巡檢機器人及智能終端在長嘉匯配電項目中的應用

凌勵

（重慶電專能創勘察設計有限公司 重慶 400034）

配電室由于高壓放電等因素影響，易受到電磁的干擾，影響配電室的正常工作［1］。一般來說，傳統配電室會采用測溫技術對現場發熱情況進行數據采集，但是受環境等因素的影響，使其應用范圍受限。為最大化地提升配電網的安全性，降低現場危險事故的發生，可以運用智能巡檢機器人開展巡檢工作［2］。該技術可以實現對現場設備的紅外測溫，若溫度出現異常，則有預警提示，能夠在最大程度上規避異常事故的發生［3］。

1 長嘉匯F1組團開閉所及4幢配電房現狀

10kV 長嘉匯F1 組團開閉所投運于2020年，規模為二進十二出，其中，進線柜2面，饋線柜12面，母線設備柜2面，站用變柜2面，分段隔離柜1面，分段斷路器柜1面。電源一回10kV進線佛嘉線來至110kV大佛寺變電站，二回10kV進線光長一回來自110kV陽光一百變電站；出線為長嘉匯F1組團1幢公配、F1組團2-3幢公配和F1 組團4 幢公配供電。其中，10kV 長嘉匯F1組團4 幢配電房投運于2020年（見圖1），10kV 戶內高壓開關柜9面，包括進線柜2面、母線設備柜2面、出線柜4 面、分段柜1 面；0.4kV 部分800kVA 變壓器2 臺，0.4kV 進線柜2 面，補償柜2 面，饋線柜4 面，分段柜1面，0.4kV出線主要為F1組團4幢53層居民供電。

圖1 10kV長嘉匯F1組團4棟公用配電房

2 巡檢機器人工作原理

巡檢機器人主要是由4個部分組成：提升總成、小擺總成、大擺總成和磁導引AGV（見圖2）。前三者都各自擁有一個搭載平臺，主要是采用（非）搭載接觸式進行設備檢測［4-6］。一般來說，提升總成會搭載專業的工業相機，利用伺服電機線性模組實現相機的上下移動，借助步進電機實現相機的擺動，可以讓相機在不同位置和方向工作，從而實現對現場的監督。大擺總成利用放電檢測裝置實現對放電情況的檢測。小擺總成主要利用工業相機完成數字與文字的識別，主要是利用伺服電機控制工業相機的位置。AGV 是機器人的外在移動載體，利用室內所鋪設的磁條及RFID標簽實現對AGV 的控制，從而達到對設備檢測的目的，其中圖3黑點標志為RFID標簽。

圖2 巡檢機器人結構示意圖

圖3 R F ID 標簽布局

3 融合終端工作原理

通常來說，融合終端包含機頂盒、路由模塊和EOC3 個模塊。配電房智能運維主要利用物聯網技術實現對配電房的安全性進行有效的監督，從而提升供電網絡的安全性，提高故障相應的響應速率，提高管理的安全性和規范性。綜上所述，利用融合終端，可以實現對配電機房的管理和配置，該技術亦是目前在該領域亟待解決的問題和突破口。

4 實際應用分析

4.1 巡檢機器人在長嘉匯F1組團開閉所的應用

室內巡檢機器人主要是對長嘉匯F1組團開閉所電力設備的周邊環境進行巡檢，國內對巡檢機器人的主要供應商有深圳朗馳和億嘉和公司等，特別對億嘉和來說，利用可見光相機、紅外相機傳感器等設備，實現對環境和設備狀態的檢測，從而實現對信息的全面監控。

4.1.1 室內智能巡檢管理系統架構

感知層：通過機器人配合分布式環境檢測設備，完成對開閉所現場設備運行及環境狀態的采集。網絡層：對來自現場檢測設備狀態參數及工作參數進行網絡傳輸，將相關數據傳輸至上層信息管理層。應用層：對感知層上傳的數據進行數據分析、存儲和展示（圖形化顯示）。

該系統主要為了展示系統總體的信息，主要包括站所分布信息、站所信息和機器人信息。其以列表形式展現接入系統內所有站所的基本信息，根據獲取的各站所運行狀況，從設備、環境等維度對巡檢數據進行綜合統計與分析，指出需重點關注的站所，實現對運維管理的輔助指導。與此同時，主要對站所設備運行及環境狀況信息進行查看和控制，實現智能巡檢，對各站所歷史巡檢記錄進行查詢，以實現對系統的智能控制。

4.1.2 室內智能巡檢機器人

智能巡檢機器人主要包含6個功能：圖像識別、局放檢測、紅外測溫、環境監控、設備聯動及安防報警。該巡檢機器人主要是利用兩驅輪式驅動、萬向輪導向，實現4h 自主運行。利用激光掃描定位技術，結合SLAM方法，同時采用自主研發的激光掃描定位算法，能夠提高構建離線地圖的速度。機器人的水平面各方向上配置超聲波避障傳感器，可靠感知運行路徑上的障礙物，并能夠及時停止。在各部件運行定位方面，采用絕對值編碼器配合電機雙閉環控制算法，確保運行可靠性和定位準確性。基于定位手段，機器人會根據預先標定的檢測位置，結合視覺伺服技術，按預設巡檢方案進行自主、精確的巡檢。運動控制利用輪式行走完成機器人的水平移動，實現室內的巡檢工作；利用多節升降機構，完成對垂直檢測面的覆蓋，并結合云臺轉動，實現對設備檢測的最優化點位標定；利用伸縮式檢測臂，實現與設備的接觸式檢測。綜上所述，這種智能巡檢機器人在長嘉匯F1 組團開閉所的應用主要具備以下功能。

第一，具有帶電在線的檢測功能。其主要是利用對視頻圖像的識別、檢測及聯動控制系統等，對開閉所運行設備進行在線檢測。借助可見光相機，可對現場設備進行精確的拍攝，對現場儀表、開關的狀態位置和指示燈的情況進行有效記錄，自動識別結果是否出現異常等情況，提高巡檢的效率。對于局放監測機器人來說，主要是搭載局放傳感器，利用超聲波等對局放的帶電情況進行檢測，同時實現對當前數據的實時回傳等，一旦檢測出現場情況異常，立即對相關管理者進行有效提示，便于現場的維護，結合局放圖譜庫對現場進行實時檢測。借助于該機器人，亦可實現對高壓開關柜局放有效的監督和檢測。

借助紅外攝像儀，可實現對現場熱現象進行檢測和診斷（見圖4），一旦設備檢測溫度異常時，可以及時報警，利用周期性的檢測，實現信息的快速響應，將數據進行保存，為后期進行故障檢測做好預測分析，利用單點檢測數據以實現對現場信息的分析，并做好歸檔處理。

圖4 對熱現象進行檢測以及診斷

第二，利用聯動設備，實現對環境的檢測，將該檢測設備與機器人進行銜接，對現場數據進行統一化采集和梳理，盡可能滿足智能化管理的要求。

第三，一旦現場異物侵入，可將門禁系統與巡檢機器人對接，實現安防聯動。

第四，采用多樣化運行模式，實現對現場的有效巡檢，一般來說分為全站、手動、定點及定制巡檢。利用全站巡檢模式，實現對現場的常規巡檢，避免人工后臺反復操作；利用手動巡檢，當系統出現故障時，可以遠程控制機器人；利用定點巡檢，實現對單個或者多個電力柜定期定點的巡檢；利用定制巡檢模式，實現對某類電源的檢測。

第五，利用溫濕度檢測、SF6監測告警器及門禁系統，對現場信息進行監控，即時將數據上傳至遠程監控中心，一旦現場出現異常情況，可以及時做好報警處理，保證現場溫濕度在正常范圍內，確保環境的適宜、安全。

4.2 智能融合終端在長嘉匯4幢配電房的應用

針對配套融合終端監測（見圖5），配電房低壓出線監測單元配置額定一次值800A 的母排式CT；低壓分支箱出線監測單元3路，配置額定一次值400A的卡扣式CT，為RS485 接口，具有RS485&HPLC 通信轉換功能；低壓表箱出線監測單元配置額定一次值400A的卡扣式CT，為RS485 接口，具有RS485&HPLC 通信轉換功能，無塑殼斷路器樓層分線箱處配置1個。

圖5 智能融合終端在長嘉匯4 幢配電房設備架構

5 結語

在實際應用過程中，智能巡檢機器人能夠有效代替運維巡檢人員實時監測開閉所內的高壓開關柜，分析各開關柜的運行狀態，檢測開關柜的工作溫度、異常振動等情況，及時發現故障風險，保證工作人員能夠第一時間處理問題，將故障風險扼殺在搖籃中，充分滿足群眾的電力使用需求。為了更好地實現無人值守開閉所智能巡檢機器人的使用有效性，工作人員優化設計運維管理機制，明確智能巡檢機器人的運維流程、巡檢模式與異常處理機制，以此維護機器人的運行過程，提升運維管理水平，推動配電站的智能化發展進程。