變電站智能巡檢機器人研究分析

崔志芳

摘要：隨著科技進步和電力體制改革的不斷深入和發展，電力系統自動化程度已有了很大提高，通過對變電站設備電氣信號的監視控制和數據采集等，實現了對變電站主設備的遠程監控。可巡檢工作依舊在保證變電站正常生產、安全運行方面占有極其重要的地位。文章就變電站機器人智能巡檢在變電站主要發揮的作用和基本原理以及它在目前變電站的實際運行中存在的問題和弊端進行討論。

關鍵詞：變電站 機器人 智能巡檢 存在問題 處理方法

前言：傳統的巡檢任務范圍廣、工作量大、及其重復性，很容易導致一部分巡檢人員產生厭煩心理，巡檢工作不到位。變電站無人值班模式的進展，在一定程度上還存在因無人在現場及時監視、巡視而帶來的一系列問題，甚至留下安全運行隱患。比如：設備、接線的放電、發熱，失去及時發現的機會，大風、大雪及雷雨后設備狀況無法及時巡視，或者對主變、開關油位及設備狀況無法及時了解，發生事故跳閘時無法及時檢查故障設備的情況等等。為了解決這種矛盾，兼顧變電站傳統的運行方式和機器人技術應用的發展，由機器人巡檢系統來彌補。然而，因為機器人智能巡檢系統進入電力生產應用的時間較短，且不同電壓等級、不同廠家制造的設備差別較大，該系統未能在實際應用中發揮出其應有的作用。

一、巡檢機器人簡介

本文所研究的變電站機器人巡檢系統是由浙江國自機器人技術有限公司研制開發的。此型號巡檢機器人主體由激光傳感器、云臺，高清攝像頭、紅外熱像儀、超聲傳感器、機器人核心控制機箱、安全停障模塊、底盤模塊等核心設備和其他輔助設備組成。運用無軌化導航技術和運動四驅底盤，并集多種高科技技術為一體，具備無軌化、可調配、智能化、集群化、耐高寒高溫、運行時長等優勢。主要有定點定路徑、指定點巡檢、遙控巡檢、高清可見光與紅外實時視頻監控、變壓器和空氣噪聲監控、SF6泄露檢測、紅外測溫與故障報警、可見光圖像智能判別、巡檢報表分析與歷史數據分析等功能，以自主或遙控的方式，在無人值守的環境中，完成對室內外高壓設備進行紅外溫度監測和儀表油位的圖像識別等任務，替代人工完成巡檢中遇到的急、難、險、重和重復性工作。

例行巡檢時，系統根據預先設定的巡檢內容、時間、周期、路線等參數信息，自主啟動并完成巡檢任務。特巡時由操作人員選定巡視內容并手動啟動巡視，自主完成巡檢任務。也可以實時遠程視頻巡檢。能自動開啟、關閉充電房門，完成自主充電。

搭載紅外熱成像儀，具備自動對焦功能。能夠對站內設備進行溫度檢測，對電流致熱型和電壓致熱性缺陷或故障進行自動分析判斷，并提出預警；搭載高清攝像頭，能夠對有讀數的表盤及油位表計進行數據讀取，自動記錄和判斷，并提出報警，讀數誤差小于5%；搭載拾音器，能夠對設備運行噪聲進行采集、遠傳、分析，識別異常聲音；能夠采集環境溫度、濕度、氣壓、降水量、風向、風速等。巡檢任務中采集到的可見光圖像、紅外圖像、聲音表計讀數、設備位置狀態、設備油位等信息存儲在巡檢數據庫中。自動生成設備缺陷報表、巡檢任務報表等，并提供歷史曲線展示，所有報表具有查詢功能；二維電子地圖可實時記錄、下傳在本地監控后臺上智能巡檢機器人的工作狀態、巡檢路線等信息，可編輯巡檢點不少于8000個；在通信中斷、接收的報文內容異常等情況下，可上送告警信息。

二、存在的問題分析

以榆次變電站智能巡檢機器人使用情況為例來研究。在工作中日常例行維護基本到位，現場巡視設備狀態準確，紅外測溫基本與人工測溫結果相符，上傳與下傳指令完成情況良好，信號接收準確。但在使用中還是有已發生的和未曾發生過的問題存在。在巡視方面主要存在的問題有：

1、變電站智能機器人巡檢系統主要巡視的是一次設備，對開關室、二次設備及直流系統的巡視是完全缺失的。現在使用的機器人可以對變電站一次設備進行較全面的巡視，但鑒于二次設備的所處位置和獨特性，機器人難以完成對此類設備的巡視檢查工作。變電站的二次設備和直流系統一般放置在變電站的主控樓內或是獨立的小室中。這樣會給機器人的行進設置天然的"屏障"。而且變電站的室內設備的門口加裝了防小動物隔板，這樣也不利于機器人的行駛。但是變電站二次設備與直流系統一樣在變電站穩定運行中起到關鍵作用，所以在沒有運維人員的檢查時，擁有一臺機器人能夠完成這項工作是很有必要的。需要解決這樣的問題容易達到的方法就是在主控或小室鋪設磁軌道以便機器人進出。并且為了防止小動物誤入室內，應對進出的門加以改造，可以改造成例如機器人充電室那樣的自動開關門。當機器人駛近時，對自動門發送信號后進入；出門時再次發送信號駛出。

2、變電站機器人智能巡檢系統的紅外測溫系統可為運維人員提供比較準確的測溫數據，但它仍然存在弊端。當機器人運行至監測點位時，云臺會對所測設備有著固定角度。在紅外測溫儀的檢測范圍內可能會出現其它物體對測溫結果造成干擾。這樣的問題存在主要與站內檢測標簽點的設置有關。在設置檢測標簽點時，施工人員并未考慮機器人云臺的轉向角度和所監測設備背后的室外照明燈具對之后監測可能造成的影響。這樣的問題應該由廠家人員在施工時，對站內所有可能造成監測誤差的因素進行分析，標簽點的位置還有云臺的轉向角度都應考慮在內，將不必要的誤差在設備安裝前消除。

3、變電站機器人在巡視中會對六氟化硫設備進行巡檢，但斷路器的氣體壓力表位置偏高，并且有些氣體壓力表的設計存在缺陷。首先，這些壓力表對于地面的夾角過大，不利于機器人的觀測。其次，壓力表的指針過小，或是隱藏于表面下部，這樣也對機器人的觀測造成影響。在這樣的情況下，運維人員會使用望遠鏡或爬上高壓設備構架觀察，而機器人卻只能一籌莫展。

應對這樣的麻煩最直接的辦法就是檢測這些六氟化硫設備是否漏氣。六氟化硫設備的氣體壓力降低多數是因為設備密封不嚴密導致的漏氣造成。六氟化硫氣體泄漏會釋放電弧作用下生成的低氟有毒氣體，在日常的巡視中，運維人員會使用六氟化硫氣體檢漏儀對是否泄漏加以判斷。變電站機器人也可以應用這個辦法對設備進行檢查，既能準確檢測出設備是否漏氣，也可以省去觀測氣體壓力表的時間。

三、機器人異常情況處理方法

1、通訊異常時，智能巡檢機器人與后臺計算機失去通信。由于電磁輻射或大風等惡劣天氣引起，等待1-2分鐘可恢復。如不能恢復通信，可將機器人關機重啟，如還不能恢復需聯系廠家人員。

2、機器人偏離磁道。正在執行自動巡檢任務時，若機器人偏離磁道不能正常執行任務，需運行人員將機器人擺放至直線的磁道上。手動巡檢時，機器人偏離磁道，如果控制平臺顯示磁道信息未完全丟失，只是偏離，可后臺手動控制機器人返回磁道。如不能，需運行人員將機器人擺放至直線的磁道上。

3、當機器人不能執行巡檢任務時，最可能原因是后臺計算機運行程序未啟動，應首先啟動數據庫程序，再啟動智能巡檢系統軟件，并重新下傳巡檢任務。

四、結語

變電站巡檢機器人作為集自動化、機械、人工智能、計算機等高新領域的尖端技術，在電力系統的引入，將大大提高電力系統自動化程度，同時減少運行人員勞動強度，提高設備巡檢質量，對保障無人值班變電站及電力系統的安全運行，進一步促進智能變電站的發展，改變傳統的生產方式有著重要的意義。隨著智能巡檢系統的逐漸完善，其必將在變電站的日常巡檢工作中發揮愈來愈重要的作用，并在不遠的將來取代傳統的人工巡檢方式。智能巡檢已經在多個方面有了長足的發展。比如線路巡檢機器人，線路故障地點識別飛機，包括文中提到的變電站智能巡檢機器人，都是將智能化運用到實際運維工作中的實例。這些智能設備在實際意義上減輕了運維和檢修人員的日常工作，可以為其爭取更加寬裕的時間去做這些智能設備所不能涉及方面的工作。