智能巡检机器人在智能变电站中的应用

俞 飞，高建国，陈 博，姚书航，刘远超，高伟琦

（1.国网湖北省电力有限公司 检修公司，湖北 武汉 430000；2.湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北 黄冈 438000）

0 引 言

变电站是智能电网的重要组成部分，其中500 kV智能变电站更是电力系统的核心枢纽。500 kV智能变电站的安全、稳定、可靠运行是电力系统安全稳定的基础，也是社会经济发展和生活稳定的保障，因此其巡检工作显得格外重要。通过巡视人员对站内一、二次设备定期进行外观巡视、表记抄录、设备实验及维护来掌握变电站运行状态，实现及时发现设备安全隐患，迅速排查、隔离缺陷确保变电站设备完全、稳定可靠运行[1]。

1 系统构成

500 kV变电站内的机器人主要由监控层、通信层以及设备层组成，如图1所示。

图1 智能机器人系统组成

监控层主要由监控系统组成。监控系统由监控主机、通信设备、监控分析软件以及数据库构成，安装于机器人专用计算机中。通过Windows系统、C语言程序在机器人主机中实现机器人管理、巡检任务管理、巡检结果确认、巡检结果分析、实时监控、用户设置6大模块。监控系统通过通信设备实现对机器人实时监控和信息交互。通信层由通信基站组成，一般安装在主控楼楼顶。主要实现机器人的远程控制和充电机房的远程控制。设备层主要包括机器人本体及其附件、通信设备、机器人充电室及其附属设备、微气象在线监测系统等[2]。

2 主要巡检功能

500 kV变电站机器人通过全站扫描，绘制出全站路线图和设备图，并记录设备点位。通过机器人主机可以实现以下巡检功能。

一是自动选择巡检项目、区域。根据巡检周期、巡检区域以及巡检重点内容的不同要求，机器人可以实现巡检周期智能化、巡检区域智能化、巡检点位智能化、巡检功能智能化。在满足变电站巡检周期要求的条件下，智能设定巡视周期，在设定的时间里自动启动进行变电站巡视。为满足特殊时期的巡视要求，可以在指定的设备区域进行巡视[3]。当需要进行指定装置的巡视时，可以针对设备不同部位进行分批巡视，如油温表巡视、油位表、避雷器动作次数巡视等。将巡检功能分为可见光和红外测温，可根据天气、周期按需要进行选择。二是手动遥控巡检。通过机器人主机的云台控制器和高清摄像头，可以手动操控机器人进行远程人工巡视。三是智能识别并分析巡检结果。运用数据分析系统，将巡视所得到的图片进行智能识别读数，分析有无异常，同时还能够将巡视结果与数据库内相关设备标准参数和变电站实际历史参数进行对比，绘制曲线图，分析发展趋势，判断出设备是否正常。

3 存在问题及解决方案

3.1 数据识别误差过大

由于算法本身误差、外界天气以及太阳位置等影响，可见光拍摄中存在摄像头拍摄位置错误、照片模糊、没有聚焦、图片背光、无法辨识、刻度识别错误的问题。这是机器人巡视中的普遍问题。

针对图片背光和无法辨识的问题，可以在机器人摄像头处增加聚光灯。当由于天气或者背光等因素导致图片成像不清时，自动打光让图像清晰。而针对摄像头拍摄位置错误、照片模糊以及刻度识别错误等情况，只能升级算法[4]。

3.2 电池续航不足

由于机器人体积有限、附属设备较多，因此电池的续航问题一直以来都是困扰机器人发展的问题。随着变电站设备的增加，巡视点位的增多，一次全站巡视往往需要中途回到充电房充电。这样不仅浪费了大量电能在往返的路上，同时也增加了巡视所需要的的时间。

可以在站内额外设置快速充电桩，当巡检任务没有结束，但是电量已经达到了自动返回值的时候，自动寻找附近的快速充电桩，判断完成剩余巡视需要多少电量，当充到满足条件的电量时停止充电继续巡视。

4 智能机器人发展方向

4.1 智能规划巡检任务

在机器人主机里已经通过微气象系统采集了环境数据，那么就可以根据气候的变化智能规划自己的巡视项目，如在大雨后巡视站内积水，雷雨过后巡视站内避雷器等设备[5]。还可以在某些点位长时间没有进行巡视、获取数据时自动增加巡视内容，让智能巡检覆盖更加全面、完善。

4.2 智能关联变电站设备

通过智能组网的形式，让智能机器人变电站的运行设备产生联动。当设备出现故障跳闸后，机器人可以自动前往跳闸间隔，对跳闸间隔下的光设备进行全可见光和红外普测全面巡视，查找可能的故障点。当设备技改、大修后转运行或者长时间停运后转运行时，智能机器人控制系统可以自行安排特殊巡视，保障设备稳定运行。

5 结 论

智能机器人巡检技术在各大变电站发展、推广能很好地解决运检人员配置不足、巡视有遗漏以及隐患排查不到位等问题，也可以在特殊情况和特殊气候时帮助运检人员远程监控，查找故障。同时随着变电站的智能化发展，智能机器人与智能变电站的结合也越来越紧密，但在协同运检、通信互联、数据交互等多个方面仍然面对着巨大的挑战，存在较多难题需要攻克。对此需完善智能机器人巡检功能，将“人机协同”的巡检模式逐步从“多人一机”发展成“一人多机”。