智能巡检机器人在变电系统运行中的应用研究

摘  要：近几年来我国变电站数量急剧增加，变电站运行巡检变得十分重要，但传统的人工巡检方式可能会受到多种外界因素的影响，在制约条件下会出现数据误差等情况，难以满足现代化建设与发展的实际需求，因此智能巡检机器人应运而生。智能巡检机器人融入了多种现代化手段，可以在精准获取相关数据，减少人工巡检及管理的工作强度，基于此本文对智能巡检机器人在变电系统运行中的应用进行探讨，并提出了具体策略。

关键词：智能化建设  巡检机器人  变电站  变电系统运行

Application of Intelligent Inspection Robot in Substation System Operation

MO Zhe

（Jiangmen Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Jiangmen， Guangdong Province， 529030 China）

Abstract： In recent years， the number of substations in China has increased sharply， and substation operation inspection has become very important. However， traditional manual inspection methods may be affected by a variety of external factors， and data errors may occur under restrictive conditions， making it difficult to meet the actual needs of modernization and development. Therefore， the intelligent inspection robot came into being. The intelligent inspection robot incorporates a variety of modern methods， which can accurately obtain relevant data and reduce the work intensity of manual inspection and management. Based on this， this article discusses the application of intelligent inspection robots in the operation of substation systems and proposes Specific strategies.

Key Words： Intelligent construction; Inspection robot; Substation; Operation of substation system

現阶段电力企业中的变电系统规模不断扩大，使得电站工作人员的工作强度也随之增加，同时当前变电站的相关巡查与监测工作较为繁琐，人工执行中可能存在一定的安全隐患问题，而合理使用智能巡检机器人则可以解决以上问题。当前我国现代化科学技术正不断发展完善，各类技术被应用在了电力领域中，智能化机器人技术便是其中之一，使用机器人可以替代人工进行设备巡检，让运维人员对设备的工作状态更加的了解，保证设备的状态检修和状态评估能够拥有精确的数据作为支出，现如今已经成为了电力企业发展的主要趋势。

1 变电系统运行中智能巡检机器人概述

1.1智能机器人硬件和软件框架

基站系统层的由多个部分构成，在windows系统中采用C++编程语言，以此提供操作交互界、规划机器人的运动路线，即实现机器人运动控制、RFID采集、可见光图像采集等。在此基础上可以根据后台编程控制机器人的运作，搭配各类数据获取设备精确收集当前变电系统的信息，完成数据传输与运行遥控工作，保证信息交换与传递的有效性[1]。

1.2机器人巡栓系统的软件控制系统

机器人巡检需要融合多个组成模块才能完成任务，在实际执行过程中可以通过交互获取任务目标，系统设计过程中必须考虑整个项目的可扩展性，数据当做状态量进行展示，因此要求融入实时性的数据监控系统，避免任务过程中数据异常而无法及时发现。同时基站系统也是控制中心，在任务开展过程中，以此实现事件实时响应，框架可以以事件为驱动方式，保证任务的执行符合要求。

2 智能巡检机器人在变电系统运行中的技术原理分析

2.1智能巡检机器人技术需求

特高压设备本体位置较高，手持辅助巡视设备不仅在大雾天气或者恶劣天气中会降低能见度，且可能在巡检过程中出现意外风险，可见传统方式已经难以适应时代发展需求[2]。基于仿生学的视觉技术开展相关工作，通过搭载设备在建设的滑道中按照系统指令去执行既定任务，具体需求如表1所示。

2.2智能巡检机器人功能设计

抵达巡检位置时自动停车探测记录，完成规划路径之后返航并提供相关数据，结合视觉识别功能可以采集各类所需要的变电站参数，后台可以直观的了解到当前信息是否存在偏差。同时可以利用FFT原理识别噪声，并结合视觉分析处理系统生成曲线图，在此过程中必须融入自检功能，出现风险问题后能够及时发出警报，异常情况快速上传至终端分析当前所存在的故障信息。机器人设计需要结合保护装置、移动装置、传感器装置、雷达定位装置等，复杂地形可通过人工控制完成，通过完善的调配制度及管理制度节省成本消耗。

2.3智能巡检机器人体系架构

机器人基于仿生学设计，车载子系统等完善自身架构，最高运行速度高达1m/s，电池续航能力超过5h，能够满足现阶段我国变电站的巡检要求。机器人可以通过履带或滑轮等方式在陆地行走，也可以通过搭设既定的轨道线路完成特定位置巡检，要求机器人必须在巡检时搭建有完备防雨装置，爬坡减震系统要能够确保在抖动中图像的清晰度，要求机器人必须结合实际应用情况搭载相应的模块和设备，如在雨天进行巡检则需要做好接地工作。模块集合了多种功能，能够与通过联网将信息实时采集并传输，但应用中可能会受到入侵，因此需要利用“防火墙”技术提升其在应用过程中的安全等级，并结合集成系统实现统一管理与调度，可以立即、定期、周期执行，并快速生成巡检报告，保证数据提取的有效性。

3 智能巡检机器人在变电系统运行中的模块构建

基站系统主由多个部分组成，系统基于window系统采用C++编程语言开发设计，监控机器人的各项状态信息。

3.1巡检任务管理模块

巡检任务模块是执行的定任务的核心，也是帮助其运动的重要组成部分，可以将其理解为让机器人运动的“肢体”功能，在收到指令后会按照系统的要求完成既定目标，并等待下一指令的发送，全部任务完成后返回充电[3]。

3.2图像监控管理模块

机器人执行巡检任务时需要获取视频图像，系统会自动根据任务的设定对图像进行抓取，也可以结合实际对某个特定的角度进行拍照，发现风险后报警模块会发出风险警报，调用图像抓取功能获取故障信息，方便相关人员作出判断。

3.3机器人拧制模块

控制模块的功能是控制运行、抓取等方面，操作中需要通过快捷键完成相关指令，可根据实际需求调节快捷键，以此对机器人实现有效控制。通常情况下以计算机控制可以利用方向建控制其运动，空回车为启停，键盘字母“R”为复位，字母“Z”为重复上一动作等。

3.4数据存储模块

后台数据库中会储存机器人每一次巡检任务的相关信息，但储存会有一定的上限，因此需要融入数据储存模块将信息传递，提高数据交换与传输的速度。在实际执行过程中，要求充分应用数据存储模块的灵活性，随时添加或拓展更多的数据模块，接入设置系统功能选择手动还是自动，满足实际应用的各项需求。

3.5查询模块

查询模块可以即对储存的信息进行调取，其目的是为了将所采集的信息合理利用，且能够将数据进行整理和备份，方便后续机器人执行巡检任务时比较与应用。相关的红外图像或图表、线形图等则需要借助计算机进行准确分析，在操作人员控制输入指令后显示数值，避免因数据异常而导致后续工作无法顺利进行[4]。

3.6机器人状态显示模块

状态显示模块能将各类信息展示出来，且信息的种类也十分丰富，通过标签分类的显示不同的信息，作用类似于一种判别系统，出现异常情况后会做出警告并将相关异常数据提交。该模块实际应用中需要借助Windows，在该系统中设置数据检查的顺序，并设立禁忌预案，以此将程序执行的风险降到最低。

4 智能巡检机器人在变电系统运行中的应用优化策略

4.1建立设备图片数据库

能巡检机器人在变电系统运行中，必须监理特定的图片数据库储存各类获取的信息，执行任务时可以在数据库中匹配图片，避免风险问题的出现。同时数据库中必须设定相应的目录，按照不同的因素综合处理图像，了解传感器中的各类信息所代表的参数，匹配时自动确认停靠点，提高巡检的有效性。

4.2实时匹配和栓测识别

机器人在进行巡检任务必须进行匹配与识别，其是保障任务开展效果的重要因素，为了能够提高数据获取的精确度，需要通过误差计算完成优化，保证巡检中拍摄的图像与标准匹配。在此基础上要求对热图像处理进行分析，如果出现异常温度就会报警提醒相关人员进行检修与维护工作。

4.3图片匹配和输出

可见光摄像头的焦距可以调节范围，要求数据库中图片涵盖的必须全面，在匹配图像时要做具体的调整，通过红外热图可以得到设备的具体温度，从而更加清楚的观察到设备的状态。在匹配后需要结合数据库进行对比认真，如吻合则可以对参数信息进行输出，在任何季节或可巡检天气条件下都可以完成任务，以此方便全时段工作。

4.4巡检设备声音采集

为了得到声音信号，需要将声音识别技术应用在机器人系统中，站内的声音将会全部采集入数据库中，此时需要从声音信号中提取特征，其运算的速度和效率都比较高，能够精确分辨出变电系统的异常情况。如在实际工作中，巡检机器人收集声音时发现异常，当超过阈值时发出报警，根据输出的识别结果对各种异常进行汇总，不仅提高了设备巡检的质量，且能够方便后续相关人员对问题较小的设备进行修复，使变电站的无人值守模式更加的可靠安全[5]。

4.5机器人定期检修

当设备出现了老化或者短路的情况，可能在巡检过程中出现异味，如不对此进行处理，则在后续执行任务重可能出现异常风险，导致变电站的安全无法的到应用的保证。由此可见对设备的定期检查是非常关键的，实际执行中可以通过与电机之间的触动来检查电机情况析，在系统中直接设定需要查询的时间，通过该手段提高检修的有效性[6]。

5结语

变电站的智能机器人系统可以代替部分人工进行巡检，在精准获取相关数据，减少人工巡检及管理的工作强度，且发现风险后报警模块会发出风险警报，避免风险问题的出现，可见该技术的使用符合未来我国电力系统的发展需求。因此需要结合实际将其合理应用，分析其在巡检中应用的可靠性，了解设备模式识别系统的关键问题，进而发挥出智能机器人的实际作用。

参考文献

[1] 白景明.电力系统中变电运行安全管理与设备维护的探讨[J].数码设计（上），2020，9（10）：95-96.

[2] 王娟，王致杰，赵刘亮，等.基于改进群搜索优化算法的综合能源系统运行优化[J].上海电机学院学报，2020，23（1）：1-8，16.

[3] 陈继超. 电力系统变电运行的安全管理和设备维护探究[J]. 工程技术研究，2020，5（1）：176-177.

[4] 蒙蒙.某智能变电站运维策略优化及安全管控系统的设计与实现[D].四川：电子科技大学，2019.

[5] 惠宇翔.有效提升系统安全经济性的电网运行方式与变电方案研究[D].湖北：三峡大學，2018.

[6] 罗宇亮，沈洁.智能机器人巡检系统在输变电工程中的应用研究[J].电测与仪表，2020，57（23）：17-22.

作者简介：莫哲（1981，12-），男，汉族，硕士研究生，中级工程师，研究方向：变电运行。