變電站智能機器人巡檢研究

【摘要】：變電站設備巡檢是有效保證變電站設備安全運行、提高供電可靠性的一項基礎工作，主要分為例行巡檢和特殊巡檢。人工巡檢存在勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散、管理成本高等明顯不足。巡檢機器人的應用大大提高了巡檢效率和質量，本文將就變電站智能機器人巡檢進行討論。

【關鍵詞】：變電站;智能機器人;巡檢;效率;安全

引言：

智能巡檢機器人是服務于電力系統生產的特種機器人，具有一種或多種擬人功能，可代替或輔助人工進行設備巡檢、帶電搶修和維護作業等。機器人系統的使用，實現了變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監控，大幅降低了人工勞動強度和運維成本，實現了變電站巡檢的“無人化”。

1變電站智能機器人的優勢

變電站運行工人在現場進行設備巡視，對運行設備進行感觀的簡單的定性判斷，主要通過看、觸、聽、嗅等感官去實現的。例如通過觸摸運行設備的外殼（如電機和變壓器）檢查其振動情況和溫升變化情況，并與積累經驗對照，從而判斷其運行狀況;變電站設備巡檢機器人可代替人工完成變電站高壓變電設備的所有巡檢作業。

變電站設備巡檢機器人系統以自主或遙控的方式，在無人值守或少人值守的變電站對室外高壓設備進行巡檢，可及時發現電力設備的熱缺陷、異物懸掛等設備異常現象。它可以根據操作人員在基站的任務操作或預先設定的任務，自動進行變電站內的全局路徑規劃，通過攜帶的各種傳感器，完成變電站設備的圖像巡視、設備儀表的自動識別、一次設備的紅外檢測等，并記錄設備信息，提供異常報警。操作人員只需通過后臺基站計算機收到的實時數據、圖像等信息，即可完成變電站的設備巡視工作。利用智能移動機器人完成電站設備的巡檢，可以提高工作效率和質量，真正起到減員增效的作用，能更快地推進變電站無人值守的進程。

在低溫、霧霾等惡劣天氣條件下，機器人更能發揮出人力所不及的作用。秋季霧霾天氣頻發，能見度不足100米。智能巡檢機器人依然能夠按照設定好的路徑完成巡檢任務，實時回傳清晰的設備視頻、圖片、紅外成像測溫視頻、數據，自動讀取設備表計，開展遠程巡視、特殊巡視，自動生成巡檢報告和歷史數據趨勢曲線。

2變電站智能機器人巡檢

變電站巡檢機器人是智能變電站的移動式監測設備，由機器人移動站系統和后臺監控系統組成，統稱為變電站巡檢機器人系統。智能巡檢機器人定期在變電站巡檢的目標是利用機器視覺、人工智能和穩定的無線通訊技術等，進行完全自主的、有規律的設備巡視檢查，從而提高變電站巡檢工作的自動化程度和工作效率，真正起到減員增效的作用。鑒于此，應用于無人或少人值守變電站的智能巡檢機器人應具備以下功能和應用。

2.1圖像采集分析

巡檢機器人攜帶搭載在云臺上的紅外熱像儀、可見光CCD和拾音器等檢測設備，在無人或少人值守的變電站對室外高壓設備進行巡檢。其中可見光CCD主要用于采集可見光圖像，進而可進行一二次設備外觀檢查，包括異物懸掛、銹蝕等異常現象，可記錄斷路器、開關和閘刀現場實際位置，可自動讀取表計讀數、油位計位置等，報警或進行預先設置好的故障處理。紅外熱像儀用于紅外圖像的采集，可以代替人工進行設備熱缺陷的檢測，進行設備本體及接頭的紅外測溫進而判別是否有溫度異常情況。

2.2運動控制系統

運動控制系統實現機器人動力驅動，根據系統路徑規劃和遙控指令實現車體的運動控制，包括速度、位置、加速度控制。

實現底層動力驅動，由兩套直流伺服系統分別實現兩后輪的驅動，步進系統實現前兩輪的耦合轉向。根據車體結構建立車體運動模型，分析機器人運行過程中，兩后輪驅動速度分配與前輪轉向角關系。根據運動模型將局部路徑規劃指令與遙控指令分解，實現機器人指令速度（速度大小、轉向角度）與各輪轉動相匹配，并將指令下發，實現車體運動控制。

2.3導航定位系統

巡檢機器人應能夠沿著預先規劃好的軌道行走，包括直行、拐彎和停止等，并且在到達指定位置后通過調節車身、云臺電機和調節紅外及可見光CCD旋轉、俯仰角度的電機實現在最佳位置對設備進行拍攝。

2.4無線傳輸和數據分析

對巡檢機器人采集的視頻及聲音等信號或智能預處理之后的報警信號要實時傳輸給變電站監控管理中心，機器人將數據收集后，系統會自動將每個點位的數據記錄，通過對比每次檢測數據的變化，預防故障的出現。當設備沒有超過預警溫度的范圍時，人力檢測不會發現任何問題，但機器人的系統卻可以通過對比歷史數據立即發現這種潛在隱患。同時巡檢器人要及時接受來自監控管理中心的控制指令，即機器人本體和監控管理中心需保持良好的通信狀態。

2.5伺服控制

巡檢機器人本身運動的控制，通過控制電機使機器人在特定的時間按既定的順序對待檢設備進行巡視。

2.6值班人員后臺控制

變電站值班人員可在監控管理中心進行實時監視，可手動操控機器人本體、紅外及可見光攝像機，實現變電站設備巡檢的本地及遠程遙控。機器人搭載紅外熱成像儀、數據傳輸等設備，采集的溫度、油位讀數、開關狀況、高壓室環境等信息實時回傳總控中心，如果數據異常，系統會發出報警信號，提醒維護人員采取相應對策。

針對我國輸電線路點多線長面廣的特點，可以通過直升機、無人機和人員地面巡視相配合的立體巡視方式，對重點輸電線路進行巡視。無人機搭載高清攝像頭，可對特定輸電線路區域進行飛行航拍，特別對特殊區域、泥石流受災區域進行現場勘查。有效降低輸電線路故障風險。直升機巡線作業不受地形影響，具有快速、安全、可靠、靈活等特點，一次巡視可同時完成對線路的多種診斷。

結束語：

變電站是電網的樞紐，定期巡視對于電氣設備安全運行至關重要。機器人巡檢系統是一個復雜的系統，需進行大量的調試和實驗。此外，也可加入新的科技方式，例如聲音傳感器，溫度傳感器來進行設備的噪聲和溫度變化監控，使系統功能更加完善。保障電力系統的安全高效運行。

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