變電站巡檢機器人的應用研究

摘 要：目前變電站普遍采用傳統(tǒng)的人工巡檢方式，對設備運行維護起到了一定作用，同時也存人員勞動強度大、檢測效率低、檢測精度不高、方法單一，檢測到的數(shù)據(jù)不夠精確、不能及時地輸入管理信息系統(tǒng)，而且在天氣惡劣條件下，人工巡檢存在較大安全風險，無法按時巡檢等，采用巡檢機器人可以很好解決以上問題。本文首先分析了采用變電站巡檢機器人的必要性，分析了巡檢機器人在變電站應用，分析巡檢機器人的功能特點，對采用巡檢機器人提出了建議。

關鍵詞：巡檢機器人；變電站；應用研究

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0032-02

1 前 言

變電站場地面積較大，設備數(shù)量較多，人工檢測采集、分析數(shù)據(jù)等工作費時費力，且檢測數(shù)據(jù)的實時性和精度不能保證，為提高變電站巡檢的質量水平，采用變電站巡檢機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能以全自主的檢測運行模式結合傳統(tǒng)的人工巡檢，大大減少運行人員的工作量；并以紅外測溫、外觀檢測、表計檢測、噪聲采集分析等多種檢測手段有效彌補了人工巡檢的不足，而且能夠根據(jù)巡檢內容要求，客觀、標準的完成檢測作業(yè)，提高了巡檢檢測質量和檢測結果客觀性。同時，運行人員、管理人員可以通過后臺軟件實現(xiàn)對巡檢數(shù)據(jù)的科學、長期管理和智能分析判斷，并根據(jù)巡檢報告及時掌握設備運行狀況，保障變電站的安全穩(wěn)定運行。

2 引入變電站巡檢機器人的必要性及應用分析

2.1 變電站巡檢機器人的必要性

（1）針對目前變電站巡檢任務重，運行人員工作量大，尤其是惡劣天氣下，運行人員巡檢難度和危險度增大的情況下，變電站巡檢機器人可以進行遠程操作，安全性好，可靠性高，可以顯著地提高巡檢精度和工作效率。

（2）變電站巡檢機器人采用智能巡檢程序，逐步替代和輔助人工巡檢實現(xiàn)對變電站內設備紅外測溫、設備外觀、刀閘分合狀態(tài)、表計讀數(shù)、設備噪聲等的全自動巡檢，并實現(xiàn)檢測方式多樣化、自動化、巡檢工作程序化。

（3）建立設備巡檢數(shù)據(jù)（溫升、位置狀態(tài)、儀表數(shù)據(jù)）的專業(yè)數(shù)據(jù)庫，其采集的數(shù)據(jù)在經過軟件程序分析后，從而形成設備的狀態(tài)變化曲線，對設備運行狀態(tài)的進行預判，為設備檢修或設備評估提供有效數(shù)據(jù)支撐，避免或減少設備故障的發(fā)生。

（4）開發(fā)缺陷設備管控系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)自動生成設備紅外測溫或儀表讀數(shù)報表，并自動將采集數(shù)據(jù)（溫升、位置狀態(tài)、儀表數(shù)據(jù)等）和異常告警信息上傳管控系統(tǒng)，按設備種類生成設備各類圖形曲線，對設備異常或故障原因進行分析，并提供處理方案，幫助巡檢人員提高對設備異常或故障狀態(tài)的分析和處理能力。

2.2 變電站巡檢機器人的效益分析

應用變電站巡檢機器人，首先能減少巡檢人員的數(shù)量，節(jié)省人工費用；其次可以降低人員疏忽、遺漏等帶來的設備故障幾率，提高電網的安全運行。在減少勞動量方面：每周進行的溫度監(jiān)測工作，減少8h；制作設備巡視的記錄表格，可以減少4h；當現(xiàn)場有較大風險時，機器人代替人工進行檢測特殊設備，減少2h/月；按照每3年發(fā)現(xiàn)一次嚴重熱缺陷、預防一次設備缺陷計算，避免計劃外停電。處理故障期間，機器人可以減少15min的處理事故時間，加快了復電速度。還有，機器人可以跟蹤定位設備運行狀態(tài)并實時監(jiān)測缺陷，相比人工監(jiān)測更加精準。因此，采用變電站設備巡檢機器人可避免較大的經濟損失，并且平均每天可節(jié)約社會勞動時間4h，大大減少時間成本，具有很好的社會效益和經濟效益。

2.3 變電站巡檢機器人的應用分析

變電站人工巡檢存在很多不足，例如：工作強度大、工作效率不高、檢測精度不高、手段單一，收集到的數(shù)據(jù)也無法及時、準確地輸入信息管理系統(tǒng)，在極端氣候條件下，巡檢人員存在安全風險較大，且無法保證及時巡檢；采用巡檢機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能以全自動的檢測運行模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢，大大減少運行人員的工作量，減少巡檢人員受到電磁輻射侵害；紅外測溫、外觀檢測、表計檢測、噪聲采集分析等多種檢測手段有效彌補了人工巡檢手段單一的不足，保障變電站能夠穩(wěn)定安全運行；根據(jù)巡檢內容要求，機器人按程序化要求完成檢測工作，避免人工巡檢檢測質量不高的弊端。同時，監(jiān)控軟件可滿足對巡檢數(shù)據(jù)的管理和自動分析處理，并生成巡檢報告，能夠及時準確掌握設備運行狀況。

實施后可以解決的問題：

（1）以自動化的運行檢測方式，大大減少運行人員的工作量；

（2）以紅外測溫、外觀檢測、表計檢測、聲音采集分析等多種檢測手段有效彌補了人工巡檢的不足，而且能夠根據(jù)巡檢內容要求，客觀、準確的實現(xiàn)檢測工作，提高了人工巡檢檢測質量和檢測數(shù)據(jù)準確性；

（3）可以通過后臺軟件實現(xiàn)對巡檢數(shù)據(jù)的科學、長期管理和智能分析判斷，并根據(jù)巡檢報告及時掌握設備健康狀況；

（4）智能巡檢機器人采用激光導航、視覺導航和慣性導航的綜合導航技術，克服了單一導航方式的局限性，充分利用多種信息，構成多方位和高精度的組合導航系統(tǒng)，極大提高了智能巡檢機器人的適應性和可靠性。

3 變電站巡檢機器人具備的功能

巡檢機器人系統(tǒng)能夠以全自動和遙控模式代替人工巡檢，巡檢內容包括設備外觀、儀表讀數(shù)、設備溫升、噪聲等，具備檢測方式自動化、手段多樣化、巡檢程序化、客觀準確等特點。并且系統(tǒng)集巡檢項目、方式、線路、內容與一體，能夠實現(xiàn)巡檢過程自動化管理，并綜合分析數(shù)據(jù)和采取執(zhí)行策略。

智能機器人巡檢系統(tǒng)的紅外檢測系統(tǒng)能夠對變壓器、開關等設備以及開關刀閘觸頭、母排的接頭等的溫升進行實時監(jiān)控和分析，并采用溫升分析、不同相或同類設備溫升對比、歷史數(shù)據(jù)變化分析等手段，對溫升數(shù)據(jù)進行分析和處理，實現(xiàn)對故障設備的判斷和自動發(fā)信報警。

（1）檢測功能

應配備感光攝像機、熱成像儀、噪聲采集、微氣象采集等檢測設備，并能將所采集的成像圖片、可見光圖片、視頻和噪聲上傳至監(jiān)測主機。根據(jù)實際需要可靈活配置局放檢測、超聲波探傷等檢測設備。

（2）測溫功能

應能夠監(jiān)測站內設備溫度，并依據(jù)規(guī)范的要求對致熱類型進行分析，并自動生成缺陷或故障的報告，并發(fā)出告警信號。

（3）噪聲識別

應對設備工作時的噪聲數(shù)據(jù)進行采集，分析并上傳數(shù)據(jù)信息。

（4）儀表讀數(shù)

能夠對溫度、壓力、油位等表計的讀數(shù)進行采集，并進行分析判斷，發(fā)出告警信號，采集數(shù)據(jù)的誤差小于2%。

（5）微氣象數(shù)據(jù)采集

能夠對周圍大氣的溫濕度和風速等數(shù)據(jù)進行采集。

（6）系統(tǒng)互聯(lián)

遵循DL/T860標準，提供與變電站自動化系統(tǒng)、電網安全生產管理系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等的接口。

（7）集控模式

系統(tǒng)應支持集控管理模式，實現(xiàn)多個變電站機器人巡檢系統(tǒng)的集控管理，集控后臺接口規(guī)約開放，適用于不同廠商機器人的接入。

（8）信息傳輸

應能與當?shù)乇O(jiān)控主機進行信息傳輸，本地監(jiān)控主機應能與遠方監(jiān)控后臺進行信息傳輸，信息傳輸內容包括設備數(shù)據(jù)信息和機器人工作狀態(tài)信息。

（9）自檢功能

應具備自檢功能，自檢應包括采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等運行狀態(tài)，發(fā)生異常狀況時應發(fā)當?shù)馗婢盘枺⑾虮O(jiān)控后臺發(fā)送報警信息。

（10）音視頻遠傳

應具備聲音和圖像的遠傳功能，實現(xiàn)遠方進行可視化巡查和相應的巡檢指導建議。

（11）報警功能

應具備分析檢測到的數(shù)據(jù)，根據(jù)設定的數(shù)據(jù)限值，自動發(fā)出告警信息，并有相應的告警提示音響和相應的報文信息，該報警信息可以手動或遙控復歸。

（12）防碰撞

應配備防碰撞功能，在巡視過程中如遇到障礙物時應能暫停并發(fā)出相應信息，當障礙物移除后可以自動恢復運行。

（13）巡檢報告

應具備自動生成巡檢報告的功能。

（14）控制功能

應具備自動控制和人工控制功能，自動控制時，機器人完全自主運行，根據(jù)預設的控制指令進行一系列的巡檢工作；人工控制時，機器人根據(jù)人工指令，進行相應的巡檢內容。

4 結 論

本文針對變電站巡檢的內容和特點，分析了人工巡檢存在的缺陷和不足，同時分析采用巡檢機器人的必要性并對效益進行了分析，還對巡檢機器人的應用進行了分析，對巡檢機器人的具備的功能進行了探討，通過以上分析體現(xiàn)了采用巡檢機器人的優(yōu)越性，在經濟方面和效率方面作用明顯。隨著科技的進步，巡檢機器人的功能將會更加完善，在變電站的巡檢方面發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻

[1]陳志明.變電站巡視方法優(yōu)化探討[J].科學時代，2014.

[2]朱興柯，等.智能巡檢機器人在變電站中的應用[J].云南電力技術，2012.

收稿日期：2018-11-1

作者簡介：陳紅許（1973-），男，廣東廣州人，高級工程師，大學本科，主要從事變電站電氣二次設計等工作。