黃 濤

陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司安康供電分公司，陜西 安康 725000

0 引言

由于科技的發(fā)展和電力系統(tǒng)的改革，智能電網(wǎng)的建設(shè)速度逐漸加快，目前有一種趨勢，即采用部分替代人工巡檢的變電站巡檢機(jī)器人集成技術(shù)、電氣設(shè)備的非接觸控制技術(shù)、多傳感器綜合技術(shù)、模式識別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全天候、全方位、全自主、智能化的變電站監(jiān)控，從而有效降低變電站運(yùn)行成本，以及相關(guān)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使變電站巡檢工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化[1]。

1 智能巡檢機(jī)器人概述

變電站智能巡檢機(jī)器人投入使用后，通過機(jī)器人的自主運(yùn)動(dòng)和云臺動(dòng)作，利用攝像機(jī)的焦點(diǎn)和紅外溫度計(jì)采集可見光和相關(guān)數(shù)據(jù)，對變電站運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行日常檢查，完成紅外測溫，時(shí)鐘讀數(shù)，設(shè)備油位、狀態(tài)檢測等工作。通過分析歷史背景曲線和數(shù)據(jù)，可以提高設(shè)備的可預(yù)測性，為狀態(tài)維護(hù)和狀態(tài)評估提供有效的數(shù)據(jù)支持[2-3]。

1.1 檢測方式和內(nèi)容

（1）方式。檢測方式分為全自動(dòng)和手動(dòng)兩種。全自動(dòng)化檢驗(yàn)可分為常規(guī)檢驗(yàn)和特殊檢驗(yàn)。通過操作者在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置巡檢任務(wù)，機(jī)器人啟動(dòng)和執(zhí)行檢查任務(wù)。對于一些特殊工作模式，需要單獨(dú)設(shè)置特殊作業(yè)、檢查對象、特定路線等，啟動(dòng)人工檢查模式。這種情況經(jīng)常發(fā)生在檢查特定設(shè)備、查看某一設(shè)備或在檢修需要繞過部分設(shè)備時(shí)。遠(yuǎn)距離檢查模式由遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的操作員控制，通過機(jī)器人控制按鈕，或操作者進(jìn)行手動(dòng)遠(yuǎn)程控制，在完成所有巡邏任務(wù)后，控制機(jī)器人會智能繞道到某個(gè)位置。

（2）內(nèi)容。檢測內(nèi)容包括系統(tǒng)環(huán)境中各種設(shè)備的外觀，設(shè)備外殼和連接器的環(huán)境溫度，設(shè)備的斷開等可拆卸方式，壓力表和其他設(shè)備的數(shù)據(jù)可用性，泄漏電流參數(shù)等，變壓器和其他主要設(shè)備的工作狀況。功能驗(yàn)證機(jī)器人的設(shè)備外殼將圖像傳感器、拾音器和熱濕傳感器結(jié)合在一起，能夠裝載所采集的所有信息，包括圖像、音頻等功能。

1.2 功能

（1）紅外測溫功能。該機(jī)器人可以加載紅外熱像儀，能自動(dòng)對焦、自動(dòng)監(jiān)測哨兵溫度，根據(jù)設(shè)定的閾值，實(shí)時(shí)顯示圖像熱點(diǎn)的相關(guān)溫度值，自動(dòng)進(jìn)行故障分析和報(bào)警。

（2）圖像識別功能。該系統(tǒng)能讀出指針和指針的數(shù)據(jù)，識別斷路器等開關(guān)的狀態(tài)，識別設(shè)備表面的損傷和潔凈度，自動(dòng)記錄識別結(jié)果，與閾值參數(shù)匹配，當(dāng)超過閾值后，自動(dòng)發(fā)出危險(xiǎn)警告。

（3）數(shù)據(jù)采集功能。智能機(jī)器人檢查員安裝傳感器，收集設(shè)備聲音信號，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦δ芊?wù)層?？蓪σ纛l進(jìn)行分析，并對與正常樣品不符的音頻進(jìn)行報(bào)警。

（4）其他功能。智能巡檢機(jī)器人在三維模式下放置符合定位性能的相關(guān)雷達(dá)導(dǎo)航模塊，可以按預(yù)定路線到達(dá)目的地，自動(dòng)避障，自動(dòng)進(jìn)入指定停車地點(diǎn)。該智能巡檢機(jī)器人還具有防撞、單按鍵回車、電池報(bào)警等功能。

2 智能巡檢機(jī)器人運(yùn)維工作的應(yīng)用技術(shù)類型

2.1 軟件系統(tǒng)的選擇

在智能巡檢機(jī)器人對變電站檢查的階段，由于不同類型以及功能不同，所需要的軟件系統(tǒng)也不相同，就會導(dǎo)致系統(tǒng)中配備的軟件條件存在差異化。對于站控監(jiān)控系統(tǒng)軟件，應(yīng)使用統(tǒng)一的控制軟件進(jìn)行保障，以保證軟件的整體有效性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的基本目標(biāo)。

2.2 智能巡檢機(jī)器人設(shè)施的研發(fā)及完善

智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用過程中，需要確定機(jī)器人的初始檢測目標(biāo)，并制定機(jī)器人的發(fā)展目標(biāo)，在建設(shè)初期，應(yīng)在其性能穩(wěn)定的情況下盡量控制其成本投資，從而提高智能巡檢機(jī)器人的整體功能性。另外，應(yīng)配置一間智能巡檢機(jī)器人專用的充電室。鑒于機(jī)器人生產(chǎn)和操作的相對差異，不同類型的機(jī)器人對充電過程有不同的要求，因此，充電室需要滿足不同類型的智能巡檢機(jī)器人的充電，注重系統(tǒng)邏輯關(guān)系的優(yōu)化配置，從而使機(jī)器人在執(zhí)行各種充電任務(wù)時(shí)能隨時(shí)切換，從而有效提高智能巡檢機(jī)器人的充電質(zhì)量，以免在機(jī)器人巡檢新技術(shù)應(yīng)用階段因動(dòng)力不足而影響工作進(jìn)度。在智能巡檢機(jī)器人的使用階段，必須對智能巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高在變電站運(yùn)維過程中的效率。

2.3 智能巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程規(guī)范操作的應(yīng)用

同一座變電站，需要制訂遠(yuǎn)程控制規(guī)則，使巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)一體化控制。OEM接口和數(shù)據(jù)處理規(guī)則的應(yīng)用需要與變電站運(yùn)行需求相結(jié)合，并具有統(tǒng)一的接口，使接口以及數(shù)據(jù)規(guī)范應(yīng)用的效率得到提高。目前，智能機(jī)器人與集電所實(shí)現(xiàn)雙向信息交互的目標(biāo)是成功的。為了實(shí)現(xiàn)對人員、設(shè)備等狀態(tài)信息的有效控制，在配置數(shù)據(jù)接口時(shí)要簡化多分類機(jī)器人的控制，優(yōu)化服務(wù)交互數(shù)據(jù)格式，設(shè)置交互目標(biāo)和機(jī)器人控制，明確巡檢的主要任務(wù)包括過程、路徑等要求。

3 智能巡檢機(jī)器人在變電站運(yùn)維工作中的具體應(yīng)用

3.1 智能巡檢機(jī)器人在室外清理工作中的應(yīng)用

當(dāng)檢測到變電站設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)后，機(jī)器人可以設(shè)定特定的室外運(yùn)動(dòng)路徑，由于在室外進(jìn)行清理工作中存在較多的障礙物，因此為避免機(jī)器人受到這些障礙物的影響，必須優(yōu)化超聲波控制系統(tǒng)，通過發(fā)射超聲波，接收回波信號中的內(nèi)容。若路徑上有多個(gè)障礙物，機(jī)器人將收到控制中心的指令，當(dāng)障礙物清除后，機(jī)器人在檢測站恢復(fù)正常運(yùn)行模式，所設(shè)定的路線基本沒有障礙物，而是分支或部分環(huán)境可能排入路線。同時(shí)，變電站運(yùn)行的監(jiān)測與控制一般要求連續(xù)24 h運(yùn)行，這要求智能巡檢機(jī)器人能夠進(jìn)行夜間巡視，保證電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。智能巡檢機(jī)器人在電站巡檢時(shí)，必須采用先進(jìn)的光學(xué)儀器，保證機(jī)器人的視覺感知，使智能巡檢機(jī)器人夜班作業(yè)時(shí)，也能保障其工作質(zhì)量。

3.2 智能巡檢機(jī)器人在測溫工作中的應(yīng)用

紅外測溫作為變電站智能機(jī)器人操作與維護(hù)的一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)，能全面地研究變電站在運(yùn)行過程中的環(huán)境溫度及設(shè)備問題，不同類型的設(shè)備，其合閘狀態(tài)和負(fù)荷不同，因此相應(yīng)的設(shè)備溫度也不相同。智能巡檢機(jī)器人在對變電站進(jìn)行維護(hù)檢測過程中，所測量的數(shù)據(jù)也會和人工測量數(shù)據(jù)有一定誤差。利用智能巡檢機(jī)器人在日常維護(hù)和操作過程中，能有效彌補(bǔ)試驗(yàn)中的不足，全面分析電廠電氣設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，采取適當(dāng)措施演示電氣設(shè)備的溫度變化。智能巡檢機(jī)器人具有的紅外測溫功能，能有效地控制電氣設(shè)備的溫度，檢測電氣設(shè)備的溫度和環(huán)境溫差，與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析數(shù)據(jù)測試內(nèi)容的準(zhǔn)確性，提高智能巡檢機(jī)器人在變電站的應(yīng)用效率。在實(shí)際應(yīng)用中，為了消除熱應(yīng)力缺陷，設(shè)備絕緣主要由應(yīng)力分布異常引起。出現(xiàn)電壓熱缺陷時(shí)，會產(chǎn)生電流泄漏，從而引起電氣設(shè)備的不正常加熱冷卻。采用紅外測溫技術(shù)制成熱譜圖，對正常和異常狀況進(jìn)行對比分析，揭示產(chǎn)生應(yīng)力的熱缺陷的來源及部位。

3.3 在一體化集控子站系統(tǒng)中的應(yīng)用

為了保證變電站的正常運(yùn)行和維護(hù)，在運(yùn)行階段，需要對其進(jìn)行一體化集成控制，在達(dá)到運(yùn)行目標(biāo)的基礎(chǔ)上，設(shè)置合適的數(shù)據(jù)接口和服務(wù)接口，確保工作按預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行。在子系統(tǒng)確定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則后，需要提高其向系統(tǒng)平臺傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和信息的交互效果，為智能機(jī)器人應(yīng)用中主站的運(yùn)行和管理提供相應(yīng)的保障，建立集電所一體化系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能巡檢儀工作效率的必要環(huán)節(jié)。假定服務(wù)器位于湍流操作控制中心，安裝相關(guān)的系統(tǒng)程序，以確保正確的通信設(shè)備和硬件被有序地使用。通過控制終端設(shè)置無線接入模塊，機(jī)器人通過專用數(shù)據(jù)鏈路和傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入交換機(jī)，提高了通信效率。

3.4 智能巡檢機(jī)器人在視覺技能中的應(yīng)用

針對變電站電力設(shè)備的熱缺陷進(jìn)行視覺技術(shù)的應(yīng)用，是變電站維修操作中對智能巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)的要求。紅外線測溫法主要應(yīng)用于電氣設(shè)備的熱缺陷檢測，對其母線的接點(diǎn)溫度和開關(guān)點(diǎn)溫度與同類設(shè)備配有機(jī)器人的溫度進(jìn)行分析比較，了解具體安裝溫度參數(shù)，從而確定電氣設(shè)備運(yùn)行中的障礙和問題。若智能巡檢機(jī)器人在運(yùn)行和維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，將自動(dòng)報(bào)警并提醒電氣管理員維修故障的電氣設(shè)備，以確保電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。智能巡檢機(jī)器人利用視覺方式滲透到線路導(dǎo)航設(shè)計(jì)中。具體地說，智能巡檢機(jī)器人將提取道路兩邊的邊線，計(jì)算邊界交點(diǎn)。另外，智能檢測機(jī)器人的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，主要用于圖像處理，防止自然環(huán)境對圖像清晰度的影響，如降雨等，從而保證圖像傳輸?shù)那逦群唾|(zhì)量，為更好地進(jìn)行電氣設(shè)備維修管理打下良好的基礎(chǔ)。此外，還必須保證圖像的高精度，并充分利用智能機(jī)器人系統(tǒng)來檢測目標(biāo)，以有效地完成電力電子儀表中電力設(shè)備的獨(dú)立識別任務(wù)，如測量油表液位等，一般都是基于視覺技術(shù)的智能巡檢機(jī)器人，與傳統(tǒng)的手動(dòng)操作和維護(hù)控制相比，可充分發(fā)揮其在電力儀表中的作用。

4 結(jié)束語

將智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用于變電站內(nèi)部，是一種功能完善、性能優(yōu)良的智能設(shè)備，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。在進(jìn)行變電站運(yùn)維過程中，智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用范圍正逐步增大，是實(shí)現(xiàn)無人值守控制目標(biāo)的必要措施。但智能巡檢機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用階段還需要大量的技術(shù)手段，變電站的運(yùn)維工作難免會有其自身問題，這就需要對應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，充分認(rèn)識到智能巡檢機(jī)器人對變電站運(yùn)維的影響。為此，變電站工作人員還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際操作方法，采取有針對性的控制方法，使智能巡檢機(jī)器人能夠順利完成任務(wù)。