淺析變電站巡檢機器人關鍵技術

唐姣

摘 要：變電站設備的巡檢能夠有效保證設備運行的安全穩定。本文主要介紹了一種基于移動機器人的變電站設備巡檢系統在智能變電站的運用情況，首先介紹了變電站巡檢機器人系統的基本組成以及主要功能，進而對機器人系統的關鍵技術進行分析。智能機器人巡檢系統在變電站的實際運用結果表明，該系統的應用效果相當不錯，具有可廣泛推廣的應用價值。

關鍵詞：變電站；巡檢機器人；關鍵技術

1 前言

1.1 系統的組成

變電站巡檢機器人系統一般為網絡分布式架構，整體系統包括基站層、通信層以及終端層三層。基站層主要是監控后臺，是整個變電站機器人巡檢系統的數據接收以及處理展示中心，基本模塊包括機器人后臺、智能控制與分析軟件、硬盤錄像機和智能防火墻幾個部分。通信層主要包括網絡交換機、無線網橋基站以及無線網橋移動站幾個設備，通過無線網絡傳輸協議，為終端層與基站層的網絡通信提供通道。終端層主要包括智能巡檢機器人、充電室和固定的視頻監測點。

1.2 主要功能

（1）在設定時間內根據設定任務實現巡檢的功能。變電站巡檢機器人系統通過可見光攝像頭按照戶外一次設備的路線及巡檢點實現對表計及油位計的定時、定點攝像、拍照的功能，從而實現巡檢的全覆蓋。

（2）具備紅外攝像頭及測溫功能。變電站巡檢機器人系統通過對設備及其接頭溫度的檢測適時生成紅外測溫影像，并存儲在遠程集控后臺和本地監控后臺，能夠實現紅外影像及光視頻的實時全向的傳輸功能。

（3）具有人工遙控巡檢以及自主巡檢的功能。變電站巡檢機器人系統能夠實現兩種巡檢方式的自由切換，且切換響應速度快，切換過程中并不會使巡檢系統中的巡檢狀態發生改變。

（4）能夠采集自身狀態的信息并進行分析。變電站巡檢機器人系統出現故障后可以實現自動停障，機器人可能出現的故障有電源故障、驅動模塊故障以及遙控遙測信號故障等。

（5）具有信息查詢功能。變電站巡檢機器人系統可以對機器人的本體信息、檢測信息進行歷史事件的調用及查看，并能生成巡檢數據報告及其他巡檢信息的歷史數據分析表。

（6）具有智能報警功能。變電站巡檢機器人系統能夠通過對三相設備溫度、熱性缺陷、油位計及表計數據的讀取實現自主分析判斷，對異常狀態智能報警。

（7）具有巡檢路徑規劃功能。變電站巡檢機器人系統能夠根據巡檢任務自主進行最優路徑的尋找，能在最短的時間內到達巡檢點執行任務。

2 變電站智能巡檢機器人關鍵技術分析

2.1 導航定位技術

由于變電站智能巡檢機器人是在地面執行巡檢任務，因而，其關鍵技術中的核心便是導航定位技術，它也是實現機器人智能化自主移動的關鍵所在。變電站環境復雜，具有多種類型的電磁干擾，為了使機器人能夠精確地執行變電站的巡檢任務，必須滿足抗電磁干擾的功能要求。當前，變電站智能巡檢機器人導航定位技術主要有磁導航、激光導航及GPS導航或者組合導航。其中，磁導航以其精準的定位和較低的成本，在變電站智能機器人巡檢系統中得到了最為廣泛的應用。它是通過在路面上安裝一些磁性材料，使機器人能夠通過磁傳感器在檢測點允許的誤差范圍內運行。由于磁條信號輻射小，因此，其導航定位具有較高的精確度，機器人在前進、掉頭以及轉彎中穩定性好，運行路徑十分靈活。其導引結構簡單，無須輔以反光標識或射頻識別技術（RFID）等，可靠性高。需要注意的是，該方式中為確保機器人能夠正常運行，應使機器人遍歷巡檢路徑，獲取監測點位置信息，并對監測點姿態數據進行保存。

2.2 實時曲線分析及模式識別

實時曲線分析是通過設備溫度與設備運行負荷曲線分析設備的溫度變化，它可以判斷溫度波動是由負荷變化引起還是由于設備老化或運行中出現的故障引起。將智能機器人系統巡檢形成的設備溫度巡檢報告關聯到運行管理系統中，從而將機器人巡檢情況通過運行管理系統進行及時的存儲以實現數據查詢，提高了巡檢數據的管理水平。模式識別技術則是考慮到機器人運行及導航控制的精度限制，以及觀測距離的影響，在檢測中通過模式識別算法進行配合，更加有效地實現目標定位，增強數據檢測的精度，從而能夠及時掌握設備的運行情況。

2.3 自動充電技術

變電站智能巡檢機器人長時期在變電站中執行巡檢任務，因此高質量的電能是機器人穩定工作的前提，巡檢機器人需具備自動充電功能。當前，智能巡檢機器人的供電主要使用蓄電池，但是由于一組蓄電池只能為機器人提供約3小時的工作電量，電池電量過低時必須再次進行充電。直接充電方式可能存在接觸不良出現充電失敗等情況。為此，可以通過無線電能傳輸技術實行機器人的自動充電。無線充電裝置組成主要包括3個部分，分別為交流電電源、能量變換模塊以及能量發射裝置。其中，交流電電源提供電能，從變電站以電纜導線引出。能量變換模塊實現了電能由交流電向直流電的轉換，再由高頻直流電逆變為高頻交流電，最后由能量發射裝置以高頻電磁場形式進行發射。巡檢機器人電源系統包括蓄電池系統及狀態監控系統，蓄電池系統中的能量接收裝置通過耦合感應高頻電磁場而形成交流電，經系統中的能量轉換模塊轉換為直流電為蓄電池提供電能，從而實現了巡檢機器人穩定的電能來源。電源狀態監控系統能夠對蓄電池的欠電壓及過充保護，發現其存在的缺陷，提高了供電的安全可靠性。

3 結束語

電力系統是一個結構非常復雜、對可靠性要求特別高的自動化系統，它運行的安全性與穩定性將會關系到社會民生的安全，所以需要新材料以及新技術的支撐。智能機器人變電站巡檢系統具有先進科學的設計理念，擁有先進的技術條件，同時具有較強的抗電磁干擾能力，操作也非常簡單靈活，經過變電現場的實際運行及檢測，巡視機器人系統能夠達到較好的運行效果，具有非常廣闊的推廣應用前景。

參考文獻

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