智能巡检机器人在变电站的应用

郑晓琼，王鹏辉

(1.国网安徽省电力公司检修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽民生电力集团有限责任公司，安徽 合肥 230061)

智能巡检机器人在变电站的应用

郑晓琼1，王鹏辉2

(1.国网安徽省电力公司检修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽民生电力集团有限责任公司，安徽 合肥 230061)

介绍了当前变电站现场施工与集中检修中安全风险管控工作的现状及普遍存在的问题，阐述了某电力检修公司将智能巡检机器人应用到变电站现场施工安全管控中的主要做法和取得的成效，为其他公司对智能巡检机器人的应用价值提升提供了参考。

智能巡检机器人；变电站；安全风险管控

0 引言

随着国家电网公司“三集五大”战略体系建设的深入推进及智能电网的快速发展，智能巡检机器人在变电站中得到广泛应用。智能巡检机器人主要用于辅助运维人员进行变电站设备巡视，具有高效经济、安全可靠、双向互动等优势，大大减少了运维人员的工作量，有力地保障了电网安全运行。某公司从深度挖掘智能巡检机器人的应用价值出发，利用智能巡检机器人自带的可见光摄像头、图像遥传、烟感电子鼻、温度判别、双向语音等功能，积极探索智能巡检机器人在变电站现场施工安全管控领域的应用，取得了良好效果。

1 变电站施工及安全管控概况

(1) 现场作业点多面广，存在较大安全风险。随着电力系统“大建设”的稳步推进和电网升级改造进程的加快部署，各变电站除了大量的改扩建工程外，还有很多集中停电检修作业，其作业不同于一般的新建工程和检修作业，其涉及范围大、内容多，管控难度较大。这些工作多存在以下特征：

① 通常在500 kV和220 kV区域几个施工点同时工作，地点较为分散；

② 近电作业多，存在人身触电的风险；

③ 站内设备需要轮流停电配合施工，倒闸操作频繁，增加运维人员工作负荷；

④ 运行方式多变，期间一旦发生故障势必造成大面积停电；

⑤ 工期紧，造成各专业和工种施工人员相互交叉作业频繁；

⑥ 外包工程队伍水平不齐，管控难度较大。

(2) 运维人员数量相对不足。随着国家电网公司变电站“无人值守”工作的推进，500 kV变电站逐渐实行无人值守，运维人员数量比以往大大减少。例如，某省检修公司运维班共28名运维人员，管辖5座500 kV变电站，且分布在不同地市，变电站相距较远。当各变电站均有连续性改扩建施工及大型检修、维护作业时，运维人员数量更加捉襟见肘。

(3) 智能巡检机器人在各变电站得到广泛应用。截至2015年底，某省电力检修公司已在所辖14座变电站中投入智能巡检机器人，具有良好的应用基础。

如何在现有施工条件、硬件设施和运维人员的基础上，挖掘潜力，进一步提升变电站现场施工安全管控是目前智能巡检机器人在变电站应用的重要研究方向。

2 基于智能巡检机器人的施工安全管控

紧密联系变电站现场工作实际，从检修工作繁多和运维人员相对不足的实际情况出发，深度挖掘智能巡检机器人的应用价值，积极探索利用智能巡检机器人自带的可见光摄像头、图像遥传、烟感电子鼻、温度判别、双向语音等功能，构建一种基于智能巡检机器人的全方位、全过程、立体式施工安全风险管控新模式。该管控模式的应用有效解决了运维人员相对不足和变电站工作点多面广的实际矛盾，实现了运维人员对变电站工作360°无死角安全风险管控的目标，确保所辖各变电站改扩建工程及各项检修、维护工作的顺利实施。

智能巡检机器人在变电站施工安全风险管控中的应用操作比较简单，只要在其受控站或运维主站的操作平台上按要求设定巡检任务并下发给机器人，即勾选对应的巡检任务和范围，就会按照预定的程序去现场执行巡查、视频拍摄及回传等功能。在智能巡检机器人执行巡检任务的过程中，运维人员可根据需要随时终止或变更其工作任务。如从程序巡检变更成定点巡检，机器人即自动终止其先前预定的按巡视路线巡检的任务，移动至指定地点执行固定地点巡检任务。

2.1 定点跟踪，监督工作流程规范化

变电站改、扩建工程及检修作业在每日开工前，应由工作许可人对工作负责人履行许可手续，然后由工作负责人组织班组成员召开站班会，这2项准备活动是工作开始前最重要的环节。但有时工作负责人为了节省时间或者因连续性工作嫌麻烦，而敷衍了事甚至不召开站班会，容易造成现场设备状态不对应，工作人员对工作范围、内容和危险点不清楚等情况，增加了现场工作的风险。当工作许可人在进行工作票许可手续和工作负责人召开站班会时，智能巡检机器人的自动录音及摄像功能将自动记录下工作许可和站班会的全过程，并上传至后台监控主机，保存待查。此举规范了现场特别是外委单位的工作流程，加强了作业前的安全风险管控。

2.2 主站遥控，实现工作许可远程化

对于无人值守变电站的工作，特别是连续多日的工作，运维人员每日需从主站赶赴作业现场许可开工，耗费了大量的人力、财力。智能巡检机器人可以很好地帮助运维人员解决这个问题。

每日开工前，工作许可人可在运维主站后台操控巡检机器人进行移动和摄像头旋转，对工作现场的设备状态和安全措施进行全方位核查，确认无误后通过智能巡检机器人的对讲功能实施远程许可开工，节省了人力、财力。而机器人对工作许可的整个过程均进行录像和录音，可随时在后台回放和查看。某公司借助智能巡检机器人实现远程工作许可58次，可靠性达到100 %，该方法已得到公司安监部门的认可。

2.3 现场监督、拍摄，实现风险管控立体化

2.3.1 对工作现场明火、烟雾等自动检测报警

现场工作开工后，设定智能巡检机器人路径，使其进入工作现场进行安全监督和管控。针对工作中可能出现的火灾、烟雾等现象及工作人员流动抽烟、擅自动火等行为，智能巡检机器人通过自带火灾探测电子鼻和烟感装置进行检测判断。如发现异常自动触发声光报警信号，同时联动变电站安防系统的声光报警和视频自动对位，及时提醒运维人员进行检查确认，尽早将异常事件消灭在萌芽状态。2.3.2 画面实时上传，便于及时巡查和监督

智能巡检机器人在工作现场定点监测、拍摄工作人员的作业行为，将现场画面实时上传后台。运维人员在主控室可实时查看现场工作情况，及时发现工作人员攀爬设备、超范围工作等违章行为，并在第一时间通过智能巡检机器人的语音对讲功能予以制止和提醒，有效避免由于违章行为制止不及时造成的事故。

2.3.3 视频回放，实现问题追溯和违章取证

当施工人员对违章处罚有异议或者存在侥幸心理拒不承认，以及多单位同时施工造成变电站设施损坏时无法确定责任人时，通过智能巡检机器人的现场录像回放还原事件经过，可消除异议，及时找到设施损坏责任人并顺利追偿。

2.3.4 现场跟拍，提高规章制度执行力

智能巡检机器人在现场的实时监控、录像和画面回传对现场工作人员起到警示和震慑作用，让施工人员知道现场始终有双眼睛盯着自己，从而消除侥幸心理，自觉遵守安全规章制度，降低现场安全管控风险，提高现场作业安全系数。

2.4 实现“1人对多点”的管控目标

当前变电站改、扩建工程及集中检修工期均较紧，常常几个工作地点同时开工，且几个工作地点之间相隔较远，1名运维人员难以兼顾多个工地。一般1座变电站只配置1台智能巡检机器人，当站内同时有多个工作现场时，给其设定1个来回巡检任务，让其按照设定的巡检路线在多个工地间来回巡查，辅助运维人员实现对多工作点的安全监督。

对于运维站模式的班组，主站的运维人员可通过智能巡检机器人远传终端平台对所辖各变电站的机器人进行调配和任务设置，实现对多座变电站多个作业现场的安全管控，使运维人员的安全管控范围最大化，弥补运维人员不足的问题。

2.5 实现典型违章可视化管控

通过对智能巡检机器人现场监控录像的整理和分类，截取违章图片和违章视频，按“1个违章、1张图片、1类控制措施”原则，结合省公司反违章工作管理办法要求，建立图文并茂的可视化违章材料库《典型违章可视化管控手册》。该手册以形象、直观的形式展现了违章行为并提出管控措施，对现场违章查究和定性起到良好的指导和培训效果，在省检修公司得到全面推广应用。

2.6 准确反馈工作进度，提高安全管控精确度

运维人员通过智能巡检机器人对现场工作记录情况的查阅，及时了解工作进度，掌握工作节奏，合理安排后续工作。通过计划的刚性约束力，增强运维单位对施工进度的掌控能力，提高现场安全风险管控的针对性和有效性。

3 存在问题及解决方法

3.1 存在问题

自2014年底，该省检修公司就将智能巡检机器人应用于现场施工安全管控中，在现场应用中进行不断总结和改进，发现其主要存在以下2个问题。

(1) 当前投入使用的智能巡检机器人主要采用路面预埋RFID(无线射频识别设备)和机器人视觉相结合的导航定位系统，完成巡检机器人的最优路径规划和双向行走功能。机器人在行驶过程中只要检测不到磁信号或检测信号装置出现故障，就会偏离磁轨道或停滞不前。而施工过程中可能会对预埋设备造成破坏，使机器人无法正常行走以完成巡检任务，甚至发生摔下电缆沟或坑洞的情况。

(2) 机器人巡检任务设置不合理，与变电站实际施工情况有偏差，起不到安全监督的效果。

3.2 解决方法

针对智能巡检机器人在现场施工安全管控应用中存在的问题，结合现场实际采取了如下解决方法。

(1) 对于机器人巡检过程中偏离磁轨道或停滞不前现象，采用多点感应磁信号、雷达及视频辅助检测，在机器人身上加装动态平衡仪，3只轮距上安装自动平衡升降调节自适应装置，使其在巡检运动和停靠点具有平衡度实时检测和自动调节功能。针对机器人因预埋RFID破坏无法行走的情况，改变其巡检任务设置方式。结合现场施工范围和进度，将原来按间隔设置的巡检任务具体到某个巡视点，按巡视点的编号来设置巡检路线。这样，精确的巡检范围可以有效避免机器人摔坏或找不着巡检路线的情况。

(2) 优化巡检任务，将站内实际工作与机器人巡检系统相结合，针对性地配置巡检任务，提高机器人的安全监督效率。设置树形巡检任务目录，根据需要配置特殊的巡检任务，而不是所有的监督使用同一个版本的巡检任务，从而避免低效率巡检。

4 结束语

智能巡检机器人在变电站现场施工安全风险管控中的应用取得良好效果，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。一方面降低了运维人员工作负荷，改扩建现场相关工作所需的运维人员由4名减少到1名；另一方面提升了运维人员对变电站施工现场安全管控能力，实现了1名运维人员同时对多个工作地点、甚至多个变电站多个工作地点的安全管控新模式。智能巡检机器人有效缓解了变电站作业点多面广和运维人员数量相对不足的矛盾，提高了变电站施工作业现场安全管控水平。

2016-05-29；

2016-07-05。

郑晓琼(1980-)，女，工程师，主要从事变电运维工作，email：www780915@163.com。

王鹏辉(1978-)，男，工程师，主要从事水电工程管理工作。