智能巡检机器人在变电站设备巡视中的应用

发表时间：2020-07-16T08:45:07.727Z 来源：《福光技术》2020年5期 作者： 张文昌[导读] 本文就对智能巡检机器人在变电站设备巡视中的应用展开分析，可供参考。云南立恒电力设计院 云南昆明 650500

摘要：作为变电站设备巡检的重要辅助工具，变电智能巡检机器人是人工智能技术的扩展，它能自动完成日常设备巡视、红外测温、倒闸操作前后装备状态检查、极端气候巡查等工作，从而提高变电站设备巡检效率和质量，降低变电运维人员劳动强度和工作风险，提升变电站智能 化水平，为变电站无人值守提供强大技术支撑。基于此，本文就对智能巡检机器人在变电站设备巡视中的应用展开分析，可供参考。

关键词：智能巡检机器人；变电站巡检；应用

智能巡检机器人系统组成

变电站设备巡检机器人以机器人技术为核心，整合多项前沿技术， 能够对电力设备的外观、状态、温度和噪声等数据进行精准读取分析， 实现对设备热缺陷、分合状态、外观异常的判别，以及仪表读数、油位计位置的识别，提高变电站管理的科学性和准确性。智能巡检机器人系统包括基站层和机器人移动站两层结构。基站层通过其数据库、数据处理及视屏监控等模块接收和处理巡检数据，相当于一个监控后台。它也具备图像处理和模式识别功能，可自动识别设备缺陷，并自动预警。通信层分为无线网桥基站和无线网桥移动站两大模块，它通过无线网络传输协议为基站与机器人移动站提供数据传输通道。移动机器人与监控后台之间为无线通信。另外，当机器人亏电时，可自动返回充电室自行充电。 相对于人工巡检的主要优缺点 减轻劳动强度、改善劳动环境

设备巡检包括特殊巡视和例行巡视两部分内容。在新设备投运之初，电网满负荷运行期间，以及遇到雾、雪、风等恶劣气象条件时， 巡检任务异常繁重，但是必须有效执行。在巡检过程中，使用智能巡 检机器人协助作业，可避免遗留“死角”，减轻人工巡检工作强度和 任务量。而且智能巡检机器人所特有的数字化处理系统，可有效执行 各项工作标准，使巡检工作实现标准化、智能化。 存在的主要问题分析

我国变电站智能巡检系统的开发和应用尚处于起步阶段，设备巡检系统的数据处理、自动控制、导航系统等还有待进一步调试。例如所采用的磁轨道导航方式所规定的智能巡检机器人的巡检路径不灵活， 使被检目标及待检项目无法实现全面覆盖，巡检范围受到限制，尤其是对某些表计的读数时，由于角度问题会出现较大的误差；除此之外， 由于路面受天气影响，在机器人到达观测点停车时，有时会因为路面光滑造成机器人滑出轨道，造成意外停车灯故障问题。机器人巡检系统的开发应用是一种全新的变电站设备运行维护方式，以支撑并部分代替人工巡检工作，减轻运行人员的劳动强度。 变电站智能巡检机器人应用功能分析 智能识别检测功能

智能巡检机器人配备可见光摄像机、红外热成像仪等检测设备， 并能将所采集的视频和声音上传至本地监控后台及远程集控后台。智能巡检机器人搭载高清摄像头，具备自动对焦功能，支持遥控拍照、 摄像和定时、定点自动拍照、摄像，能对有读数的表盘及油位表计进 行数据读取，自动记录和判断，并提出报警，读数的误差小于 5%。智能巡检机器人搭载拾音器，能对设备运行噪声进行采集、远传、分 析。智能巡检机器人搭载红外热像仪，具备自动对焦功能。智能机器 人巡检系统的红外检测系统能对变压器、互感器等设备本体以及各开关触头、母线连接头等的温度进行实时采集和监控，并采用温升分析、 同类或三相设备温升对比、历史趋势分析等手段，显示影像中温度最 高点位置及温度值，能按照要求对电流致热型和电压致热型缺陷或故障进行自动分析判断，并提出预警。 自主定位导航功能

根据机器人日常例行巡检仅需沿变电站设备区道路移动的特点， 提出了基于 RFID 射频识别及磁引导的定位导航技术，采用基于磁传感器阵列的序列算法，并结合射频识别标签定位，机器人可按照预先 规划路径自主移动及指定位置停靠，实现了在变电站设备区、道路的 全天候精确定位导航，适用于变电站巡检机器人日常例行巡检。针对 磁轨迹磁条材料氧化腐蚀问题，研发人员研究磁条密封防护工艺，使 磁条的使用寿命达到八年以上。 自主巡检监盘功能

智能巡检机器人支持全自主巡检和遥控巡检两种模式。全自主巡检模式包括例行全面巡视和特殊专项巡视两种方式。例行巡检方式下， 系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期以及路线等参数信息，自

主启动并完成巡视任务；特巡方式由操作人员选定巡视内容并手动启 动巡视，智能巡检机器人可自主完成巡检任务。遥控巡检模式由操作 人员手动遥控智能巡检机器人，完成巡视工作。在巡检过程中，智能 机器人能以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检， 按设定规划的巡检点，巡检内容包括采集设备、仪表、环境温度、降 水量及风速等数据，具有检测方式多样化、智能化等特点。 机器人自主充电功能

随着机器人功能的不断扩展，机器人对电能的要求量也不断的增 加，如何实现长时间的、有效的供电成为机器人产业化必须面对和解 决的问题。自主充电技术的研究成为了自主移动机器人特别是变电站 巡检机器人工作时间限制的关键。目前机器人自主充电技术还存在很 多缺点，如导航定位精度不够理想、容错及纠错能力不够强壮 巡检机器人后台管理及诊断功能

巡检机器人不仅要多次巡检不同的线路，而且在一次巡检同一线 路过程中，得到大量的可见光成像图片和红外热成像图片，所以研究 开发适用于机器人巡检的后台计算机自动管理及其分析诊断系统成为 一种需要。针对机器人巡检线路的特点，提出了融合输电线路管理、 巡检图片的分类管理、机器人巡检作业管理、可见光图片的视觉识别、 红外分析诊断、导线动态增容及企业局域网等于一体的巡检机器人后 台管理与诊断系统的体系结构。 高级应用分析

巡检机器人与 VR 技术结合

研究变电站智能巡检机器人与 VR 仿真技术的融合协同，通过建立高精度的变电站可视化三维仿真模型，利用 VR 技术实现变电站的情景模拟，并在高精度的变电站三维仿真场景中置入模拟的巡检机器 人，如图 1。当无人值守变电站中发生设备异常时，便可通过VR 设备直接快速遥控巡检机器人第一时间赶赴现场检查确认。通过将变电站 三维仿真环境中集成设备实时数据和机器人现场采集数据进行叠加处 理与分析，使运维人员能够更加精准、实时、真实、沉浸式地监测变 电站状态和进行事故异常处置，达到真正人机协同工作的目的，提升 无人值守变电站的事故应急响应速度。

图1

巡检机器人与PMS 融合

巡检机器人采用电力无线专网后，已满足电网信息安全的要求， 可通过 SDK（软件开发工具包）对接协议或 API（应用程序接口）将巡检机器人与 PMS 进行无缝对接。机器人的巡检结果待人工确认正确性后，以固定格式或标准字段自动回传至 PMS 系统，实现巡检结果的自动填报，减轻运维人员的工作量。 结语

总之，智能巡检机器人优化了人力资源配置，增强了现场施工人 员安全意识和安全执行力，减轻了现场安全管控压力，达到了减人增 效的目的。 参考文献

智能巡检机器人测温应用及案例 [J]. 陈凌峰 , 初艳华 . 电子测试.2016(23). 高旻龙 . 智能巡检机器人在变电站中的应用 [J]. 价值工程,2015(11).