浅析变电站巡检机器人关键技术

唐姣

摘 要：变电站设备的巡检能够有效保证设备运行的安全稳定。本文主要介绍了一种基于移动机器人的变电站设备巡检系统在智能变电站的运用情况，首先介绍了变电站巡检机器人系统的基本组成以及主要功能，进而对机器人系统的关键技术进行分析。智能机器人巡检系统在变电站的实际运用结果表明，该系统的应用效果相当不错，具有可广泛推广的应用价值。

关键词：变电站；巡检机器人；关键技术

1 前言

1.1 系统的组成

变电站巡检机器人系统一般为网络分布式架构，整体系统包括基站层、通信层以及终端层三层。基站层主要是监控后台，是整个变电站机器人巡检系统的数据接收以及处理展示中心，基本模块包括机器人后台、智能控制与分析软件、硬盘录像机和智能防火墙几个部分。通信层主要包括网络交换机、无线网桥基站以及无线网桥移动站几个设备，通过无线网络传输协议，为终端层与基站层的网络通信提供通道。终端层主要包括智能巡检机器人、充电室和固定的视频监测点。

1.2 主要功能

（1）在设定时间内根据设定任务实现巡检的功能。变电站巡检机器人系统通过可见光摄像头按照户外一次设备的路线及巡检点实现对表计及油位计的定时、定点摄像、拍照的功能，从而实现巡检的全覆盖。

（2）具备红外摄像头及测温功能。变电站巡检机器人系统通过对设备及其接头温度的检测适时生成红外测温影像，并存储在远程集控后台和本地监控后台，能够实现红外影像及光视频的实时全向的传输功能。

（3）具有人工遥控巡检以及自主巡检的功能。变电站巡检机器人系统能够实现两种巡检方式的自由切换，且切换响应速度快，切换过程中并不会使巡检系统中的巡检状态发生改变。

（4）能够采集自身状态的信息并进行分析。变电站巡检机器人系统出现故障后可以实现自动停障，机器人可能出现的故障有电源故障、驱动模块故障以及遥控遥测信号故障等。

（5）具有信息查询功能。变电站巡检机器人系统可以对机器人的本体信息、检测信息进行历史事件的调用及查看，并能生成巡检数据报告及其他巡检信息的历史数据分析表。

（6）具有智能报警功能。变电站巡检机器人系统能够通过对三相设备温度、热性缺陷、油位计及表计数据的读取实现自主分析判断，对异常状态智能报警。

（7）具有巡检路径规划功能。变电站巡检机器人系统能够根据巡检任务自主进行最优路径的寻找，能在最短的时间内到达巡检点执行任务。

2 变电站智能巡检机器人关键技术分析

2.1 导航定位技术

由于变电站智能巡检机器人是在地面执行巡检任务，因而，其关键技术中的核心便是导航定位技术，它也是实现机器人智能化自主移动的关键所在。变电站环境复杂，具有多种类型的电磁干扰，为了使机器人能够精确地执行变电站的巡檢任务，必须满足抗电磁干扰的功能要求。当前，变电站智能巡检机器人导航定位技术主要有磁导航、激光导航及GPS导航或者组合导航。其中，磁导航以其精准的定位和较低的成本，在变电站智能机器人巡检系统中得到了最为广泛的应用。它是通过在路面上安装一些磁性材料，使机器人能够通过磁传感器在检测点允许的误差范围内运行。由于磁条信号辐射小，因此，其导航定位具有较高的精确度，机器人在前进、掉头以及转弯中稳定性好，运行路径十分灵活。其导引结构简单，无须辅以反光标识或射频识别技术（RFID）等，可靠性高。需要注意的是，该方式中为确保机器人能够正常运行，应使机器人遍历巡检路径，获取监测点位置信息，并对监测点姿态数据进行保存。

2.2 实时曲线分析及模式识别

实时曲线分析是通过设备温度与设备运行负荷曲线分析设备的温度变化，它可以判断温度波动是由负荷变化引起还是由于设备老化或运行中出现的故障引起。将智能机器人系统巡检形成的设备温度巡检报告关联到运行管理系统中，从而将机器人巡检情况通过运行管理系统进行及时的存储以实现数据查询，提高了巡检数据的管理水平。模式识别技术则是考虑到机器人运行及导航控制的精度限制，以及观测距离的影响，在检测中通过模式识别算法进行配合，更加有效地实现目标定位，增强数据检测的精度，从而能够及时掌握设备的运行情况。

2.3 自动充电技术

变电站智能巡检机器人长时期在变电站中执行巡检任务，因此高质量的电能是机器人稳定工作的前提，巡检机器人需具备自动充电功能。当前，智能巡检机器人的供电主要使用蓄电池，但是由于一组蓄电池只能为机器人提供约3小时的工作电量，电池电量过低时必须再次进行充电。直接充电方式可能存在接触不良出现充电失败等情况。为此，可以通过无线电能传输技术实行机器人的自动充电。无线充电装置组成主要包括3个部分，分别为交流电电源、能量变换模块以及能量发射装置。其中，交流电电源提供电能，从变电站以电缆导线引出。能量变换模块实现了电能由交流电向直流电的转换，再由高频直流电逆变为高频交流电，最后由能量发射装置以高频电磁场形式进行发射。巡检机器人电源系统包括蓄电池系统及状态监控系统，蓄电池系统中的能量接收装置通过耦合感应高频电磁场而形成交流电，经系统中的能量转换模块转换为直流电为蓄电池提供电能，从而实现了巡检机器人稳定的电能来源。电源状态监控系统能够对蓄电池的欠电压及过充保护，发现其存在的缺陷，提高了供电的安全可靠性。

3 结束语

电力系统是一个结构非常复杂、对可靠性要求特别高的自动化系统，它运行的安全性与稳定性将会关系到社会民生的安全，所以需要新材料以及新技术的支撑。智能机器人变电站巡检系统具有先进科学的设计理念，拥有先进的技术条件，同时具有较强的抗电磁干扰能力，操作也非常简单灵活，经过变电现场的实际运行及检测，巡视机器人系统能够达到较好的运行效果，具有非常广阔的推广应用前景。

参考文献

[1]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，2015，25（9）：30-32.

[2]张志飞.变电站机器人智能巡检系统应用研究[D].北京：华北电力大学，2015.