集控站智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

楊軍偉　曹海

摘 要：科技技術(shù)是第一生產(chǎn)力，是推動(dòng)現(xiàn)代生產(chǎn)力發(fā)展的重要因素和重要力量。智能巡檢機(jī)器人在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，大大提高了工作效率，文章通過集控站模式下智能巡檢機(jī)器人的功能設(shè)計(jì)以及在滁州電網(wǎng)的應(yīng)用，并結(jié)合集控站智能巡檢機(jī)器人的發(fā)展方向，對(duì)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)以及存在的不足和缺陷進(jìn)行了分析討論。集控站智能巡檢機(jī)器人在滁州電網(wǎng)已開展規(guī)模應(yīng)用，實(shí)踐表明集控站智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用效果良好，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：集控站；變電設(shè)備巡檢；智能機(jī)器人；電力系統(tǒng)

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，電力設(shè)備數(shù)量幾何級(jí)增長(zhǎng)，電力設(shè)備定期巡視是電力系統(tǒng)一項(xiàng)重要的常規(guī)開展工作，如何高效開展一次設(shè)備運(yùn)維，解決結(jié)構(gòu)性缺員是當(dāng)前面臨的重要課題。采用新技術(shù)、新手段減輕變電站運(yùn)維人員負(fù)擔(dān)，有效保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行，是電力系統(tǒng)發(fā)展的方向。變電站智能巡檢機(jī)器人的發(fā)明與應(yīng)用，對(duì)變電站設(shè)備形成全覆蓋、全監(jiān)控方式，可以實(shí)時(shí)掌握變電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，也為變電設(shè)備的狀態(tài)檢修和全壽命周期管理提供了基礎(chǔ)依據(jù)，大大提高了變電站設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

1 變電站巡檢技術(shù)介紹

在電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備定期巡視是一項(xiàng)非常重要的工作，它是設(shè)備運(yùn)維的基礎(chǔ)。目前滁州供電公司共運(yùn)維管轄變電站47座，包括220kV變電站10座，110kV變電站36座，35kV變電站1座，其中一次設(shè)備共22106條次，主要一次設(shè)備主變92臺(tái)、斷路器開關(guān)2361臺(tái)等。47座變電站根據(jù)區(qū)域分屬于四個(gè)變電運(yùn)維班管轄。其中變電運(yùn)維一班管轄19座，變電運(yùn)維二班管轄12座，變電運(yùn)維三班管轄10座，變電運(yùn)維四班管轄6座，從事變電運(yùn)行崗位人員共58人。在變電站設(shè)備巡視方面主要開展的工作：正常巡視（220kV變電站每周1次、110kV變電站兩周1次）、全面巡視（220kV變電站每月1次、110kV變電站兩月1次）、熄燈巡視（每月1次）、特殊巡檢（根據(jù)實(shí)際情況要求）。

變電站智能巡檢機(jī)器人屬于典型的特種行業(yè)機(jī)器人，其研究應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國(guó)內(nèi)外形成了獨(dú)特的電力特種機(jī)器人應(yīng)用研究領(lǐng)域。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司也對(duì)推廣智能化機(jī)器人巡檢應(yīng)用的工作制定了方案，加快推進(jìn)智能機(jī)器人巡檢應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一研發(fā)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一部署，建立智能機(jī)器人巡檢、人工巡檢和專業(yè)帶電檢測(cè)相結(jié)合的設(shè)備巡檢體系，重點(diǎn)開展智能機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化巡檢、設(shè)備紅外測(cè)溫、紫外電暈檢測(cè)、惡劣天氣和危險(xiǎn)環(huán)境巡檢等工作。滁州公司瑯譙運(yùn)維站引進(jìn)兩臺(tái)智能巡檢機(jī)器人，每臺(tái)智能巡檢機(jī)器人負(fù)責(zé)四座變電站的巡檢工作，取得了非常好的應(yīng)用效果。

2 集控站智能巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)

智能巡檢機(jī)器人是基于機(jī)電一體化技術(shù)、無軌化導(dǎo)航技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、行為規(guī)劃技術(shù)及無線傳感技術(shù)為一體的復(fù)雜綜合系統(tǒng)，主要包含安全防護(hù)單元、底盤及驅(qū)動(dòng)單元、供電單元、主控單元、通訊單元、導(dǎo)航單元、拾音對(duì)講單元等模塊，具備無軌化、可調(diào)配、智能化、集群化、耐高寒與高溫、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。

集控站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)采用分級(jí)分層式控制結(jié)構(gòu)，共分為三層結(jié)構(gòu)：運(yùn)維站控制層、本地監(jiān)控控制層和車載端移動(dòng)控制層。運(yùn)維站控制層主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、交換機(jī)以及相應(yīng)的電力通訊設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)不同變電站的機(jī)器人人機(jī)對(duì)話和數(shù)據(jù)搜集、儲(chǔ)存、分析和判斷；本地監(jiān)控主站系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機(jī)以及無線通訊設(shè)備等組成，監(jiān)控系統(tǒng)基于Windows系統(tǒng)，采用面向?qū)ο缶幊陶Z言開發(fā)設(shè)計(jì)，提供友好的操作交互界面，完成監(jiān)測(cè)功能，同時(shí)對(duì)搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分儲(chǔ)存、分析，并給出專家診斷功能；車載端移動(dòng)控制層主要由運(yùn)動(dòng)控制、導(dǎo)航定位、巡視監(jiān)測(cè)、激光雷達(dá)、高清云臺(tái)以及通訊系統(tǒng)等模塊組成，實(shí)現(xiàn)智能巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集上傳、遙控巡視和自動(dòng)規(guī)劃巡視等功能。

智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的功能主要有定點(diǎn)定路徑、指定點(diǎn)巡檢、遙控巡檢、高清可見光與紅外實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、變壓器和電抗器噪聲監(jiān)測(cè)、SF6泄露檢測(cè)、紅外測(cè)溫與故障報(bào)警、可見光圖像智能判別、巡檢報(bào)表分析與歷史數(shù)據(jù)分析等功能，以自主或遙控的方式，在無人值守的環(huán)境中替代人工執(zhí)行巡檢任務(wù)。

3 集控站智能巡檢機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

瑯譙集控站管轄變電站中的8座變電站列入到智能巡檢機(jī)器人巡檢范圍。本期共配置兩套機(jī)器人，每套變電站智能機(jī)器人巡檢4座變電站。1號(hào)智能巡檢機(jī)器人巡檢220kV滁縣站和110kV襄河站、瑯琊站、龍?bào)凑荆?號(hào)智能巡檢機(jī)器人巡檢220kV黃栗樹變、深秀變和110kV太平變、烏衣變。滁州供電公司220kV瑯譙運(yùn)維站駐地在220kV滁縣變電站，一套機(jī)器人存儲(chǔ)在該站，另一套機(jī)器人存儲(chǔ)在220kV黃栗樹變。

智能巡檢機(jī)器人主要巡檢內(nèi)容包括八座變電站戶外一次設(shè)備（主要包括主變、斷路器、避雷器、電流互感器、電壓互感器、隔離閘刀等）的外觀、聲音、溫度、油位、SF6氣體密度、避雷器泄漏電流、分合狀態(tài)指示等各類表計(jì)讀數(shù)（人工巡視無法直接看到的除外），隔離開關(guān)的分合狀態(tài)、全部一次設(shè)備本體和接頭的紅外測(cè)溫等。針對(duì)每臺(tái)智能巡檢機(jī)器人將以自主或遙控的方式，對(duì)室外主變區(qū)域、220kV、110kV、35kV等區(qū)域的高壓設(shè)備進(jìn)行紅外溫度監(jiān)測(cè)、可見光視頻拍攝、儀表圖像識(shí)別等任務(wù)。在任務(wù)完成后可以返回充電房進(jìn)行自主充電，巡檢過程中可以實(shí)時(shí)將巡檢數(shù)據(jù)上傳到客戶端，方便運(yùn)維人員查看。在主控室內(nèi)放置一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，并通過路由接入專網(wǎng)。省公司也可以通過專屬集控軟件訪問本地機(jī)器人系統(tǒng)。

目前滁州電網(wǎng)智能巡檢機(jī)器人開展的主要工作：（1）設(shè)備定時(shí)巡檢、臨時(shí)巡檢、遙控巡檢；（2）高清可見光與紅外實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控；（3）紅外測(cè)溫與故障報(bào)警；（4）可見光圖像智能判別：表計(jì)智能識(shí)別與報(bào)警；（5）巡檢報(bào)表分析與歷史數(shù)據(jù)分析；（6）微氣象數(shù)據(jù)采集等。

4 智能巡檢機(jī)器人面臨的問題

智能巡檢機(jī)器人在導(dǎo)航方式上采用磁導(dǎo)航，很大程度上限制了機(jī)器人的巡視路徑規(guī)劃，使被檢測(cè)目標(biāo)和待檢測(cè)目標(biāo)覆蓋率降低，很難實(shí)現(xiàn)全覆蓋。其次智能巡檢機(jī)器人在障礙的識(shí)別上需要進(jìn)一步優(yōu)化，在變電站設(shè)備有檢修工作情況下，圍欄設(shè)置在常規(guī)開展的安全措施之一，如何繞過安全圍欄開展巡視工作也是面臨的課題之一。

5 結(jié)束語

經(jīng)過數(shù)年的研究和實(shí)踐，智能巡檢機(jī)器人模式作為一種全新的變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方式，以支撐并部分代替人工巡檢工作，可以減輕變電運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并緩解日益嚴(yán)重的行業(yè)結(jié)構(gòu)性缺員問題。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而又結(jié)構(gòu)龐大的系統(tǒng)，它關(guān)系到社會(huì)民生。利用新技術(shù)更好地保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，集控站模式智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念科學(xué)，技術(shù)先進(jìn)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，符合目前電力系統(tǒng)變電運(yùn)行管理工作的實(shí)際需求，并且具有操作靈活、功能豐富擴(kuò)展方便、人際界面友好交互性強(qiáng)，為無人值班模式下的變電站運(yùn)維提供了創(chuàng)新型的技術(shù)檢測(cè)手段，具有非常廣闊的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：楊軍偉（1985-），男，河南周口人，研究生學(xué)歷，工程師，從事電力一次、二次設(shè)備運(yùn)行維護(hù)以及檢修管理、變電站設(shè)備大修、技改工程管理等，工作單位：國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司滁州供電公司。

曹海（1976-），男，安徽滁州人，大學(xué)學(xué)歷，工程師，從事電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等，工作單位：國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司滁州供電公司。