变电站智能机器人巡检系统应用案例分析

张灿峰　黄景婧　汤国文　游松涛

摘 要：随着电力系统“三集五大”体系改革的深入，人员结构的集约化和电网的快速发展对于人工智能替代的需求越来越显著，因此可用于替代变电站人工巡视的智能机器人巡检系统得到了广泛推广。该文介绍了变电站智能机器人巡检系统的基本原理及其主要功能应用，并通过其在变电站中的具体应用案例阐述了该系统在变电站设备巡视、红外测温、表计数据读取及缺陷跟踪检测等方面所发挥的重要作用，对于智能机器人巡检系统在变电站更好地发挥作用具有一定的指导意义。

关键词：智能 机器人 巡检 变电站 应用

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0059-03

随着变电站无人值班模式在电力系统的广泛推行，出现机构精简、工作量加大的现实问题，人员劳动强度明显增加，且由于人员业务素质、工作状态及环境的差异，设备巡视质量出现一定下降。另外在一些严重故障设备、雷雨高温天气等特殊工况下，人工巡视往往伴随着一定的风险。因此，如何提高设备巡视效率和质量、降低人员劳动强度、提高应急情况下设备巡检安全性成为迫切需要解决的难题。

采用智能机器人巡检系统替代人工巡视、测温、仪表数据采集等工作，可将运维人员从繁重的巡视工作中解放出来，投入到运维一体及设备诊断分析工作中去，从而提高运维工作效率。智能机器人巡检系统正是利于机器人自带摄像功能，通过程序自动控制机器人按指定的路线开展巡视工作，并对机器采集的数据进行自动分析及实现实时报警功能，实现对设备运行工况的监视及分析功能，并能实现从远方进遥控，现场应用效果十分明显。

1 智能机器人巡检系统介绍

1.1 基本原理

智能机器人巡检系统以智能巡检机器人为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及物联网技术等，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控。

1.2 主要功能应用

1.2.1 设备巡视

人工巡检分全面巡视、例行巡视、特殊巡视、熄灯夜巡及风险管控巡视。特殊巡视包括：在大风后；雷雨后；新设备投入运行后；设备经过检修、改造或长期停运后重新投入系统运行后；重要设备缺陷需要跟踪时；设备发生过负荷或负荷剧增、超温、发热、系统冲击、跳闸等异常情况时；法定节假日、上级通知有重要保供电任务；电网供电可靠性下降或存在发生较大电网事故（事件）风险时段。机器人代替部分替代人工进行全面巡视、特殊巡视、风险管控巡视。机器人特殊巡视分重载设备特巡、缺陷跟踪、迎峰度夏红外普测、防汛抗台模块。

1.2.2 红外测温功能

变电站智能巡检机器人红外测温，是通过预先设置多个监测点，从多个角度对全站设备进行整体性扫描式温度采集，系统能够对变压器、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检测，并采用温升分析、同类或三相设备温差对比、历史趋势分析等手段，对设备温度数据进行智能分析和诊断，实现对设备热缺陷的判别和自动报警。

1.2.3 表计数读取功能

巡检机器人系统能替代人工进行变电站开关、CT、PT等设备压力、避雷器泄漏电流、油位等表计数据的自动读取。机器人通过拍照并获取表计模式识别数据后，系统会自动将每个点位的数据保存记录，运维人员可查询或导出系统生成的报表，通过对比每次巡检数据的变化，预防严重缺陷。

通过机器人巡检系统的应用，对减轻人员工作量、提高运维工作效率和设备异常应急处理速度等方面都具有明显的成效，具体体现在以下4个方面：一是，大地减轻运维人员的劳动工作台强度。主要是在测温及仪表数据抄录方面体现较为明显。未使用机器人之前，运维人员开展一次全站设备测温约需10人工·时、抄录一次设备仪表数据约需1.5人工·时，采用机器人之后，这两项工作交由机器人代替人工开展，可降低人工时约100人工·时，有利于解放运维人员，将更多的时间投入到运维一体等其他工作，节省人力劳动成本。二是，缩短事故应急处理时间。采用机器人巡检系统后，其可为运维人员提供远程视频，缩短处理时间。三是，提高设备巡视数据分析的效率与准确性。人工分析往往需要花费大量时间且易出现疏漏，应用机器人之后，数据分析由机器人巡检系统软件自动统计分析，提高了数据的分析准确性与效率。

2 应用成效案列

2.1 案例一

（1）案例经过。

500 kV某变电站智能巡检机器人定期红外测温发现#1联变220kV侧23A1刀闸B相动触头发热温升报警。

（2）检测分析方法。

设备名称：#1联变220 kV侧23A1刀闸B相母线侧接头，#1聯变220 kV侧23A1刀闸B相开关侧接头，#1联变220 kV侧23A1刀闸A相母线侧接头，#1联变220 kV侧23A1刀闸A相开关侧接头，#1联变220 kV侧23A1刀闸C相母线侧接头，#1联变220 kV侧23A1刀闸C相开关侧接头。

检测仪器：红外热像仪；观测数目：2； 检测日期（起、止）：2015-06-24 01：06：13至2015-06-24 01：07：41。

①可见光和红外图像（图1）。

②红外图像分析。

设备区域1： #1联变220 kV侧23A1刀闸B相母线侧接头红外全图区域；最高温度：68.27 ℃；环境温度：25.10 ℃；检测日期：2015-06-24 01：06：59。

设备区域2： #1联变220 kV侧23A1刀闸B相开关侧接头红外 R1区；最高温度：32.57 ℃；环境温度：25.10 ℃；检测日期：2015-06-24 01：06：59。

设备区域3： #1联变220 kV侧23A1刀闸B相母线侧接头可见光全图区域；最高温度：无；环境温度：无；检测日期：2015-06-24 01：06：59。

（3）分析及处理。

①分析：#1联变220 kV侧23A1刀闸B相母线侧接头温升（43.17 ℃）超出设备的允许温升40.00 ℃，发热点温度为68.27 ℃，测试时环境温度为25.10℃，三相温升对比已达88%，该设备发热点缺陷报警级别为：严重缺陷，需尽快进行处理。

②处理方法：现场对23A1刀闸B相进行检查，发现动触头引弧角烧至融化，触指夹紧弹簧锈蚀，整组刀闸回路电阻为110.8μΩ；更换B相刀闸上导电臂（包括动触头）后，整组刀闸回路电阻为90.5μΩ，动静触头处夹紧，设备恢复正常运行。

2.2 案例二

（1）案例经过。

500 kV某变电站智能巡检机器人定期巡视发现#2联变35 kV侧38B开关CT A相油位在最低位置。现场复查发现该CT油位确实接近下限值，且表面有渗油痕迹。

（2）检测分析方法。

智能巡检机器人巡检拍照如图2、图3所示。

（3）分析及處理。

运维人员上报一般缺陷，结合例行巡视跟踪观察，同时通过远程控制机器人、机器人定期巡检设置等方法，安排巡检机器人进行拍照跟踪，并对数据进行分析。

3 结语

该文通过变电站智能机器人巡检系统在变电设备红外测温和设备状态表计数据读取两个方面的具体应用案例，着重阐述了智能机器人巡检系统在替代变电站人工例行巡视、数据采集准确性、报表自动生成能力及数据分析、异常告警等方面的可靠性和优越性。通过具体应用，验证了智能机器人巡检系统确实能满足变电站无人值守巡视工作的需求，随着其广泛推广，必将能够更好地提升设备的整体运维巡视工作质量，进一步提高电网的安全、可靠运行水平。

参考文献

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