變電站智能機器人巡檢系統應用案例分析

張燦峰　黃景婧　湯國文　游松濤

摘 要：隨著電力系統“三集五大”體系改革的深入，人員結構的集約化和電網的快速發展對于人工智能替代的需求越來越顯著，因此可用于替代變電站人工巡視的智能機器人巡檢系統得到了廣泛推廣。該文介紹了變電站智能機器人巡檢系統的基本原理及其主要功能應用，并通過其在變電站中的具體應用案例闡述了該系統在變電站設備巡視、紅外測溫、表計數據讀取及缺陷跟蹤檢測等方面所發揮的重要作用，對于智能機器人巡檢系統在變電站更好地發揮作用具有一定的指導意義。

關鍵詞：智能 機器人 巡檢 變電站 應用

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0059-03

隨著變電站無人值班模式在電力系統的廣泛推行，出現機構精簡、工作量加大的現實問題，人員勞動強度明顯增加，且由于人員業務素質、工作狀態及環境的差異，設備巡視質量出現一定下降。另外在一些嚴重故障設備、雷雨高溫天氣等特殊工況下，人工巡視往往伴隨著一定的風險。因此，如何提高設備巡視效率和質量、降低人員勞動強度、提高應急情況下設備巡檢安全性成為迫切需要解決的難題。

采用智能機器人巡檢系統替代人工巡視、測溫、儀表數據采集等工作，可將運維人員從繁重的巡視工作中解放出來，投入到運維一體及設備診斷分析工作中去，從而提高運維工作效率。智能機器人巡檢系統正是利于機器人自帶攝像功能，通過程序自動控制機器人按指定的路線開展巡視工作，并對機器采集的數據進行自動分析及實現實時報警功能，實現對設備運行工況的監視及分析功能，并能實現從遠方進遙控，現場應用效果十分明顯。

1 智能機器人巡檢系統介紹

1.1 基本原理

智能機器人巡檢系統以智能巡檢機器人為核心，整合機器人技術、電力設備非接觸檢測技術、多傳感器融合技術、模式識別技術、導航定位技術以及物聯網技術等，能夠實現變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監控。

1.2 主要功能應用

1.2.1 設備巡視

人工巡檢分全面巡視、例行巡視、特殊巡視、熄燈夜巡及風險管控巡視。特殊巡視包括：在大風后；雷雨后；新設備投入運行后；設備經過檢修、改造或長期停運后重新投入系統運行后；重要設備缺陷需要跟蹤時；設備發生過負荷或負荷劇增、超溫、發熱、系統沖擊、跳閘等異常情況時；法定節假日、上級通知有重要保供電任務；電網供電可靠性下降或存在發生較大電網事故（事件）風險時段。機器人代替部分替代人工進行全面巡視、特殊巡視、風險管控巡視。機器人特殊巡視分重載設備特巡、缺陷跟蹤、迎峰度夏紅外普測、防汛抗臺模塊。

1.2.2 紅外測溫功能

變電站智能巡檢機器人紅外測溫，是通過預先設置多個監測點，從多個角度對全站設備進行整體性掃描式溫度采集，系統能夠對變壓器、互感器等設備本體以及各開關觸頭、母線連接頭等的溫度進行檢測，并采用溫升分析、同類或三相設備溫差對比、歷史趨勢分析等手段，對設備溫度數據進行智能分析和診斷，實現對設備熱缺陷的判別和自動報警。

1.2.3 表計數讀取功能

巡檢機器人系統能替代人工進行變電站開關、CT、PT等設備壓力、避雷器泄漏電流、油位等表計數據的自動讀取。機器人通過拍照并獲取表計模式識別數據后，系統會自動將每個點位的數據保存記錄，運維人員可查詢或導出系統生成的報表，通過對比每次巡檢數據的變化，預防嚴重缺陷。

通過機器人巡檢系統的應用，對減輕人員工作量、提高運維工作效率和設備異常應急處理速度等方面都具有明顯的成效，具體體現在以下4個方面：一是，大地減輕運維人員的勞動工作臺強度。主要是在測溫及儀表數據抄錄方面體現較為明顯。未使用機器人之前，運維人員開展一次全站設備測溫約需10人工·時、抄錄一次設備儀表數據約需1.5人工·時，采用機器人之后，這兩項工作交由機器人代替人工開展，可降低人工時約100人工·時，有利于解放運維人員，將更多的時間投入到運維一體等其他工作，節省人力勞動成本。二是，縮短事故應急處理時間。采用機器人巡檢系統后，其可為運維人員提供遠程視頻，縮短處理時間。三是，提高設備巡視數據分析的效率與準確性。人工分析往往需要花費大量時間且易出現疏漏，應用機器人之后，數據分析由機器人巡檢系統軟件自動統計分析，提高了數據的分析準確性與效率。

2 應用成效案列

2.1 案例一

（1）案例經過。

500 kV某變電站智能巡檢機器人定期紅外測溫發現#1聯變220kV側23A1刀閘B相動觸頭發熱溫升報警。

（2）檢測分析方法。

設備名稱：#1聯變220 kV側23A1刀閘B相母線側接頭，#1聯變220 kV側23A1刀閘B相開關側接頭，#1聯變220 kV側23A1刀閘A相母線側接頭，#1聯變220 kV側23A1刀閘A相開關側接頭，#1聯變220 kV側23A1刀閘C相母線側接頭，#1聯變220 kV側23A1刀閘C相開關側接頭。

檢測儀器：紅外熱像儀；觀測數目：2； 檢測日期（起、止）：2015-06-24 01：06：13至2015-06-24 01：07：41。

①可見光和紅外圖像（圖1）。

②紅外圖像分析。

設備區域1： #1聯變220 kV側23A1刀閘B相母線側接頭紅外全圖區域；最高溫度：68.27 ℃；環境溫度：25.10 ℃；檢測日期：2015-06-24 01：06：59。

設備區域2： #1聯變220 kV側23A1刀閘B相開關側接頭紅外 R1區；最高溫度：32.57 ℃；環境溫度：25.10 ℃；檢測日期：2015-06-24 01：06：59。

設備區域3： #1聯變220 kV側23A1刀閘B相母線側接頭可見光全圖區域；最高溫度：無；環境溫度：無；檢測日期：2015-06-24 01：06：59。

（3）分析及處理。

①分析：#1聯變220 kV側23A1刀閘B相母線側接頭溫升（43.17 ℃）超出設備的允許溫升40.00 ℃，發熱點溫度為68.27 ℃，測試時環境溫度為25.10℃，三相溫升對比已達88%，該設備發熱點缺陷報警級別為：嚴重缺陷，需盡快進行處理。

②處理方法：現場對23A1刀閘B相進行檢查，發現動觸頭引弧角燒至融化，觸指夾緊彈簧銹蝕，整組刀閘回路電阻為110.8μΩ；更換B相刀閘上導電臂（包括動觸頭）后，整組刀閘回路電阻為90.5μΩ，動靜觸頭處夾緊，設備恢復正常運行。

2.2 案例二

（1）案例經過。

500 kV某變電站智能巡檢機器人定期巡視發現#2聯變35 kV側38B開關CT A相油位在最低位置。現場復查發現該CT油位確實接近下限值，且表面有滲油痕跡。

（2）檢測分析方法。

智能巡檢機器人巡檢拍照如圖2、圖3所示。

（3）分析及處理。

運維人員上報一般缺陷，結合例行巡視跟蹤觀察，同時通過遠程控制機器人、機器人定期巡檢設置等方法，安排巡檢機器人進行拍照跟蹤，并對數據進行分析。

3 結語

該文通過變電站智能機器人巡檢系統在變電設備紅外測溫和設備狀態表計數據讀取兩個方面的具體應用案例，著重闡述了智能機器人巡檢系統在替代變電站人工例行巡視、數據采集準確性、報表自動生成能力及數據分析、異常告警等方面的可靠性和優越性。通過具體應用，驗證了智能機器人巡檢系統確實能滿足變電站無人值守巡視工作的需求，隨著其廣泛推廣，必將能夠更好地提升設備的整體運維巡視工作質量，進一步提高電網的安全、可靠運行水平。

參考文獻

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