智能巡檢機器人在智能變電站中的應用

俞 飛，高建國，陳 博，姚書航，劉遠超，高偉琦

（1.國網湖北省電力有限公司 檢修公司，湖北 武漢 430000；2.湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北 黃岡 438000）

0 引 言

變電站是智能電網的重要組成部分，其中500 kV智能變電站更是電力系統的核心樞紐。500 kV智能變電站的安全、穩定、可靠運行是電力系統安全穩定的基礎，也是社會經濟發展和生活穩定的保障，因此其巡檢工作顯得格外重要。通過巡視人員對站內一、二次設備定期進行外觀巡視、表記抄錄、設備實驗及維護來掌握變電站運行狀態，實現及時發現設備安全隱患，迅速排查、隔離缺陷確保變電站設備完全、穩定可靠運行[1]。

1 系統構成

500 kV變電站內的機器人主要由監控層、通信層以及設備層組成，如圖1所示。

圖1 智能機器人系統組成

監控層主要由監控系統組成。監控系統由監控主機、通信設備、監控分析軟件以及數據庫構成，安裝于機器人專用計算機中。通過Windows系統、C語言程序在機器人主機中實現機器人管理、巡檢任務管理、巡檢結果確認、巡檢結果分析、實時監控、用戶設置6大模塊。監控系統通過通信設備實現對機器人實時監控和信息交互。通信層由通信基站組成，一般安裝在主控樓樓頂。主要實現機器人的遠程控制和充電機房的遠程控制。設備層主要包括機器人本體及其附件、通信設備、機器人充電室及其附屬設備、微氣象在線監測系統等[2]。

2 主要巡檢功能

500 kV變電站機器人通過全站掃描，繪制出全站路線圖和設備圖，并記錄設備點位。通過機器人主機可以實現以下巡檢功能。

一是自動選擇巡檢項目、區域。根據巡檢周期、巡檢區域以及巡檢重點內容的不同要求，機器人可以實現巡檢周期智能化、巡檢區域智能化、巡檢點位智能化、巡檢功能智能化。在滿足變電站巡檢周期要求的條件下，智能設定巡視周期，在設定的時間里自動啟動進行變電站巡視。為滿足特殊時期的巡視要求，可以在指定的設備區域進行巡視[3]。當需要進行指定裝置的巡視時，可以針對設備不同部位進行分批巡視，如油溫表巡視、油位表、避雷器動作次數巡視等。將巡檢功能分為可見光和紅外測溫，可根據天氣、周期按需要進行選擇。二是手動遙控巡檢。通過機器人主機的云臺控制器和高清攝像頭，可以手動操控機器人進行遠程人工巡視。三是智能識別并分析巡檢結果。運用數據分析系統，將巡視所得到的圖片進行智能識別讀數，分析有無異常，同時還能夠將巡視結果與數據庫內相關設備標準參數和變電站實際歷史參數進行對比，繪制曲線圖，分析發展趨勢，判斷出設備是否正常。

3 存在問題及解決方案

3.1 數據識別誤差過大

由于算法本身誤差、外界天氣以及太陽位置等影響，可見光拍攝中存在攝像頭拍攝位置錯誤、照片模糊、沒有聚焦、圖片背光、無法辨識、刻度識別錯誤的問題。這是機器人巡視中的普遍問題。

針對圖片背光和無法辨識的問題，可以在機器人攝像頭處增加聚光燈。當由于天氣或者背光等因素導致圖片成像不清時，自動打光讓圖像清晰。而針對攝像頭拍攝位置錯誤、照片模糊以及刻度識別錯誤等情況，只能升級算法[4]。

3.2 電池續航不足

由于機器人體積有限、附屬設備較多，因此電池的續航問題一直以來都是困擾機器人發展的問題。隨著變電站設備的增加，巡視點位的增多，一次全站巡視往往需要中途回到充電房充電。這樣不僅浪費了大量電能在往返的路上，同時也增加了巡視所需要的的時間。

可以在站內額外設置快速充電樁，當巡檢任務沒有結束，但是電量已經達到了自動返回值的時候，自動尋找附近的快速充電樁，判斷完成剩余巡視需要多少電量，當充到滿足條件的電量時停止充電繼續巡視。

4 智能機器人發展方向

4.1 智能規劃巡檢任務

在機器人主機里已經通過微氣象系統采集了環境數據，那么就可以根據氣候的變化智能規劃自己的巡視項目，如在大雨后巡視站內積水，雷雨過后巡視站內避雷器等設備[5]。還可以在某些點位長時間沒有進行巡視、獲取數據時自動增加巡視內容，讓智能巡檢覆蓋更加全面、完善。

4.2 智能關聯變電站設備

通過智能組網的形式，讓智能機器人變電站的運行設備產生聯動。當設備出現故障跳閘后，機器人可以自動前往跳閘間隔，對跳閘間隔下的光設備進行全可見光和紅外普測全面巡視，查找可能的故障點。當設備技改、大修后轉運行或者長時間停運后轉運行時，智能機器人控制系統可以自行安排特殊巡視，保障設備穩定運行。

5 結 論

智能機器人巡檢技術在各大變電站發展、推廣能很好地解決運檢人員配置不足、巡視有遺漏以及隱患排查不到位等問題，也可以在特殊情況和特殊氣候時幫助運檢人員遠程監控，查找故障。同時隨著變電站的智能化發展，智能機器人與智能變電站的結合也越來越緊密，但在協同運檢、通信互聯、數據交互等多個方面仍然面對著巨大的挑戰，存在較多難題需要攻克。對此需完善智能機器人巡檢功能，將“人機協同”的巡檢模式逐步從“多人一機”發展成“一人多機”。