變電站智能巡檢機器人的應(yīng)用

王 奎，鄭志勇，潘 飛

（三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

1 概述

機器人是21世紀(jì)文明科學(xué)的高新產(chǎn)物，給人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利[1]。在我國變電站巡檢工作中，智能巡檢機器人將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢，成為未來的主要發(fā)展趨勢，而且智能機器人的優(yōu)越性更加明顯。使用智能機器人巡視變電站，能夠及時獲取電氣設(shè)備的狀態(tài)信息和其中存在的安全隱患。同時，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展推動了變電站的智能化管理，使得變電站的無人化成為一種趨勢。相比于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，變電站巡檢機器人的便捷性、可靠性、經(jīng)濟性尤為突出[2]。

2 傳統(tǒng)變電站巡檢方式的缺陷

變電站傳統(tǒng)的巡檢方式是人工巡檢，即在變電站工作的檢修人員通過自己感官判斷的同時借助相應(yīng)的檢測儀器排查變電站的故障。在實際工作中，他們主要進行一些簡單的定性判斷，例如通過感官判斷設(shè)備是否正常，設(shè)備絕緣狀況是否良好，在夜間觀察設(shè)備是否發(fā)光、放電等。這樣的判斷結(jié)果必然與工作人員的專業(yè)水準(zhǔn)、工作態(tài)度及其責(zé)任感息息相關(guān)。另外，巡檢設(shè)備和記錄方式的不同也會影響巡檢結(jié)果的分析判斷。如果判斷結(jié)果中包含了很多的主觀因素，則會存在很大的誤差，且由于人為手工記載，會使一些故障問題記載得不夠全面，從而推遲檢測進度。不僅如此，傳統(tǒng)的人工巡檢還存在勞動強度大、檢測質(zhì)量低、工作效率低等問題。

3 變電站巡檢機器人的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的人工巡檢方式相比，變電站巡檢機器人將人工智能與互聯(lián)網(wǎng)相融合，極大地推動了變電站的智能管理。除此之外，機器人的引入大大提高了變電站檢測、管理的智能性和安全性，它可以解決傳統(tǒng)人工巡檢方式勞動強度大、效率低、可靠性低等一系列問題。另外，變電站巡檢機器人采用六自由度機器手臂技術(shù)，可以在很大程度上減少現(xiàn)有變電站人工帶電作業(yè)存在的安全隱患，降低由于工作人員不謹(jǐn)慎所引起的人身傷亡事故的可能性。變電站巡檢機器人還可以完成“無軌”巡檢，即巡檢機器人在巡檢變電站相關(guān)設(shè)備時可脫離軌道約束，將巡檢范圍擴大，從而大大降低了人工巡檢角度所帶來的誤差。考慮到信息保密性能方面的內(nèi)容，特在通信中端和機器人終端添加加密系統(tǒng)，以防變電站位置被泄露。通過加密系統(tǒng)可以讓信息的保密性能得到質(zhì)的提升。

4 變電站巡檢機器人的組成及其工作流程

變電站巡檢機器人系統(tǒng)主要由4個部分構(gòu)成，即監(jiān)控后臺、管理后臺、通信中端和機器人終端。

監(jiān)控后臺是巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、處理和展示中心，它通過圖像處理和模式識別等核心技術(shù)識別出設(shè)備存在的缺陷，并及時報警。它的功能是將信息反饋給管理后臺。

管理后臺是用戶通過相關(guān)軟件智能管理變電站的平臺，即監(jiān)控后臺可以呈現(xiàn)出變電站巡檢的檢測結(jié)果，工作人員在管理后臺中向機器人傳遞命令，然后通信中端傳達到機器人終端，在機器人終端系統(tǒng)中執(zhí)行相關(guān)命令。

圖1 變電站智能管理系統(tǒng)工作流程

通信中端采用了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，它是由無線網(wǎng)橋基站、網(wǎng)絡(luò)交換機和無線網(wǎng)橋移動站等設(shè)備組合而成的。通信中端的功能是為監(jiān)控后臺、管理后臺與機器人終端之間的網(wǎng)絡(luò)通信提供傳輸通道。機器人終端的主要組成部分是變電站智能巡控機器人固視頻監(jiān)測點和充電室。機器人與監(jiān)控后臺通過無線通信來傳遞信息，監(jiān)控后臺與固定視頻監(jiān)測點通過光纖通信來傳遞信息。充電室中安裝著充電設(shè)備，機器人通過充電室完成充電，其主要工作流程如圖1所示。

5 變電站巡檢機器人的主要功能

5.1 檢測功能

在實際工作中，采用多種不同的檢測技術(shù)將各種檢測結(jié)果進行信息融合，以此來分析變電站一次設(shè)備的運行狀況。其中，紅外熱系統(tǒng)分析技術(shù)是必不可少的技術(shù)之一，它是利用紅外探測器接收到物體表面輻射的紅外線來感知物體表面的實時熱像，在一定程度上反映了物體即時的運行狀態(tài)。可見光攝像儀可以抓取設(shè)備的外觀照片，將外觀照片與紅外熱系統(tǒng)分析得到的圖像相結(jié)合，可以精確找到故障所在位置。聲音采集裝置可以獲取設(shè)備運行時所發(fā)出的聲音，再利用人工智能提取出聲音的特征向量，經(jīng)過精確的分析后可以判斷出電力設(shè)備的運行狀態(tài)。

5.2 導(dǎo)航功能

基于激光進行定位導(dǎo)航，實現(xiàn)了站內(nèi)的無軌導(dǎo)航定位。采用激光—視覺系統(tǒng)的多傳感器融合的導(dǎo)航方式，可以將定位精度減小到 2～3 cm，能夠更好地實現(xiàn)變電站內(nèi)機器人的自主定位、導(dǎo)航、停靠、避障等功能。另外，采用這個方式還解決了機器人在巡檢移動時對固定軌道的依賴性問題[3]。

5.3 控制功能

控制功能分為手動控制和自動控制2種控制方式。手動控制是指，工作人員通過電腦控制端進行云端操作來控制機器人的移動，讓機器人對指定的設(shè)備進行巡視和排障；自動控制是指，在工作前，先設(shè)置巡檢路徑，巡檢機器人按照對應(yīng)的路徑可以實現(xiàn)自動巡檢、停靠和識別。

6 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，再加上國家對電網(wǎng)發(fā)展的大力支持和投入，電力網(wǎng)絡(luò)朝著自動化方向發(fā)展，而變電站巡檢方式也將完成一次偉大的革新，由傳統(tǒng)的人工巡檢逐漸向智能機器人巡檢邁進[4]。

參考文獻：

［1］孫英飛，羅愛華.我國工業(yè)機器人發(fā)展研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12（12）：2912-2918，3031.

［2］羅俊豪，顏雨薇.變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)［J］.電氣應(yīng)用，2014，33（13）：80-84.

［3］楊旭東，黃玉柱，李繼剛，等.變電站巡檢機器人研究現(xiàn)狀綜述［J］.山東電力技術(shù)，2015，42（01）：30-34.

［4］彭林，王紹亞.巡檢機器人在無人值守變電站的應(yīng)用探究［J］.電子世界，2017（01）：157，159.