集控站智能巡检机器人的设计及应用

杨军伟　曹海

摘 要：科技技术是第一生产力，是推动现代生产力发展的重要因素和重要力量。智能巡检机器人在电力系统中的应用节约了人力、物力、财力，大大提高了工作效率，文章通过集控站模式下智能巡检机器人的功能设计以及在滁州电网的应用，并结合集控站智能巡检机器人的发展方向，对系统优势以及存在的不足和缺陷进行了分析讨论。集控站智能巡检机器人在滁州电网已开展规模应用，实践表明集控站智能巡检机器人应用效果良好，具有广阔的应用价值和推广价值。

关键词：集控站；变电设备巡检；智能机器人；电力系统

引言

随着社会的发展，电网规模的不断发展壮大，电力设备数量几何级增长，电力设备定期巡视是电力系统一项重要的常规开展工作，如何高效开展一次设备运维，解决结构性缺员是当前面临的重要课题。采用新技术、新手段减轻变电站运维人员负担，有效保障设备安全可靠运行，是电力系统发展的方向。变电站智能巡检机器人的发明与应用，对变电站设备形成全覆盖、全监控方式，可以实时掌握变电设备的运行参数，也为变电设备的状态检修和全寿命周期管理提供了基础依据，大大提高了变电站设备运行的安全可靠性。

1 变电站巡检技术介绍

在电力系统中，电力设备定期巡视是一项非常重要的工作，它是设备运维的基础。目前滁州供电公司共运维管辖变电站47座，包括220kV变电站10座，110kV变电站36座，35kV变电站1座，其中一次设备共22106条次，主要一次设备主变92台、断路器开关2361台等。47座变电站根据区域分属于四个变电运维班管辖。其中变电运维一班管辖19座，变电运维二班管辖12座，变电运维三班管辖10座，变电运维四班管辖6座，从事变电运行岗位人员共58人。在变电站设备巡视方面主要开展的工作：正常巡视（220kV变电站每周1次、110kV变电站两周1次）、全面巡视（220kV变电站每月1次、110kV变电站两月1次）、熄灯巡视（每月1次）、特殊巡检（根据实际情况要求）。

变电站智能巡检机器人属于典型的特种行业机器人，其研究应用范围越来越广泛，在国内外形成了独特的电力特种机器人应用研究领域。目前，国家电网公司也对推广智能化机器人巡检应用的工作制定了方案，加快推进智能机器人巡检应用进行统一规划、统一研发、统一标准、统一部署，建立智能机器人巡检、人工巡检和专业带电检测相结合的设备巡检体系，重点开展智能机器人的标准化巡检、设备红外测温、紫外电晕检测、恶劣天气和危险环境巡检等工作。滁州公司琅谯运维站引进两台智能巡检机器人，每台智能巡检机器人负责四座变电站的巡检工作，取得了非常好的应用效果。

2 集控站智能巡检机器人关键技术

智能巡检机器人是基于机电一体化技术、无轨化导航技术、多传感器融合技术、电磁兼容技术、行为规划技术及无线传感技术为一体的复杂综合系统，主要包含安全防护单元、底盘及驱动单元、供电单元、主控单元、通讯单元、导航单元、拾音对讲单元等模块，具备无轨化、可调配、智能化、集群化、耐高寒与高温、运行时长的优势。

集控站智能巡检机器人系统采用分级分层式控制结构，共分为三层结构：运维站控制层、本地监控控制层和车载端移动控制层。运维站控制层主要由监控计算机系统、交换机以及相应的电力通讯设备组成，实现不同变电站的机器人人机对话和数据搜集、储存、分析和判断；本地监控主站系统由数据服务器、交换机以及无线通讯设备等组成，监控系统基于Windows系统，采用面向对象编程语言开发设计，提供友好的操作交互界面，完成监测功能，同时对搜集的数据进行分储存、分析，并给出专家诊断功能；车载端移动控制层主要由运动控制、导航定位、巡视监测、激光雷达、高清云台以及通讯系统等模块组成，实现智能巡检机器人的运动控制、数据采集上传、遥控巡视和自动规划巡视等功能。

智能巡检机器人实现的功能主要有定点定路径、指定点巡检、遥控巡检、高清可见光与红外实时视频监控、变压器和电抗器噪声监测、SF6泄露检测、红外测温与故障报警、可见光图像智能判别、巡检报表分析与历史数据分析等功能，以自主或遥控的方式，在无人值守的环境中替代人工执行巡检任务。

3 集控站智能巡检机器人现场应用

琅谯集控站管辖变电站中的8座变电站列入到智能巡检机器人巡检范围。本期共配置两套机器人，每套变电站智能机器人巡检4座变电站。1号智能巡检机器人巡检220kV滁县站和110kV襄河站、琅琊站、龙蟠站，2号智能巡检机器人巡检220kV黄栗树变、深秀变和110kV太平变、乌衣变。滁州供电公司220kV琅谯运维站驻地在220kV滁县变电站，一套机器人存储在该站，另一套机器人存储在220kV黄栗树变。

智能巡检机器人主要巡检内容包括八座变电站户外一次设备（主要包括主变、断路器、避雷器、电流互感器、电压互感器、隔离闸刀等）的外观、声音、温度、油位、SF6气体密度、避雷器泄漏电流、分合状态指示等各类表计读数（人工巡视无法直接看到的除外），隔离开关的分合状态、全部一次设备本体和接头的红外测温等。针对每台智能巡检机器人将以自主或遥控的方式，对室外主变区域、220kV、110kV、35kV等区域的高压设备进行红外温度监测、可见光视频拍摄、仪表图像识别等任务。在任务完成后可以返回充电房进行自主充电，巡检过程中可以实时将巡检数据上传到客户端，方便运维人员查看。在主控室内放置一台数据服务器，并通过路由接入专网。省公司也可以通过专属集控软件访问本地机器人系统。

目前滁州电网智能巡检机器人开展的主要工作：（1）设备定时巡检、临时巡检、遥控巡检；（2）高清可见光与红外实时视频监控；（3）红外测温与故障报警；（4）可见光图像智能判别：表计智能识别与报警；（5）巡检报表分析与历史数据分析；（6）微气象数据采集等。

4 智能巡检机器人面临的问题

智能巡检机器人在导航方式上采用磁导航，很大程度上限制了机器人的巡视路径规划，使被检测目标和待检测目标覆盖率降低，很难实现全覆盖。其次智能巡檢机器人在障碍的识别上需要进一步优化，在变电站设备有检修工作情况下，围栏设置在常规开展的安全措施之一，如何绕过安全围栏开展巡视工作也是面临的课题之一。

5 结束语

经过数年的研究和实践，智能巡检机器人模式作为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，可以减轻变电运行人员的劳动强度，并缓解日益严重的行业结构性缺员问题。电力系统是一个复杂而又结构庞大的系统，它关系到社会民生。利用新技术更好地保障电力系统的稳定运行，集控站模式智能巡检机器人系统设计理念科学，技术先进，抗电磁干扰能力强，符合目前电力系统变电运行管理工作的实际需求，并且具有操作灵活、功能丰富扩展方便、人际界面友好交互性强，为无人值班模式下的变电站运维提供了创新型的技术检测手段，具有非常广阔的推广应用前景。

参考文献

[1]周立辉，张永生，孙勇，等.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].电力系统自动化，2011，19.

[2]毛琛琳，张功望，刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源，2009，9.

作者简介：杨军伟（1985-），男，河南周口人，研究生学历，工程师，从事电力一次、二次设备运行维护以及检修管理、变电站设备大修、技改工程管理等，工作单位：国网安徽省电力公司滁州供电公司。

曹海（1976-），男，安徽滁州人，大学学历，工程师，从事电力设备运行维护等，工作单位：国网安徽省电力公司滁州供电公司。