变电站智能巡检机器人的应用

2018-04-12郑志勇

科技与创新 2018年7期

王奎，郑志勇，潘飞

（三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌 443002）

1 概述

机器人是21世纪文明科学的高新产物，给人们的生活和工业生产带来了极大的便利[1]。在我国变电站巡检工作中，智能巡检机器人将代替传统的人工巡检，成为未来的主要发展趋势，而且智能机器人的优越性更加明显。使用智能机器人巡视变电站，能够及时获取电气设备的状态信息和其中存在的安全隐患。同时，智能电网的快速发展推动了变电站的智能化管理，使得变电站的无人化成为一种趋势。相比于传统的人工巡检方式，变电站巡检机器人的便捷性、可靠性、经济性尤为突出[2]。

2 传统变电站巡检方式的缺陷

变电站传统的巡检方式是人工巡检，即在变电站工作的检修人员通过自己感官判断的同时借助相应的检测仪器排查变电站的故障。在实际工作中，他们主要进行一些简单的定性判断，例如通过感官判断设备是否正常，设备绝缘状况是否良好，在夜间观察设备是否发光、放电等。这样的判断结果必然与工作人员的专业水准、工作态度及其责任感息息相关。另外，巡检设备和记录方式的不同也会影响巡检结果的分析判断。如果判断结果中包含了很多的主观因素，则会存在很大的误差，且由于人为手工记载，会使一些故障问题记载得不够全面，从而推迟检测进度。不仅如此，传统的人工巡检还存在劳动强度大、检测质量低、工作效率低等问题。

3 变电站巡检机器人的优越性

与传统的人工巡检方式相比，变电站巡检机器人将人工智能与互联网相融合，极大地推动了变电站的智能管理。除此之外，机器人的引入大大提高了变电站检测、管理的智能性和安全性，它可以解决传统人工巡检方式劳动强度大、效率低、可靠性低等一系列问题。另外，变电站巡检机器人采用六自由度机器手臂技术，可以在很大程度上减少现有变电站人工带电作业存在的安全隐患，降低由于工作人员不谨慎所引起的人身伤亡事故的可能性。变电站巡检机器人还可以完成“无轨”巡检，即巡检机器人在巡检变电站相关设备时可脱离轨道约束，将巡检范围扩大，从而大大降低了人工巡检角度所带来的误差。考虑到信息保密性能方面的内容，特在通信中端和机器人终端添加加密系统，以防变电站位置被泄露。通过加密系统可以让信息的保密性能得到质的提升。

4 变电站巡检机器人的组成及其工作流程

变电站巡检机器人系统主要由4个部分构成，即监控后台、管理后台、通信中端和机器人终端。

监控后台是巡检系统的数据接收、处理和展示中心，它通过图像处理和模式识别等核心技术识别出设备存在的缺陷，并及时报警。它的功能是将信息反馈给管理后台。

管理后台是用户通过相关软件智能管理变电站的平台，即监控后台可以呈现出变电站巡检的检测结果，工作人员在管理后台中向机器人传递命令，然后通信中端传达到机器人终端，在机器人终端系统中执行相关命令。

图1 变电站智能管理系统工作流程

通信中端采用了无线网络传输协议，它是由无线网桥基站、网络交换机和无线网桥移动站等设备组合而成的。通信中端的功能是为监控后台、管理后台与机器人终端之间的网络通信提供传输通道。机器人终端的主要组成部分是变电站智能巡控机器人固视频监测点和充电室。机器人与监控后台通过无线通信来传递信息，监控后台与固定视频监测点通过光纤通信来传递信息。充电室中安装着充电设备，机器人通过充电室完成充电，其主要工作流程如图1所示。

5 变电站巡检机器人的主要功能

5.1 检测功能

在实际工作中，采用多种不同的检测技术将各种检测结果进行信息融合，以此来分析变电站一次设备的运行状况。其中，红外热系统分析技术是必不可少的技术之一，它是利用红外探测器接收到物体表面辐射的红外线来感知物体表面的实时热像，在一定程度上反映了物体即时的运行状态。可见光摄像仪可以抓取设备的外观照片，将外观照片与红外热系统分析得到的图像相结合，可以精确找到故障所在位置。声音采集装置可以获取设备运行时所发出的声音，再利用人工智能提取出声音的特征向量，经过精确的分析后可以判断出电力设备的运行状态。