王英会
国网山西省电力公司阳泉市供电公司，山西 阳泉 045000
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。当前轨道交通行业，变电站内供电设备的维修普遍采用计划修模式，具有较多局限性。智能巡检技术通过在变电所主要供配电设备上安装传感器等在线监测设备，可实现对设备运行中的状态数据进行收集，通过检测系统后台有效采集和利用设备运行状态的大量运行参数，机动灵活地预判设备潜在的运行风险，可为供电设备状态修提供技术支持。本文就城轨变电站智能巡检技术与应用展开探讨。
关键词：轨道交通；变电站；智能巡检
引言
城轨系统是一个集多学科技术应用的综合性系统，在当前城轨规模不断扩大的背景下，城轨的运营和维护成为了城轨管理中必须重点考虑的问题。巡检是城轨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城轨发展需求。为此，各种高新技术纷纷被引进到城轨的管理中，其中智能巡检机器人就是最具代表性的应用案例之一。
1变电站智能巡检技术
城轨变电站中主要的供配电设备安装传感器等在线监测设备，在设备运行状况下，可实时多通道连续采集能够反映城轨设备绝缘状态的运行状态数据，根据其数值大小及变化趋势，实现对地铁供电设备状态的综合数据分析与诊断，一旦发现异常状况可以通过多种分析方法佐证故障的类型和状态，从而给出准确的预判信息，为保证设备的正常运行、故障运行、超负荷运行等情况提供强有力的数据支持。智能巡检系统采用分层分布式系统结构，考虑系统整体的兼容性，地铁供电设备智能巡检系统采用总线式的分层、分布、开放式设计，整体结构分为4层，分别为就地设备层、间隔层、站控层和线控层，层与层之间相对独立。智能巡检系统由两大部分组成，一部分是在设备现场安装的在线监测采集装置；另一部分是在线监测系统后台，该部分由后台采集模块组成。（1）供电设备终端监测设备。线监测设备包括交直流断路器动作特性监测装置，干式变压器局放监测装置，35kV开关柜SF6气体压力监测装置，交直流开关柜温度监测装置，电缆局放在线监测等数据采集装置，各采集装置在功能上相互独立，直接在被监测设备运行现场附近就地安装，监测到的各种信号现场就地数字化处理。（2）在线监测系统平台。在线监测系统平台由安装在站控层的监控主机及在线监测系统软件组成。系统平台预留与上一级远程监控平台的接口，以及与变电站综自系统的接口，对变电站所有就地智能监测单元的测量控制、通信管理、数据收集、显示、处理、存储进行控制，并可将监测结果和设备状态传输到上一级系统。
2智能巡检技术的优势分析
智能巡检技术是通过智能化设备代替人进行变电站巡检的一种新兴技术，是变电站管理智能化和信息化的重要标志。在当前的实践中，所谓的智能巡检技术实际上是以智能巡检机器人的应用为代表的。智能巡检机器人的应用较好地解决了人工巡检中安全问题和效率问题，同时在各种参数的检测中比人工巡检具有无可比拟的优势，智能巡检机器人可以在短时间内完成大范围、多参数、高可靠的巡检任务，大大变电站智能化运营水平。
3智能巡检技术实际应用
3.1智能巡检机器人工作流程
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。
3.2光纤测温在线监测
城轨事故中发热、烧损等故障比较常见，实时监测设备运行温度变得尤为重要。光纤测温在线监测系统通过在DC1500V开关柜一次插座、与主母线连接铜排处、电缆接线端铜排处分别配置光纤温度传感器，如图1所示；在整流器柜桥臂和电缆接头处加装温度传感器；在AC400V开关柜进出线柜、低压母联柜断路器A、B、C三相框架侧一次插座进、出线，及每个断路器单元，关键供电抽屉开关的三相接头处，分别设置光纤温度传感器。通过采用温度监测技术，对设备内的关键节点的温升进行实时监测，可及时发现异常温升，从而提前发现和消除故障隐患。
.png)
图1 DC1500V开关柜内光纤温度传感器布置图
3.3数据中心
（1）缺陷管理。缺陷管理可以查看各个编组站点的缺陷信息，包括缺陷状态、缺陷等级、审核状态等。（2）对比分析。对比分析功能实现对多种数据的对比分析，并以图表的形式展示结果。可供对比的数据包括机器人和变电站不同时段的运行数据和不同设备同一时间的运行数据等，对比分析功能是分析变电站以及机器人运行状态的重要参考，通过分析数据的变化趋势可以及时查找变电站和机器人运行中存在的问题，并提早进行维护。
3.4定位
智能巡检机器人采用地图定位模式，即实时拍摄周围环境图片与预存地图图片对比来定位。由于该算法存在误差累积，在实际运用中经常出现在某一巡视点定位失败，使智能巡检机器人不断重新定位，直至电量耗尽的情况，导致需要运维人员手动推回充电室充电重启。解决方法如下。(1)?修改定位失败处置流程。当智能巡检机器人认为定位失效时，重新定位一次仍失败，就不再重新定位，而是向运维人员发信，让运维人员远程控制智能巡检机器人越过定位失效区域。(2)?提高定位地图质量。定位地图中定位点不得含有草坪或其他植物，因为草坪和植物会不断生长变化，使得实时定位图片与智能巡检机器人预存的地图失配而导致定位失败。对于因为环境太单调、雷同引起的定位失败，可以在失败部位张贴标志图标，避免图像太过近似引起定位失败。(3)?采用高精度北斗或GPS硬件定位。
结语
智能巡检在变电站中的应用，不仅解放了人力劳动，更是提高了变电站巡检的效率和质量，大大提高了城轨运营水平，是未来变电站管理的重要发展趋势之一。实际上，由智能巡检完全代替人类劳动只是一个美好的愿景，当前的智能巡检在巡检过程中仍然需要一定程度的人工干预。随着各种智能化技术及其配置技术的日益成熟，智能巡检有望成为未来变电站巡检乃至全城轨巡检的主力军。
参考文献：
[1]朱建伟，杨永宏．智能巡检系统在二级水电站中的应用??[J]．安全技术，2018，17(1):51-53.
[2]张相雨,孙立,黄兆桐.变电站智能巡检作业机器人系统的设计[J].信息与通信技术,2019,17(12):37-42.
[3]江渊,刘珍,张慕婕,石旭刚,王骜.机器人智能导航技术在变电站的研究与应用[J].电工技术,2019(22):126-127+142.