智能巡檢機器人在變電站的實踐應用

摘要：隨著“三集五大”的發展，變電站運行模式的改變以及無人值守站的普及，智能巡檢機器人在巡視過程中對設備的表計、油位進行正確讀數，采集設備聲音，紅外成像，綜合判斷設備是否存在異常，提高巡視精確度。機器人具有的故障報警、后臺分析、顯示模式識別等功能，減少人員巡檢帶來的誤差，提高工作效率及工作質量。機器人代替人工巡視將是未來的主要發展方向。

關鍵詞：智能巡檢；機器人；自主；紅外成像

【中圖分類號】TM63【文獻標識碼】A【文章編號】2236-1879（2017）12-0252-01

隨著“三集五大”的發展，變電站模式逐漸向少人、無人值守發展，為適應發展需求，智能巡檢機器人攜帶紅外熱像儀、可見光等有關的變電站設備檢測裝置，以自主和遙控的方式，代替人全天候、全方位、全自主對室外高壓設備進行智能巡檢和監控，及時發現電力設備的內部熱缺陷、外部機械或電氣問題。使運維人員及時發現診斷故障。

初始機器人技術不成熟，運維人員對其功能不熟悉，在實踐應用中存在許多問題，結合國家電網公司機器人驗收細則，對以下問題進行分析改進：

1、電池電源不足。由于場區大、設備多，完成一次任務，需要3-4小時，機器人半途耗盡電量，而停在場區。改進后，更換大容量電池，并設置低電壓報警，發出聲光信號，報警值可根據實際更改。同時當電池電源不足時，機器人會自動結束巡檢任務，由最短路徑返回充電室。

2、機身不穩定而摔倒，在大風天氣，機器人重量輕；體盤不穩、頭重腳輕；軌道坡度較大、拐彎較大而摔倒在路上。通過改進機器人機身、對軌道的坡度、彎度進行調整，滿足要求。

3、無故停車，智能巡檢機器人采用的導航方式為磁導航，因此要沿機器行走路線鋪設磁軌道，當軌道設置距路邊較近，路邊的冬青等花木生長茂密，遮擋機器人探頭，會報出“故障停車”，通過平移巡檢路線并定期修剪花木減少機器人故障停車次數。

4、無視頻圖像，由于死機、網絡中斷導致機器人后臺主機畫面無顯示。更換機器人網絡系統減少死機次數。

5、紅外測溫圖譜誤報，受白天日光、夜間燈光影響，發高溫誤報，設置紅外測溫巡檢任務時，避免白天日光強烈，夜間不開場地照明。對機器人的點位、角度調整，以拍到準確合適的設備圖譜。

6、可見光巡檢缺少圖片較多，圖像不清晰，數據不準確。受機器人的位置、高度、角度影響，攝像頭被其他設備遮擋，分辨率低、溝蓋板上機器人的點位變動，均會導致測量不精確，采用高分辨率的高清攝像機、設備遮攔開孔、調整固定點位、升級數字識別算法等方式提高表計數字識別率和準確率。

在實際工作中，廠家人員和運維人員不斷研究、調試、改進，使機器人狀態、功能日趨完善，各項指標符合國網驗收細則要求，在500kV晉城變電站機器人智能巡檢系統中，主要實現的功能如下：

1、在任意設定時間按任意設定任務進行巡檢檢查工作的功能；除每日設置的固定巡檢任務外，還可根據當日的天氣、檢修、工作等特殊情況在需要的時間靈活設置巡檢任務。

2、可見光攝像頭日常巡檢和紅外攝像頭紅外測溫功能；在進行紅外測溫時，同時拍攝可見光圖片進行比對。對設備檢測點進行可見光及相應紅外成像的定位操作，確定了最佳檢測位置的不變性，避免了人為檢測位置的改變而影響檢測精度，便于準確測溫和跟蹤測溫，提高了互比性和工作效率。

3、自主和遙控巡檢功能；智能巡檢機器人后臺主機安裝網線后，通過網絡可以在主站對子站的機器人實現遠程控制、監控，實時查看機器人的位置、運行工況，遠程安排巡檢任務，并將圖像遙傳至主站電腦，方便運維人員遠程實時巡檢。

4、模式識別功能（主要針對表計），可見光的巡檢數據主要有斷路器的液壓、分合位置，電流互感器的氣體壓力、油位，變壓器的油溫，避雷器的動作次數、泄漏電流等，拍攝可見光照片并自主識別不同表計，計算正確的數值。具備各類實用巡檢模式（如油位巡檢、表計讀數、紅外普測、精確測溫等），滿足日常運維工作的需求。

5、自動停障功能；當機器人巡檢路線前方有障礙物，如設備檢修時布置的圍欄、車輛、人時，機器人會自動停止前進，而不會撞上阻礙物，損壞機器人。后臺主機發出告警信息，運維人員可一鍵返回機器人。

6、巡檢機器人本身狀態信息采集及分析功能；如采集電池電源能量信息，不足時，自主發出聲光告警信號，機器人可自動從最短的路徑返回充電室充電。

7、機器人巡檢系統歷史事件查看功能；后臺主機系統的儲存空間很大，可以保存近三年歷史數據，運維人員可調取歷史數據資料，對設備性能進行動態跟蹤分析，適應現代化企業對設備管理的要求。

8、各巡檢設備歷史數據分析及報表生成功能；機器人后臺系統自動生成設備檢測報告，在檢測報告中詳細記錄了設備的名稱、巡檢時間，紅外檢測圖像以及三相對比的結果，減輕運維人員對測溫圖片命名的負擔，運維人員還可以調取歷史測溫結果查看分析打印。

9、溫度分析功能——超溫報警、差溫報警及溫度曲線分析報警；后臺系統設有異常溫度報警值，后臺篩選巡視時間及設備類型等分析設備溫度，識別區域的溫度，在超過溫升閥值時，發出提示報警信息，后臺主機報警信息窗顯示有時間、設備名稱、報警類型（最高溫度、溫升分析、三相溫差）、報警數值、報警級別（超溫、溫升、嚴重三相、危機三相報警）、報警內容、是否精確報警，提醒運維人員進行復測、缺陷定性。

10、環境信息（溫度、風速等）采集功能；安裝溫濕度及風速傳感器以及無線通訊用的無線網橋，將風速、溫度、濕度的信息傳送至上位機，通過算法融入到檢測結果中去，保證檢測數據的準確性和可靠性.

11、最優路徑規劃功能；35kV設備密集，機器人在道路上巡檢不到設備，存在盲區，為全面發揮智能巡檢機器人的功能和作用，擴大巡視范圍，在35kV設備區增加輔助道路，為機器人提供行走線路。新修道路與電纜蓋板連接處用皮墊隔離，防止結合在一塊。自然放坡，高度差為15cm，坡度符合機器人運行要求。

12、雙向語音功能；可在主機后臺系統與機器人現場進行實時對話。

經過將近六年的磨合，機器人的運行工況日趨穩定，設備巡檢、點位覆蓋率、表計識別率100%，采用智能巡檢機器人代替傳統的巡視方式，在巡視的同時實時完成可見光及相應的紅外成像，減少變電站運維人員的工作強度，節省時間，提高工作效率，為電網的安全穩定做出很大的貢獻。

作者簡介：王云琴（1979.09-），女，1998年畢業于太原電力學校，2008年畢業于山西大學（本科），高級技師，國家電網晉城供電公司檢修公司變電運維專業。