變電站智能巡檢機器人應用提升研究

王挺

摘要：隨著國家科學技術的不斷創新和進步。變電站自動化水平也在不斷提高，無人值守的現狀也越來越普遍，而變電站作為電力系統的關鍵所在，其安全性對人們的生產和生活都有著重要影響，需要加強對變電站巡檢。而傳統的巡檢方式已經不能滿足現代變電站的發展，隨著國家推廣力度的增加，智能巡檢機器人的應用也越來越廣泛，機器人巡檢也是未來主要的巡檢方式。

關鍵詞：變電站;智能巡檢;機器人應用

引言

變電站智能巡檢機器人有著廣泛的應用前景，在我國已得到推廣應用。研究分析了國內外機器人的推廣應用情況，以及當前主流變電站巡檢機器人的技術路線。同時也分析了機器人在推廣應用過程中，仍存在的問題和未來研究熱點，包括無線通信、網絡安全、智能識別等，并對當前機器人研究熱點進行了分析探討。

1關于智能變電站的概述

1.1智能變電站的基本內容

智能變電站在建設的過程中采用的都是可靠、集成、環保、先進的智能設備，同時它還要求通信平臺網絡化、全站信息數字化以及信息共享標準化，智能變電站與普通變電站最大的不同就是，它能夠自動地完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本的工作，在這個過程中，還可以對電網實施自動控制、在線分析決策和自動調節等高級功能。

1.2智能變電站建設的原因

隨著社會不斷發展，電力體制不斷進行深化改革，先進的技術對電力系統的建設越來越重要，也為智能化電力系統的發展提供了保障。變電站是電網運行的基礎，因此也是智能電網運行中的基礎環節，對變電站進行智能建設已經是電力系統的工作重點。國外的智能變電站已經有了較快的發展，并取得了相關的建設經驗，我國應積極吸取先進的技術，以及國外建設中對我們有用的經驗來完善我國的電力系統。進而使我國的電力產業更加發達，國民用電放心，國家資源得到節約，促進我國可持續發展的步伐，為國家帶來更大的經濟效益。近些年來，我國的電力網絡建設進入了嶄新階段，數字化技術、通信技術等的應用，實現了變電站的智能化。

1.3智能變電站的優勢

智能變電站在技術上有三大優勢，首先，智能變電站對于低碳環保有著很大的作用，主要是智能變電站拋棄了傳統電纜，主要使用光纖電纜，在設備以及電纜上都降低了能源的消耗;其次，智能變電站具備很好的交互性，一方面智能變電站對電網的各種信息進行統計和分析，另一方面它還可以對這些分析的結果進行反饋;最后，可靠性是智能變電站的一個重要特點，在設備、傳送以及反饋等各方面都具有可靠性。

1.4智能變電站的技術特點及建設原則

智能變電站的系統主要由間隔層、站控層以及過程層構成，內部含有很多智能一次設備，另外順序控制可以實現智能化的高壓設備操作。智能變電站主要有四大建設原則，每個大原則內部又含有很多小原則，首先，在智能變電站的建設過程中，相關人員應該充分體現數字化的設計理念;其次，應該在在電子式互感器和智能斷路器的應用上體現一次設備智能化;再次，在系統結構的三層兩網上體現二次設備網絡化;最后，應該建設集約化、網絡化、智能化的自動化功能。

2變電站巡檢機器人應用現狀

我國最早研究變電站巡檢機器人的是山東省電力公司電力科學研究院和山東魯能智能技術有效公司，從1999年開始，我國便致力于變電站巡檢機器人的研究，直到2004年第一臺功能樣機出現，我國巡檢機器人開始起步，隨后由于我國綜合國力和各項技術的不斷提升，巡檢機器人的研究和應用都得到了快速發展。目前，在變電站進行巡檢的機器人主要有無軌機器人和有軌機器人兩種，而無軌機器人的使用范圍和應用范圍相比有軌機器人更多，主要在室外使用。山東電科院和山東魯能智能技術有限公司自主研發設計的變電站智能巡檢機器人已在全國推廣應用388臺，服務于29個省的500多個變電站，覆蓋110kV到1000kV電壓等級，很好的解決了機器人續航問題對巡檢的影響，并解決了特高壓對機器人通信方面的問題。而國網寧夏電力公司共同研發的戶內多維軌道式電力智能巡檢機器人，在強電磁干擾和空間不足的情況下也可以對變電站進行巡檢。中科院沈陽自動化研究所新研制成功的軌道式巡檢機器人，有效彌補了四驅底盤的無軌機器人不能在冰雪天進行巡檢的情況，即使下雪，掛冰，機器人也可以進行全天候巡檢。

3高級應用

3.1巡檢機器人與VR技術結合

研究變電站智能巡檢機器人與VR（虛擬現實）仿真技術的融合協同，通過建立高精度的變電站可視化三維仿真模型，利用VR技術實現變電站的情景模擬，并在高精度的變電站三維仿真場景中置入模擬的巡檢機器人，詳見圖1。當無人值守變電站中發生設備異常時，便可通過VR設備直接快速遙控巡檢機器人第一時間趕赴現場檢查確認。通過將變電站三維仿真環境中集成設備實時數據和機器人現場采集數據進行疊加處理與分析，使運維人員能夠更加精準、實時、真實、沉浸式地監測變電站狀態和進行事故異常處置，達到真正人機協同工作的目的，大大提升無人值守變電站的事故應急響應速度。

3.2巡檢機器人與SCADA系統聯動

智能巡檢機器人與變電站SCADA（監控與數據采集）系統之間，可采用DL/T860協議進行數據通信，中間設置橫向加密裝置進行安全隔離，以滿足電網數據傳輸的安全要求。通過巡檢機器人與變電站SCADA系統的聯動配合，實現一次設備遙控操作前后狀態的自動校驗以及重要遙信告警信號的狀態確認。當無人值守變電站SCADA系統發生斷路器SF6壓力告警、油壓低告警等重要遙信告警時，巡檢機器人可立即啟動對應的臨時巡檢任務，自動完成相應告警信息的現場檢查，并將檢查結果以圖片和報告形式上傳遠端后臺，為運維人員的應急處置提供可靠判據。巡檢機器人與SCADA系統的聯動流程如圖2所示。

3.3巡檢機器人與PMS融合

巡檢機器人采用電力無線專網后，已滿足電網信息安全的要求，可通過SDK（軟件開發工具包）對接協議或API（應用程序接口）將巡檢機器人與PMS進行無縫對接。機器人的巡檢結果待人工確認正確性后，以固定格式或標準字段自動回傳至PMS系統，實現巡檢結果的自動填報，減輕運維人員的工作量。

結語

隨著人工智能技術的發展應用，機器人替代人工已成為電網發展的必然趨勢，機器人將成為未來電網發展中不可或缺的角色。但現階段變電站智能巡檢機器人在實際應用中還存在各種軟、硬件方面的問題，通過在實際應用中不斷總結、摸索，對智能巡檢機器人的導航方式、定位精度、路徑規劃算法、硬件設計等方面進行優化、改進，提升巡檢機器人在復雜環境下的自適應能力，提高其自主運行過程中的穩定性、可靠性、精確性，為變電站的智能化運維提供可靠的技術手段。

參考文獻

[1]陳園園，王濤，周虎成.智能變電站巡檢服務機器人[J].周口師范學院學報，2018，35（5）：45-49.

[2]李元吉.變電站智能巡檢機器人視覺導航方法研究[J].數字化用戶，2018，23（43）：40-55.

[3]宋愛國，許春山，徐寶國，等.復雜環境下遠程巡檢機器人關鍵技術及應用[Z].東南大學，億嘉和科技股份有限公司，揚州大學，南京天創電子技術有限公司，2018，12（33）144-199.

[4]姜道偉.變電站智能巡檢機器人的定位和導航[D].新疆：新疆大學，2019，22（34）66-99.

[5]趙凱雅.用于移動機器人設備的視覺導航系統和方法：中國，CN201811027541.8[P].2018-12-04.