變電站巡檢機器人巡檢路線的優化設計

付淵

（貴陽供電局，貴州貴陽 550000）

變電站巡檢機器人巡檢路線的優化設計

付淵

（貴陽供電局，貴州貴陽 550000）

變電站巡檢機器人的工程應用中，巡檢路線的設計是整個系統應用中最重要的環節。本文首先論述了變電站巡檢機器人系統路線設計依據，既要滿足變電站室外設備的全面覆蓋和表計識別效果，又要綜合考慮機器人本體性能。最后結合500kV貴陽變電站巡檢機器人的工程應用，論述了優化充電室位置保證巡檢時間合理分配的方法，以及提高220kV區域開關設備分合識別效果、保證500kV區域設備多角度觀測、提高主變繞組油溫表和呼吸器觀測識別效果的優化設計的注意事項。

變電站巡檢機器人 巡檢路線設計 巡檢點位

1 背景

采用變電站巡檢機器人技術進行巡檢，不但克服了人工巡檢存在的一些缺陷，還彌補了人工巡檢存在的不足之處，同時還適應了智能變電站和無人值守變電站發展的實際需求，具有非常廣闊的發展空間和應用前景。在機器人巡檢變電站的工程應用中，變電站巡檢機器人巡檢路線的設計是整個系統應用中最重要的環節，既要滿足變電站室外設備的全面覆蓋，又要綜合考慮機器人本體性能。本文結合變電站巡檢機器人系統在貴陽500kV變電站中的應用，對機器人巡檢線路的設計中重要的問題進行了詳細的論述。

2 設計依據

2.1 站內巡檢設備全面覆蓋

整個系統由變電站巡檢機器人、 本地監控后臺、 遠程集控后臺、 機器人充電室、 通信基站等部分組成， 能夠通過全自主或遙控模式進行變電站巡檢作業或遠程視頻巡視。 機器人檢測設備應包含如下，主變壓器、電抗器、斷路器、隔離開關、電容器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、設備區箱體、母線及絕緣子等，同時應具備設備本體、套管和接頭的溫度可生成清晰的紅外測溫視頻圖像，設備外觀、表計指示、滲漏油等能夠生成清晰的可見光視頻圖像，油位、油溫、壓力等表計能夠智能識別表計油位或者讀數。

2.2 機器人性能參數

可見光攝像機上傳視頻分辨率不小于720x576，最小光學變焦倍數20倍；紅外熱成像儀具備自動對焦功能，分辨率不低于320×240，紅外圖像為偽彩顯示、可顯示影像中溫度最高點位置及溫度值、具有熱圖數據。

3 巡檢路線設計

3.1 充電室位置設計

圖1 500kV貴陽變電站

充電室是機器人的能源補充場所，在考慮充電室位置布置時，應著重考慮以下幾點：（1）使充電室位于變電站的中間位置，機器人每次從充電室出發完成單個巡檢任務的巡視路程盡量接近，方便后期調試過程中對每個巡視任務進行規劃。（2）充電室應避免位于母線正下方，一方面母線本身較強的負荷可能對無線通訊產生一定影響，另一方面在進行充電室安裝過程中對還要額外注意施工設備與母線的安全距離，為充電室的安裝徒增風險。（3）不應安裝在變電站設備預留空間附近，主要是為了避免與變電站后期設備維修以及變電站改建和擴建產生干涉。

3.2 軌道和任務路線設計

軌道是機器人的導航方式，決定著變電站巡檢機器人在自動運行過程中的活動范圍，在設計時應著重考慮以下幾點：（1）確保站內一次設備的全面覆蓋，并選擇距離設備較近的一側道路進行。（2）針對站內主道路和電纜蓋板要選擇合適的軌道的形式來滿足機器人運行。針對混凝土澆筑道路和瀝青道路要選擇合適的施工方式確保機器人軌道在機器人運行期間的導航穩定性。（3）避免與站內主道路上排水蓋板等道路設施產生干涉，避免規劃新修的輔助道路與站內消防設施的正常取用發生沖突，注意規避設備區域分隔柵欄以及不可損壞站內綠化。（4）出于機器人運行穩定性考慮，軌道要與低抗等強電磁設備預留一定的安全距離，確保設備電磁干擾在機器人自動巡視時不產生影響。（5）能從巡檢路徑（包括蓋板）360°觀測設備間隔各檢測點。

3.3 巡檢點設計

（1）按照巡檢路線方向，機器人巡檢停靠點應該保證正面拍攝目標設備，且拍攝圖片背景盡量簡單。（2）每條軌道的巡檢點應該統一放置在軌道同一側。便于后期規劃機器人任務時不必往返于同一條道路。（3）設計巡檢點時應依據整體任務路線確定，盡量實現機器人蛇形路線穿梭于設備之間，同一條道路盡量不走往返，減少機器人行走路程。根據總體任務路線確定每條道路的巡檢點處于道路的一側。（4）紅外巡檢點應盡量減少云臺轉動距離并保證較多的覆蓋設備，如果與臨近的可見光巡檢點運行距離不大于50cm時可以考慮與可見光巡檢點合并，但前提是可以覆蓋需要測溫的一次設備，且待測設備與機器人之間無障礙物遮擋。（5）可見光巡檢點應盡量保證正對巡檢表計，確保表計與巡檢機器人之間沒有其他設備遮擋。在可以清楚看到表計的前提下要考慮拍攝表計時的仰角，盡量減小仰角便于提高識別準確率。

4 現場應用

500kV貴陽變電站位于距貴陽市區28公里的白云區沙文鄉，海拔1300余米，占地150余畝，是我國西南地區第一座500千伏變電站。現已投運兩組容量為50萬千伏安和75萬千伏安的主變壓器，五回500KV出線，十二回220kV出線，出線采用直饋線輻射方式。遵循上節論述的原則，設計巡檢路線如圖1所示。

（1）充電室布置在主控樓一側，使每個電壓等級區域的巡檢時間近似。保證機器人充電和巡檢時間合理分配，滿足每天全面巡檢的要求。（2）220kV區域軌道布置在電纜蓋板上，對220kV隔離開關設備進行分合識別。（3）500kV區域每一串兩條軌道覆蓋三相，優化了開關壓力、CT油位的讀取，完善設備接線板的多方位觀測。（4）主變四周進行了巡檢軌道的設計，優化了主變滲漏油，繞組油溫表的觀測。

付淵（1981—），男，貴州貴陽人，職稱：技師、助理工程師，崗位：生產設備管理部變電運行專責，工作單位：貴陽供電局，研究方向：變電運行管理和基于智能機器人的設備巡視。