变电站智能机器人巡检系统

唐豪　饶正科　肖军

摘  要：随着变电站无人值班改造和智能化建设需求不断增加，对变电站设备的巡检工作质量要求明显提高。设备运行状态数据是对相关设备开展状态评价的重要依据，智能巡检机器人的应用推进了变电站无人值守进程，提高了正常巡检作业和管理的自动化智能水平，有效降低了劳动强度和运维成本。

关键词：变电站;智能机器人;巡检系统

智能机器人在变电站巡检系统中的应用分析，有利于促进其在变电站自动化建设中的进一步推广应用，进而推动无人值守变电站的建设与发展，具有十分积极的作用和意义。

1巡检机器人

由于变电站占有一定的面积和规模，加上电力一次设备放置较为分散，难以用一个固定的机器人完成整个变电站的巡检功能，因此变电站巡检采用移动机器人，主要完成变电站告警信号的图像视频、现场巡视及环境信息的信息采集功能。

当前变电站逐步采用现场无人值守模式，变电站主控室的一次设备运行状态等运行人员重点关注的信息，具有数量多、逻辑关系复杂等特点。由于机器人多采用功能相对有限的嵌入式控制器，单个机器人难以同时完成变电站信息采集、信息处理和功能识别等多项任务。因此，在主站增加变电站运行智能辅助系统，与巡检机器人配合，高效地完成变电站的巡检功能。

巡检机器人主要实现变电站的信息实时采集及站内巡视功能，完成一次设备巡视、红外测温监测等巡视任务，并将巡视结果以视频或图像的形式，上送至主站的变电站运行智能辅助系统，方便运行人员对主控室设备的远程监视。

变电站运行智能辅助系统通过数据采集模块，获得巡检机器人上传的硬压板、视频和环境等有效信息后，进一步调用专家系统对巡检信息进行识别、推理和分析，并经智能告警输出模块，将告警信息分析简报、设备运行状态确认信息回传到主控制室，同时也将变电站内的实时运行状态推送至运行人员。

2变电站智能机器人巡检系统应用

2.1数据中心

（1）缺陷管理。缺陷管理可以查看各个编组站点的缺陷信息，包括缺陷状态、缺陷等级、审核状态等。（2）对比分析。对比分析功能实现对多种数据的对比分析，并以图表的形式展示结果。可供对比的数据包括机器人和变电站不同时段的运行数据和不同设备同一时间的运行数据等，对比分析功能是分析变电站以及机器人运行状态的重要参考，通过分析数据的变化趋势可以及时查找变电站和机器人运行中存在的问题，并提早进行维护。

2.2驱动方式的选择

通过对比已有巡检机器人的几种驱动方式，结合现场运行情况可以看出，采用四轮四驱方式的巡检机器人在原地转向过程中对轮胎的磨损特别严重，会直接导致巡检机器人出现定位偏移而脱轨。因此，在进行巡检机器人设计时，应尽量采用四轮八驱的方式，优化动力学控制模型，提升巡检机器人在复杂路况下的运动控制性能，解决巡检机器人运动控制系统的鲁棒性和舒适性问题，减少机器人在转弯或原地调头过程中轮胎与地面的摩擦，减缓机器人轮胎的磨损速度，提高机器人的可靠运行时间。

2.3基站控制系统层

机器人遥控。在机器人的实际应用过程中，可以利用遥控来对机器人进行远程的控制，对于机器人的行驶或者是摄像机调焦等一系列的操作，都可以利用机器人遥控来实现，主要是利用键盘或者是鼠标来完成。

自动巡视。智能机器人的巡检系统在实际的运用过程中，能够实现机器人的自动巡视，主要执行的任务包括自动云台动作、自动摄像机调焦、自动红外热像仪的操作以及自主充电和红外数据的采集等等。

实时图像数据监控。智能机器人的巡检系统当中可以对可见光摄像机以及红外热像仪进行实时视频显示，主要是为了能够更好的配合遥控以及自动巡检功能，这样能够实现操作人员在后台对其进行巡视和监督，方便检测数据的详细记录。

机器人状态信息显示。可以实时的对机器人的内部状态信息进行有效的后台显示和监督，能够通过这些信息的反馈，及时的了解到机器人的实际运行状态，不仅能够方便对机器人的巡检控制，而且能够通过电子地图上的位置显示，轻而易举的找到机器人的实际位置所在点。

2.4移动站系统层

主控计算机系统。在智能机器人的实际应用过程中，少不了主控计算机系统的应用，主控计算机系统程度主要是采用WinCE嵌入式对其实时全方位、多功能的操作，由C++面向对象来进行语言的开发编程，其自身的主要目的是为了能够负责导航的定位信息的采集以及处理等等。而在实际的操作过程中，根据监控主站下达的控制命令，不仅能够对机器人的详细运动轨迹形成一种良好的控制，而且能够有效的控制和检测机器人的传感器，这样能够方便其自身对数据进行检测、采集以及上传等等，并且能够将机器人自身的状态信息也一并上传记录。导航定位系统。导航定位系统主要是由导航传感器和定位传感器两个部分两组成的，导航传感器主要是磁导航传感器，能够切实有效的跟踪地面之前铺设的相关磁导航运行轨迹，来最终实现导航的定位;而定位传感器主要是采用RFID的定位传感器来进行实际的操作，能够切实有效的为机器人提供定位、停靠以及其它的位置信息。运动控制系统。运动控制系统是移动站系统层当中必不可少的一部分，可以直接对机器人的行驶机构、驱动电机以及运动控制器等等设备形成切实有效的控制，从而掌握和实现对机器人的运动控制。动力系统。动力系统主要包括电池、电源管理器等等，主要是为了能够长久的为机器人提供能够运行的基础能力，而动力系统主要是为了能够实现电池的合理分配和管理等等。

2.5实时数据曲线分析技术的应用

变电站设备温度的变化主要是根据自身的负荷运行情况来发生相应改变的，若是温度变化过大，则势必会导致设备出现提前老化现象。因此，要想规避这些问题的发生，就要将实时数据曲线分析技术有效的引入到巡检机器人系统中，进以通过两跳曲线的变化来判断变电设备温度，看其是否处于长期负荷运行状态下，一旦发现问题，要立即做出调整，以便可以降低设备故障，实现变电站的安全稳定运行。同时，在巡检机器人实际工作时，要将其与变电站的运行管理M1S系统进行有效的关联，这样后台操作人员直接通过便点运行管理系统所显示的异常数据，就能够对问题设备进行及时的检修和维护，不仅缩短了变电站的巡检周期，提高了巡检效率，而且对于变电站整体管理水平的提升也有着很大的促进作用。

结论

随着人工智能技术的发展应用，机器人替代人工已成为电网发展的必然趋势，机器人将成为未来电网发展中不可或缺的角色。但现阶段变电站智能巡检机器人在实际应用中还存在各种软、硬件方面的问题，通过在实际应用中不断总结、摸索，对智能巡检机器人的导航方式、定位精度、路径规划算法、硬件设计等方面进行优化、改进，提升巡检机器人在复杂环境下的自适应能力，提高其自主运行过程中的稳定性、可靠性、精确性，为变电站的智能化运维提供可靠的技术手段。

参考文献

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