無人值班變電站巡檢機器人的研究及應用

高靜

（福建省檢修公司福州分部，福建 福州 350000）

無人值班變電站巡檢機器人的研究及應用

高靜

（福建省檢修公司福州分部，福建 福州 350000）

無人變電站巡檢機器人在變電站工作中具有重要作用，為變電站的安全穩定運行提供了重要保障，是無人值班變電站巡檢工作中的必要設備。文章對巡檢機器人在無人值班變電站中的必要性進行了說明，對巡檢機器人的構成進行了分析，并闡述了巡檢機器人具有的重要功能。

無人值班；變電站；巡檢機器人；研究

變電站設備很容易出現問題，因此需要對變電站進行巡檢，發現變電設備存在的各種問題并及時解決，來保證變電系統的正常運行，因此，巡檢機器人被研發出來，在確保變電站的穩定運行方面起到了重要作用。

1 無人值班變電站巡檢采用機器人的必要性

隨著電力系統自動化和智能化水平的提高，電氣信號的獲取可以利用多種自動化設備和技術來獲得，例如監視控制、數據采集系統以及繼電保護等。如今的變電站也實現了遙控、遙測、遙信等功能，變電站自動化程度得到明顯提高。雖然變電站的自動化程度已經得到了一定發展，可以實現少人和無人值班，但是在無人值班時也會引起一系列的問題，甚至影響變電站的安全運行。其主要存在的問題有四點：（1）當變電系統中出現真空開關、端子漏氣、避雷器漏電等問題造成的發熱現象無法及時發現，可能會導致安全隱患。（2）防盜與防衛救護問題無法得到有效解決。（3）對主變、開關油位等部位以及設備外部的具體狀況難以進行及時和詳細的了解。（4）當遇到較大的風、雨、雪等惡劣天氣時，變電設備很容易受到破壞，這就需要對變電站設備進行巡視檢查，如果無人值班的情況下，就難以及時進行巡檢，及時發現變電站設備出現的一些問題，設備故障等問題難以得到及時處理，為變電站造成損失。

由此可見，變電站的巡檢工作十分重要，是變電站正常安全生產和運行的重要保證。在傳統情況下，需要巡檢人員每天定時對各個變電站進行巡查或者定期巡查，并采集相關數據和信息，及時發現存在的問題并解決。但花費大量人員來開展巡檢工作，不僅會浪費大量的人力資源，同時重復性的巡檢工作也會導致巡檢人員產生厭煩情緒，出現對工作不負責的情況。例如沒有進行實際的巡檢工作就進行填寫巡檢報表等。為解決這一問題，變電站巡檢智能機器人被應用，其配置靈活、技術先進、功能多樣，為變電站的安全運行提供了保障。

2 機器人系統的總體機構

變電站巡檢機器人集合了多種技術，主要包括傳感器融合技術、導航技術以及無線傳輸技術等，系統非常復雜，功能也很強大。經過現場的運行，巡檢機器人最重要的作用是能夠代替巡檢人員進行變電站設備的巡檢工作，可以及時發現變電設備中出現的異常狀況，及時發現問題并解決，有效保障變電站設備和系統的安全。

機器人的整體結構主要包括三個部分：基站、移動本體、電站設備檢測系統。其中移動本體是整個機器人系統的重要載體，包含有多個系統，如移動車體、移動運動控制系統和通信系統，具有信息采集等功能。為了對機器人的移動本體進行有效的管理，需要建立監控中心，又叫做基站，基站與移動體的連接裝置是無線網橋，利用局域網進行連接；檢測系統包括外線熱成像儀和攝像機等，具有內部溫度信息采集和處理的功能。

基站系統使用計算機技術，系統在人員進行操作后，將命令信息傳遞到機器人移動體運動控制系統中，然后機器人再根據命令實施具體作業。基站系統主要包括電子地圖、報警處理、聲音、圖像處理等模塊，機器人的工作狀況和運行狀況也可以反映到系統中，工作人員通過基站系統可以及時了解機器人的工作狀況，以便于及時對機器人進行維護。

移動站主要包括的部分有移動車體、運功控制子系統以及工作子系統等。具體的工作原理為由工作子系統采集圖像，然后傳輸到基站；運動控制子系統主要依據傳感器信息，來對巡檢路徑進行規劃，運動控制子系統的主要作用是對機器人巡檢過程中的運動、行為進行控制。在機器人移動車體的結構設計中，前輪起驅動作用，并且有兩個電機分別提供動力，實現差速轉向；后輪可以進行靈活轉向，以方面機器人的靈活運動。

3 機器人的主要功能

機器人在巡檢中為非電氣信號的采集提供了移動載體，對非電氣信號的采集提供了有利條件，在機器人這一平臺上裝載不同的檢查系統和裝置來實現多種功能，例如，遠程在線紅外熱像儀系統、聲音采集處理系統以及移動物體闖入報警系統等。

3.1 遠程紅外監測與診斷系統

此系統采用在線式紅外熱成像裝置。該系統包括紅外圖像采集裝置、圖像處理、圖像顯示等模塊。在進行工作時，系統可以對設備的溫度進行檢測，依據設定的標準溫度進行判斷，如果檢測到設備溫度超出標準溫度，系統會以聲音或者文本的形式將信息轉遞給基站。另外，通過光識別功能，還可以對一些設備的溫度梯度進行判斷，可以生成某一時刻或者過去某一段時間內的溫度曲線，對設備的檢測有重要作用。

3.2 遠程圖像監測與診斷系統

此系統先利用基站對圖像進行分析，傳輸分析結果或者等待進一步對圖像進行確定。其具體的步驟為：系統首先對圖像進行預處理，對設備進行識別，比較本次傳輸的圖像與之前的傳輸圖像，結合設備的對應參數，對圖像進行綜合分析和判斷。如果設備運行正常，切換下一幅圖，設備運行出現異常狀況，則對上一級發出報警信號，圖像也可以被調度人員遠程調用，大大提高了傳送效率，調度人員不需要時刻關注系統的屏幕，減小了調度人員的工作量。

3.3 聲音監測與診斷系統

聲音檢測與診斷系統主要是對變壓器發出的聲音進行采集并分析。聲音是通過移動體攜帶的麥克風來進行收集的，利用無線網絡將聲音信息傳遞到基站。通過構造檢測模型的方式，聲音信息進行分析，進而判斷變壓器是否處于正常的運行狀態，如果經過分析發現變壓器處于異常狀態，需要發出故障報警，并對故障的具體狀況做進一步的確定。

3.4 移動物體闖入偵測報警系統

變電巡檢的一個目的是會防止變電站受到外力的破壞，主要有人為破壞或者其他動物的闖入對變電站造成破壞。變電站巡檢機器人的應用中，監控中心需要對環境中的可疑目標進行重點監控，并對可疑目標進行錄像和報警，使目標得到操作人員的重視，也便于故障發生后，為故障的調查提供可靠的依據。該系統根據采集的視頻信息以及數據，對視頻中的相對運動物體進行分析，并提取運動目標區域的視頻狀況，以聲音和文本的形式進行報警，以提示監控人員注意。并在移動目標出現時，對其進行錄像。

3.5 人機交互監控系統

人機交互監控系統能夠對巡檢機器人進行遠程、實時監控和控制，人機交互監控系統主要包括以下幾個方面：（1）客戶端登錄界面，再進行客戶端登錄界面設計時需要根據無人值班變電站的實際需求，對變電站巡檢機器人的使用進行規范，合理設置變電站巡檢機器人的權限，只有登錄相應的賬號才能夠對機器人進行遠程操作，查閱歷史數據信息。（2）客戶端顯示界面，在進行客戶端顯示界面設計時，既需要考慮與windows軟件的兼容性，還應該保證界面的清晰程度，因此采用模塊化設計方式，主要模塊包括：電子地圖巡檢模塊、數據顯示模塊、系統運行模塊、圖像顯示模塊以及機器人控制模塊等，進行合理的布局。（3）數據庫顯示界面，數據庫顯示界面主要包括四個部分，即測溫圖像顯示區、數據曲線圖顯示區、數據庫顯示區以及數據庫操作區，不同的顯示界面具有相應的功能。（4）巡檢地圖顯示界面，該界面的主要功能是對機器人的巡檢任務點進行標識，通過對變電站的平面圖進行分析，制定科學合理的巡視路線，并且通過無線網橋對機器人的位置信息進行采集，并且通過該界面對機器人當前檢測設備的情況和運行情況進行模擬。同時還具有手控巡檢方式，通過雙擊屏幕上設備的名稱或者設備，能夠指揮機器人運動至該設備范圍，對設備的溫度進行檢測。

4 結語

巡檢機器人在變電站的巡檢中具有很大的必要性，巡檢機器人具有先進的技術和裝置，具有齊全的功能，可以有效代替人工進行巡檢作業，便于及時發現變電設備中存在的異常問題，有效保障了變電系統的穩定安全運行。

變電站管理人員要充分認識巡檢工作的重要性，重視巡檢機器人的使用，加大力度完善和發展巡檢機器人技術，為解決變電站運行中出現的問題奠定良好的基礎。

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TP242

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1671-0711（2016）12（下）-0061-02