时远程视频巡检。能自动开启、关闭充电房门，完成自主充电。

搭载红外热成像仪，具备自动对焦功能。能够对站内设备进行温度检测，对电流致热型和电压致热性缺陷或故障进行自动分析判断，并提出预警；搭载高清摄像头，能够对有读数的表盘及油位表计进行数据读取，自动记录和判断，并提出报警，读数误差小于5%；搭载拾音器，能够对设备运行噪声进行采集、远传、分析，识别异常声音；能够采集环境温度、湿度、气压、降水量、风向、风速等。巡检任务中采集到的可见光图像、红外图像、声音表计读数、设备位置状态、设备油位等信息存储在巡检数据库中。自动生成设备缺陷报表、巡检任务报表等，并提供历史曲线展示，所有报表具有查询功能；二维电子地图可实时记录、下传在本地监控后台上智能巡检机器人的工作状态、巡检路线等信息，可编辑巡检点不少于8000个；在通信中断、接收的报文内容异常等情况下，可上送告警信息。

二、存在的问题分析

以榆次变电站智能巡检机器人使用情况为例来研究。在工作中日常例行维护基本到位，现场巡视设备状态准确，红外测温基本与人工测温结果相符，上传与下传指令完成情况良好，信号接收准确。但在使用中还是有已发生的和未曾发生过的问题存在。在巡视方面主要存在的问题有：

1、变电站智能机器人巡检系统主要巡视的是一次设备，对开关室、二次设备及直流系统的巡视是完全缺失的。现在使用的机器人可以对变电站一次设备进行较全面的巡视，但鉴于二次设备的所处位置和独特性，机器人难以完成对此类设备的巡视检查工作。变电站的二次设备和直流系统一般放置在变电站的主控楼内或是独立的小室中。这样会给机器人的行进设置天然的"屏障"。而且变电站的室内设备的门口加装了防小动物隔板，这样也不利于机器人的行驶。但是变电站二次设备与直流系统一样在变电站稳定运行中起到关键作用，所以在没有运维人员的检查时，拥有一台机器人能够完成这项工作是很有必要的。需要解决这样的问题容易达到的方法就是在主控或小室铺设磁轨道以便机器人进出。并且为了防止小动物误入室内，应对进出的门加以改造，可以改造成例如机器人充电室那样的自动开关门。当机器人驶近时，对自动门发送信号后进入；出门时再次发送信号驶出。

2、变电站机器人智能巡检系统的红外测温系统可为运维人员提供比较准确的测温数据，但它仍然存在弊端。当机器人运行至监测点位时，云台会对所测设备有着固定角度。在红外测温仪的检测范围内可能会出现其它物体对测温结果造成干扰。这样的问题存在主要与站内检测标签点的设置有关。在设置检测标签点时，施工人员并未考虑机器人云台的转向角度和所监测设备背后的室外照明灯具对之后监测可能造成的影响。这样的问题应该由厂家人员在施工时，对站内所有可能造成监测误差的因素进行分析，标签点的位置还有云台的转向角度都应考虑在内，将不必要的误差在设备安装前消除。

3、变电站机器人在巡视中会对六氟化硫设备进行巡检，但断路器的气体压力表位置偏高，并且有些气体压力表的设计存在缺陷。首先，这些压力表对于地面的夹角过大，不利于机器人的观测。其次，压力表的指针过小，或是隐藏于表面下部，这样也对机器人的观测造成影响。在这样的情况下，运维人员会使用望远镜或爬上高压设备构架观察，而机器人却只能一筹莫展。

应对这样的麻烦最直接的办法就是检测这些六氟化硫设备是否漏气。六氟化硫设备的气体压力降低多数是因为设备密封不严密导致的漏气造成。六氟化硫气体泄漏会释放电弧作用下生成的低氟有毒气体，在日常的巡视中，运维人员会使用六氟化硫气体检漏仪对是否泄漏加以判断。变电站机器人也可以应用这个办法对设备进行检查，既能准确检测出设备是否漏气，也可以省去观测气体压力表的时间。

三、机器人异常情况处理方法

1、通讯异常时，智能巡检机器人与后台计算机失去通信。由于电磁辐射或大风等恶劣天气引起，等待1-2分钟可恢复。如不能恢复通信，可将机器人关机重启，如还不能恢复需联系厂家人员。

2、机器人偏离磁道。正在执行自动巡检任务时，若机器人偏离磁道不能正常执行任务，需运行人员将机器人摆放至直线的磁道上。手动巡检时，机器人偏离磁道，如果控制平台显示磁道信息未完全丢失，只是偏离，可后台手动控制机器人返回磁道。如不能，需运行人员将机器人摆放至直线的磁道上。

3、当机器人不能执行巡检任务时，最可能原因是后台计算机运行程序未启动，应首先启动数据库程序，再启动智能巡检系统软件，并重新下传巡检任务。

四、结语

变电站巡检机器人作为集自动化、机械、人工智能、计算机等高新领域的尖端技术，在电力系统的引入，将大大提高电力系统自动化程度，同时减少运行人员劳动强度，提高设备巡检质量，对保障无人值班变电站及电力系统的安全运行，进一步促进智能变电站的发展，改变传统的生产方式有着重要的意义。随着智能巡检系统的逐渐完善，其必将在变电站的日常巡检工作中发挥愈来愈重要的作用，并在不远的将来取代传统的人工巡检方式。智能巡检已经在多个方面有了长足的发展。比如线路巡检机器人，线路故障地点识别飞机，包括文中提到的变电站智能巡检机器人，都是将智能化运用到实际运维工作中的实例。这些智能设备在实际意义上减轻了运维和检修人员的日常工作，可以为其争取更加宽裕的时间去做这些智能设备所不能涉及方面的工作。