變電站巡檢機器人關鍵技術及其適用性研究

陳彬

摘 ? 要：隨著導航定位技術在電力行業的不斷應用，變電站巡檢機器人技術應用日益廣泛，與此同時，變電站是電力行業中的關鍵環節，是對電能進行分配與轉換的樞紐，因此對變電站進行長期巡檢是必不可少的。本文主要分析變電站巡檢機器人技術，為改善我國變電站巡檢現狀，提高工作效率、降低生產成本，并對巡檢機器人技術以及其適用性進行研究。

關鍵詞：變電站 ?巡檢機器人 ?關鍵技術 ?適用性研究

中圖分類號：TM63;TP242 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0135-02

1 ?變電站巡檢機器人技術研究現狀

變電站的安全運轉不僅決定了我國百姓的日常工作與生活，更決定了我國經濟的發展，因此變電站的日常巡檢以及特殊巡檢都是必不可少的。變電站的巡檢能有效避免設備的故障發生，還對變電站以及周邊線路提供穩定的保障。傳統的巡檢方式是通過巡檢人員手持紅外探測儀的檢驗方式進行巡檢[1]，不僅耗費大量的人員精力，同時巡檢過程更是具有一定的危險性。日常巡檢工作繁重，巡檢工作量巨大，對于巡檢人員的綜合素質要求較高，此外，在城鎮區域的變電站大多建于市中心，但對于偏遠地區的變電站大多建于環境惡劣且地勢險峻的地區，同時這樣的變電站更是肩負著傳輸、分散、轉換電壓等級等眾多任務，是電力網架的核心，同時人工巡檢容易出現漏檢或是誤檢等事故。人工巡檢還需通過手工記錄的方式對故障進行分析，這樣低效率的工作方式不能滿足現階段電力行業的發展、科技的進步及機器人技術的日趨完善，我國電力行業采取機器人對變電站進行巡檢是必然趨勢。變電站采取機器人巡檢能有效克服巡檢工作強度大、精確度低以及風險性高等缺點，同時還不受天氣環境等影響。變電站巡檢機器人技術的不斷提高也將我國電力行業向智能化以及先進化的方向發展，機器人巡檢技術的核心主要是包括數據反饋后臺分析監控系統與巡檢機器人移動端組成，通過移動端獲取的數據并傳輸給后臺進行高效的分析與反饋，從而實現對變電站設備的故障進行定位、分析、警告等操作[2]。由于變電站巡檢環境的多變，雖然主要組成部分相同，但不同的變電站具有不同的運行環境，同時變電站巡檢機器人技術缺乏綜合整體適用性，不能及時對變電站的工作狀態具有精確的感知，在信號不良好的情況下還會出現定位不準確等問題。

2 ?變電站巡檢機器人關鍵技術

為實現智能化變電站巡檢工作，還應不斷提高變電站巡檢機器人的核心技術，本文主要對以下關鍵技術進行探討。為電力行業工作者提供更多的思路，攻克高壓環境對巡檢機器人高精度工作的干擾，提高整個巡檢系統的穩定性與可靠性。

2.1 機器人移動系統

變電站內環境復雜，相對于巡檢機器人來說地面障礙物極多，因此機器人巡檢系統是有效保證巡檢系統的高效穩定運行的根基系統，現有的巡檢機器人越障系統主要包含以下幾種越障方式，輪式系統、履帶式系統、仿生腿式系統、固定軌道式系統等[3]。不同的越障系統具有不同的優勢，輪式系統具有結構簡單、操作靈活、但地形適應能力較差等特點，履帶式具有操作平穩但結構復雜等特點、固定軌道式具有精度高但運作路徑單一等特點，仿生腿式尚有許多技術難題待解決，復合式是綜合以上越障系統優點組合成的，但仍需依據不同場景進行設計。

2.2 巡航機器人導航控制技術

導航控制技術直接決定了變電站巡航機器人的運行精度，現階段主要使用的導航技術主要包含以下幾方面：視覺導航、慣性導航、磁軌道導航、激光反射導航、GPS導航及SLAM導航[4]。不同的導航控制系統具有不同的優勢與劣勢，在具體應用時還應結合變電站實際情況進行分析應用，對于精度、生產成本以及操作性能等應采取綜合分析評價方式確定具體方式。

2.3 機器人充電技術

限制巡檢機器人技術發展的關鍵因素還有機器人工作時的續航問題，變電站工作范圍較大，在使用過程中還需對采集的影像數據進行傳輸與反饋，為此需要長時間、不間斷的電能，巡航機器人主要采用自主充電方式[5]。目前現有的自主充電方式有接觸式充電、非接觸式充電、光能自主充電等，同樣的不同的充電方式還應結合具體情況而定。

2.4 巡檢機器人通信網絡技術

為確保巡檢機器人與后臺信息處理系統信息的實時交互，必須確保通信網絡的高效穩定，但由于較多變電站建在偏遠地區，難以確保通信網絡信號良好傳輸，現階段采用的通信網絡技術主要有WIFI與UWB等。

3 ?變電站巡檢機器人技術的適用性研究

本文主要針對上述中提到的四個關鍵技術的適用性進行探討分析。（1）首先是機器人移動系統的適用性分析：對于仿生腿式結構由于其制造工藝及技術尚不成熟，近期內尚不能廣泛推廣使用，履帶式結構巡檢機器人由于其結構特點，不能進行連續越障操作，因此主要適用于地勢平坦區域。固定軌道式結構巡檢范圍廣泛但有局限性，同時能獲取變電站設備三維信息等，但其巡檢是依靠變電站內的墻體或棚頂等設施，因此適用于換流站或屏柜等設備的巡檢。輪式結構是目前引動技術中較成熟的，且操作靈活成本低等優勢，可以應用與室外設備的巡檢工作。（2）導航控制技術的適用性研究分析：導航控制技術在變電站機器人巡檢中精度要求較高，現階段廣泛使用的導航技術有3種，激光反射導航技術雖然測距精度高但具有巡檢盲區，磁導航控制技術的生產成本較低，定位準確，但操作復雜，在電力行業中使用廣泛的是雷達SLAM導航控制技術，其精度可達到厘米級且技術成熟。（3）充電技術適用性研究分析：巡檢機器人在實際使用中不僅要考慮充電設備的體積還要考慮充電功率等問題，因此現階段廣泛使用的充電技術是接觸性充電技術。（4）無線通信網絡適用性研究分析：為確保傳輸數據的實時性以及穩定性，在變電站機器人巡檢技術中，對于網絡信號要求較高，現階段由于WIFI技術的成熟、傳輸效率高且覆蓋范圍廣泛等特點能很好的滿足技術要求。

4 ?結語

本文主要針對我國電力行業中巡檢機器人關鍵技術及其適用性進行研究分析，首先對變電站巡檢機器人技術現狀進行了總結，之后詳述了巡檢機器人關鍵技術，并總結了巡檢關鍵技術的特點，最后針對這些關鍵技術在變電站巡檢機器人中的適用性進行了分析，其中尚有部分關鍵技術未能在巡航機器人得到很好的應用，這也是未來我國電力行業智能化巡檢發展的主要方向。

參考文獻

[1] 毛健，王忠揚，袁發強，等.基于變電站智能巡檢機器人智能移動的研究及應用[J].中國科技縱橫，2015（2）：36-38.

[2] 張燦峰，黃景婧，湯國文，等.變電站智能機器人巡檢系統應用案例分析[J].科技資訊，2015（30）.

[3] 張偉，龔嬌龍，張惠芳，等.基于視覺導航的變電站智能巡檢機器人的研究[J].陜西電力，2015，43（6）：63-66.

[4] 楊世仁.智能巡檢機器人系統在變電站的應用和發展探討[J].中國科技投資，2012（24）：99-100.

[5] 鄭世翔，孫丕澤，張建偉.智能巡檢機器人在500kV變電站的應用研究[J].山東工業技術，2017（15）：128.