变电站智能巡视机器人系统的运维分析

徐庆峰，夏石伟，何碧静

（国网浙江省电力公司检修公司，杭州310000）

变电站智能巡视机器人系统的运维分析

徐庆峰，夏石伟，何碧静

（国网浙江省电力公司检修公司，杭州310000）

介绍了变电站智能巡视机器人系统的组成和主要功能，系统已在浙江500 kV芝堰变电站投入实际应用，在积累运行维护经验基础上，分析得出了系统运行注意要点，归纳总结了经典故障案例和处理方法，可为变电站智能巡视机器人系统的推广应用提供一定的借鉴。

500 kV；变电站；智能机器人；巡视；维护

500 kV芝堰变电站智能化改造是国家电网公司3个智能化变电站升级改造试点工程之一，也是唯一一座500 kV电压等级变电站智能化改造项目，作为芝堰变智能化改造的重要组成部分，以变电站智能巡视机器人为核心，配合固定监测点，建立了覆盖全站的变电站智能巡视系统。

芝堰变智能巡视机器人系统自投运以来，已经进行了多次维护升级，现场运行情况总体良好，但也存在一些缺陷和技术上的不足，通过运行维护中的故障经典案例分析，有利于系统的稳定运行。

1 智能巡视机器人系统的组成

变电站智能巡视机器人系统由网络分布式架构组成，如图1所示。系统分为3层：基站层、通信层和终端层。基站层由监控后台组成，是整个系统的数据接收、处理与展示中心，由数据库、模型配置、设备接口、数据处理、视图展示等模块组成。基站层通过图像处理和模式识别等技术，实现设备缺陷的自动识别和报警。

通信层由网络交换机、无线网桥基站及无线网桥移动站等设备组成，采用Wifi 802.11n无线网络传输协议，为站控层与终端层间的网络通信提供透明的传输通道。

终端层包括移动机器人、充电室和固定视频监测点。移动机器人与监控后台之间为无线通信。固定视频监测点与监控后台之间采用光纤通信。充电室中安装充电机构，机器人完成巡视任务后或电量不足时，自动返回充电室进行充电。

2 智能巡视机器人系统的主要功能

变电站智能巡视机器人系统分为基站和移动站机器人本体2部分。依据现场工作要求，机器人的主要功能应能满足变电站日常设备巡视、红外线测温、开关闸刀现场位置核对，实现一键式顺控要求。主要功能包括：

（1）自动导航功能。通过磁轨迹和无源电子标签自主导航定位，按预先规划的路线，自动执行巡检任务；差速转向，原地转弯；最优路径规划和双向行走，指定观测目标后计算最佳行驶路线；磁导航时超声自动停障，完成巡视任务后或电量不足时，自动返回充电室进行充电。

（2）灵活控制功能。可通过监控后台对机器人车体、云台、可见光及红外摄像仪进行手动控制；实现设备巡检自动与手动、近控与远控相互转换；与顺序控制系统相结合，检查断路器、隔离开关位置。

（3）设备检测功能。通过预设观测位置，自动抓取设备的红外及可见光图像，发现一次设备破损、异物、锈蚀、松动、漏油等缺陷，以及电流和电压等设备的热缺陷；识别断路器及隔离开关分合状态；读取仪表读数、油位计位置；检测运行设备异常声音。通过最优路径快速移动到被控设备的最佳观测位置，依次抓取断路器或隔离开关三相设备的图像，自动识别出设备的分合状态并上报顺控系统，实现被控设备位置的自动校核。

（4）特殊巡视功能。在恶劣天气或危险环境下，代替工作人员进行指定设备特巡，可通过手动控制调节机器人云台位置对设备进行近距离观察，作为现场分析判断的直接依据。

（5）设备状态分析及告警。设备缺陷或故障智能分析并告警；自动将巡检数据（温度、分合状态、仪表读数等）和缺陷报警信息上送其他信息管理系统；按设备类型提供设备红外图像库、设备缺陷或故障原因分析及处理方案，协助运行人员积累运行经验，提高设备缺陷识别和处理能力。

3 智能巡视机器人系统常见故障的处理

3.1 红外热像仪通信中断

红外通信中断有2种情况，一是图像完全中断；二是在巡检过程中频繁出现红外热像仪中断的情况，每隔20～30 s就会通信中断一次，导致许多观测点巡视数据缺失，监控后台报机器人红外热像仪通信中断告警。

处理时一般只需重启机器人或者网桥转换器即可恢复；如果仍不能恢复，则可能是机器人通信天线损坏或者红外热像仪自身损坏。自投运以来机器人发生通信天线损坏2次、红外热像仪损坏1次，已通过备品原件替换或联系厂家处理。

3.2 机器人车轮停转

机器人车轮无法运转一般是驱动电动机故障，自投运以来只发生过1次。其主要原因有2个：一是雨天巡检车轮驱动电动机进水；二是夏天持续高温下地面温度过高造成电动机烧毁。出现这种情况，只能联系厂家处理。

3.3 机器人通信中断

当智能巡视系统后台报机器人通信中断时，运行人员首先应检查机器人电量是否充足、天线是否完好、后台程序是否正常运行，其次检查机器人与后台系统无线网桥是否正确连接并且通信正常。出现这种情况，一般可依次重启智能巡视系统后台程序、无线网桥转换器即可恢复正常。

图1 变电站智能巡视机器人系统的结构

3.4 机器人无法返回充电室

机器人发生此类故障的次数较多，原因主要包括：磁轨道损坏造成机器人无法检测到磁导航信号、RFID（射频识别）点损坏造成机器人无法正确定位、磁轨道上存在障碍物等。出现这种情况，应关闭机器人电源，之后将机器人推回充电室并充电，并排除故障。

3.5 机器人未执行定时巡检任务

智能巡视系统未执行定时巡检任务，原因主要包括：机器人与后台通信中断、定时巡检任务没有启动、机器人控制模式为手动模式、机器人电量不足等。出现这种情况时，需检查巡检任务是否已正常开启，机器人控制模式应设置为自动模式，机器人应充足电。

4 智能巡视机器人系统运行注意事项

4.1 确保机器人巡视路线畅通

如果取走巡视路线上的井盖，或者电缆沟盖板等，没有及时恢复正常，机器人巡视时很可能遭到损坏。机器人的超声停障功能可以在一定程度上避免发生碰撞事故，但超声停障存在一定盲区，比如可能检测不到异常情况，导致机器人电动机堵转烧毁。机器人采用磁轨道导航和RFID定位，如果磁轨道破坏、RFID丢失，也可能导致机器人巡检时路线错误，甚至损坏，所以必须保证机器人巡视时路线畅通，磁轨道、RFID完整。

4.2 极端天气避免启动巡视

机器人经过防水测试，达到IP53的防护等级，完全可以应对一般雨天。但应对大到暴雨等极端天气时，可能存在隐患。雨天时图像效果也受到一定程度的影响，所以在大到暴雨等极端天气时，宜尽量避免启动巡检任务，提前关闭定时巡视任务。

4.3 临时、顺控任务和手动控制

创建临时任务，执行顺控任务时，要确认机器人处于停靠点，或在停靠点停车方向和停车距离范围内，便于机器人确定所处位置和车体方向。不能确定机器人位置时，应先启动寻道任务，等机器人自动停止任务后，再创建临时任务或执行顺控任务。

特殊情况下，需要手动控制机器人时，必须特别注意安全。打开控制平台，切换成手动控制模式。可以点击界面上的箭头，或使用键盘的上下左右方向键控制机器人的运动方向，空格键代表停止。连续点击箭头和按键机器人加速，点击相反方向的箭头和按键机器人减速。注意尽量低速运行，避免倒行。如果发现无法控制，可以尝试先用鼠标点击运动控制窗口，然后再进行控制，出现紧急情况时需直接关闭机器人电源。

4.4 充电室自动门打开、关闭和机器人重启、关机

从后台计算机手动控制自动门时，要确定对应机器人处于充电室附近，自动门的2根天线之间没有严重遮挡。充电室配电箱内通信指示灯为绿时，表明自动门通信连接正常。

从后台计算机控制机器人重启后，可以恢复机器人初始状态。但从后台计算机控制机器人关机后，必须到现场按动机器人启动按钮，机器人才能启动，恢复初始状态。

4.5 加强保养维护

尽量避免用手触碰、摇动机器人雨刷、天线等机器人敏感部件，防止损坏。保证机器人后台运行正常，后台关闭、待机休眠、运行异常等，都会导致机器人无法正常完成巡视任务。为保持良好外观和巡视效果，需要定期机器人清理机器人本体和摄像机镜头。

5 结语

从智能巡视机器人系统日常运行维护中的故障经典案例出发，得出应对处理方法，总结归纳了其运维注意事项。智能巡视系统日常工作，需要一个稳定的运行环境以及精心的维护。操作人员必须经过培训，熟悉操作步骤及注意事项，掌握异常处理方法，才能安全地控制机器人，完成变电站的智能巡视工作。

[1]陈树勇，宋淑芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33（8）∶1-7.

[2]周立辉，张永生，孙勇，等.智能变电站巡检机器人研制与应用[J].2011，35（19）∶85-88.

（本文编辑：杨勇）

Operation and Maintenance Analysis on Substation Intelligent Inspection Robot System

XU Qingfeng，XIA Shiwei，HE Bijing
（State Grid Zhejiang Maintenance Company，Hangzhou 310000，China）

This paper introducesthe the compositions and major functions of substation intelligent inspection robot system.The system has been applied in Zhejiang Zhiyan substation.By analysis the paper concludes operation essentials of intelligent inspection system based on maintenance experience，summarizes and analyzes typical fault cases and handling methods，which is of reference meaning for popularization and application of substation intelligent inspection system.

500 kV；substation；intelligent robot；inspection；maintenance

TP23

：B

：1007-1881（2014）05-0030-03

2013-10-17

徐庆峰（1982-），男，浙江东阳人，工程师，从事变电运行维护工作。