摘要：电力系统是一个集多学科技术应用的综合性系统，在当前电网规模不断扩大的背景下，电网的运营和维护成为了电网管理中必须重点考虑的问题。巡检是电网运维工作中十分重要的一环，而传统的以人工为主的变电站巡检模式不仅耗费人力物力，而且安全性也难以得到保证，显然已经不能再适应当前的电网发展需求。为此，各种高新技术纷纷被引进到电网的管理中，其中智能巡检机器人就是最具代表性的应用之一。
关键词：智能巡检机器人；变电站；应用
1变电站智能巡检的需求分析
我国在变电站的巡检中采用了以人工巡检为主的模式，这种依赖于人的巡检方式虽然可以充分利用人的主观判断能力，但也存在着明显的不足。例如体力消耗过大、巡检过程中人身安全难以保证、设备运行状态难以准确判断、夜间无法巡检、人为误差显著等等。这一系列的问题，使得变电站的管理领域对智能化巡检提出了强烈的需求。变电站智能巡检机器人系统为网络分布式架构，如图1 所示。整体分为三层：集控层、基站层和终端层。其中，集控层包括远程监控后台和电力专网，基站层包括本地监控后台和通信网络，终端层包括机器人主体、充电房等。
图1 变电站智能巡检机器人系统网络架构
2变电站智能巡检机器人的优势
2.1巡视频次有保障
智能巡检机器人巡视设备少受天气、人员等因素制约，可按固定周期和路线，对预定的巡视点进行可见光和红外检测，确保巡视点每次都能按时巡视到位。
2.2巡视质量高
智能巡检机器人可以对巡视点的仪表读数进行可见光拍照并识别，对越限的读数自动报警；对设备外观进行可见光拍照并远传至有人值守场所；对瓷瓶破裂放电闪络、渗漏油等进行性缺陷实现远方人工识别定位；对设备易发热部位进行红外检测，并自动判别温度超限和报警。
2.3实现对个别部位的不间断巡视
如果设备出现严重缺陷，就可以让智能巡检机器人不间断地对缺陷部位进行监控，一旦缺陷继续发展就立即报警，提醒运维人员进行处置，人工巡视就很难做到这一点。
2.4可以在不适宜人员巡视的场所进行巡视
因灭弧后SF6气体含有剧毒物质，不适宜人员进入，此时就可以让智能巡检机器人进入故障区域拍照上传，让有关人员掌握现场情况，并采取相应的措施进行处置。
2变电站设备智能巡检机器人功能分析
2.1巡检功能
智能巡检机器人实现对变电站户外设备的任意设定时间的定时巡检，并能够完成遥控巡检、定点巡检、临时巡检等操作。
2.2检测功能
智能巡检机器人配置有拾音器、红外热成像仪、可见光摄像仪等设备，能够从监控后台采集获取声音和视频，减少或消除视频监控盲点，较好地提高智能巡检机器人的作业效率。
2.3红外测温功能
智能巡检机器人能够利用车载红外热成像仪设备，测量变电站中所有设备的接头温度，并进行故障报警和信息回馈，防止变电站内设备出现过载过热的现象。
2.4机器视觉识别功能
智能巡检机器人能够识别变电站户外设备仪表的数据，并采集户外设备的图像信息，如：SF6气体压力值、开关分合位置等，并进行故障识别、存储和上传。
2.5噪声识别功能
要基于FFT原理提取噪声特征，从时域和频域不同维度采集和分析相关数据，包括电容器、变压器的运行噪声数据，判定设备的运行正常状态，并进行故障信号预警和发送。
2.6微气候大数据采集功能
智能巡检机器人可以实时在线采集变电站的降水、风速、温湿度等数据，并实现数据分析和报表生成。
2.7机器人自检功能
智能巡检机器人利用其独立齐备的自检系统，进行变电站电源、电机驱动状态、通信状态进行实时自检，并对故障信息进行就地指示和上传。
2.8集群调配使用功能
智能巡检机器人可以在多座变电站中可调配使用，完成相应的巡检务。
3智能巡检机器人在变电站的应用
3.1系统功能
智能巡检机器人作为一个智能化电子系统，可以根据设计者的意愿和实际需求进行功能模块的集成，具有很大的灵活性。但从当前的应用来年看，智能巡检机器人在变电站中应用最多的功能主要包括路径规划、故障检测、定位导航、远程控制等等。当系统向现场巡检机器人下发任务指令后，机器人需要通过内部算法模块自动进行最优路径的规划，一般需要经过路径搜索、路径筛选和路径模拟实验等步骤，并经过人为的修正后，方可确定实际的巡检路径。故障检测则主要依赖于红外成像系统的温度检测功能，机器人通过红外测温实时分析各设备的温度分布情况，并对过热的地方进行拍照，同时采集设备发出的故障声音，然后根据预设的条件进行故障分析和定位。定位导航是机器人按照规划路径行进的必要前提，变电站一般采用无轨导航，因此机器人内部实际上是导入了一个GIS地图，也可以自带GPS定位终端，使其可以自主完成定位、前进、拐弯、避障等功能。
远程控制是当前变电站巡检机器人必不可少的功能，一方面，当机器人本身出现故障或出现突发情况时，需要由人对其进行远程操控，防止事故发生。另一方面，对于一些较复杂的巡检或维修工作，单靠算法是不现实的，可由技术人员远程协助完成。
3.2工作流程
变电站巡检机器人在整个工作过程中，主要依赖于监控中心、管理中心、通信系统、机器人等四个环节的相互协调。首先，由技术人员在监控中心的系统界面上编辑好需要执行的巡检任务，然后将巡检任务转换为机器指令，通过通信系统的发送端将指令发送到机器人的主控芯片上，机器人在接收到指令后，会调用相应的算法模块进行路径规划，该路径会先反馈回监控中心，由监控中心的技术人员根据实际情况进行修正并确认后，再次发送回机器人终端，机器人会根据确认后的路径开始巡检。其次，机器人在巡检过程中会根据任务指令分别完成每一个子任务，并将结果记录实时反馈给远程监控中心，机器人前方摄像头的画面也会同步传输到监控中心，实现巡检过程的可视化。接着，机器人巡检中产生的数据会通过监控中心的大屏幕显示出来，通过GIS系统的应用，技术人员可以直观地了解每一个设备的运行状态。最后，机器人完成巡检任务后，会进行一个综合评估，评估结果返回给监控中心，完成巡检任务。到此，一个完整的机器人智能巡检过程就完成了。监控中心则需要通过大数据平台进行数据的统计分析，在现有数据基础上预测变电站各设备的未来运行状态趋势，为变电站的管理提供决策依据。
结语
综上所述，智能巡检机器人在变电站设备巡视中的设计和应用不断深入，要全面认识和分析智能巡检机器人在变电站户外设备巡检中的功能，从终端层、通讯层、基站层等不同层级进行设计和分析，实现户外设备智能巡检机器人的全方位、全覆盖、全识别设备检测。后续还要进一步深入研究能够自主进入开关室、保护室进行室内设备巡检的智能巡检机器人，加强智能巡检的覆盖面和巡检实效，实现对变电站全站设备的全方位巡视和管控。
参考文献
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