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变电站智能巡检机器人的集中管理系统

发表时间：2020/10/16 来源：《基层建设》2020年第19期作者：吕鑫

[导读] 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。

        国网哈密供电公司新疆哈密市 839000
        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，智能巡检机器人被引进到电网的管理中，本文就变电站智能巡检机器人的集中管理系统进行了分析。
        关键词：变电站；智能巡检机器人；集中管理系统
        引言
        变电站具有技术含量较高、设备数量众多、危险系数高、地理位置分散等特点，使其日常巡检十分不便。随着电网技术和智能化技术的进步，加强变电站智能巡检机器人的集中管理系统的研究具有重要的现实意义。
        1变电站智能巡检机器人概述
        我国幅员辽阔，电网规模宏大，管理节点众多。变电站则是电网的关键管理节点之一，具有技术含量较高、设备数量众多、危险系数高、地理位置分散等特点，一旦变电站出现故障，将直接造成区域性的停电事故，因此变电站的巡检工作一直受到人们的高度关注。变电站巡检机器人是工业机器人的一种，无论是在外观上还是在控制原理上，与其他工业机器人都有着许多类似之处，不同的是变电站巡检机器人的工作环境和工作对象。变电站巡检机器人是针对变电站的运营和维护管理工作而开发，可以克服传统人工巡检的不足，提供24小时的智能化巡检服务。
        变电站巡检机器人属于高科技产品，建立在机械、自控及通信等前沿技术的应用基础之上。典型的变电站巡检机器人搭载了多种与巡检和维护相关的功能模块，包括主控单元、红外成像系统、高清摄像头、声音感应模块、各类电量传感器、通信导航系统以及电源模块等等。在机器人的“脸部”装有红外成像仪，可以对前方设备的温度进行无接触式的测量，同时配备刮雨器，使下雨时也能正常工作。机器人的“头顶”装有声音传感器和扬声器，通过无线通信模块可以与监控中心的人员进行远程交互。机器人的“脚部”安装了轮组，通过电机驱动行驶。机器人的“肚子”里则是整个机器人的主控模块所在，里面安装了先进的CPU芯片和控制电路，在远程指令的控制下，可以通过一定的算法进行快速运算，通过各种复杂的运动形式，完成变电站的巡检任务。
        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。
        3变电站智能巡检机器人的集中管理系统应用
        3.1主控结构
        该系统提供了一个人机交互界面，使用户可以方便的管理和控制巡检机器人，系统通过网络服务器可以实现对大量机器人的集中管理，同时还具有只控制一个机器人的单机监控端，可以实现多种控制功能，其主要功能包括监控总览、单站管理、任务制定、任务展示、设备告警、机器人告警、数据浏览、用户配置、站点配置等。

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集中管理系统由变电站端控制系统和省级主控系统构成，站端系统负责对单一变电站的巡检过程进行控制，其控制范围为站内的机器人；而主控系统则负责调控全省的变电站巡检机器人，主要起宏观部署和集中监控和储存作用。
        3.2逻辑结构
        （1）接入层。连接巡检机器人和变电站端，负责对数据进行接收和发送，由于需要和机器人连接，因此接入层的接口应当有相当强的兼容性，目前的接入层使用的接口规范有IEC61850协议、IEC60870-5-104协议、WebService接口协议。（2）数据层。当接入层将原始数据处理后，会将其送入数据层，此时的数据格式已经基本符合数据层的逻辑结构，因此可以在数据层中进行分类、存储、检索和向上级数据中心发送等。数据的内容包括巡检机器人的指令、机器人的运行状态数据以及其拍摄到的图像、视频、音频等。（3）支撑层。支撑层的主要作用是逻辑处理，数据层传输的数据进入支撑层后，便会对其进行相应的检索、分析和处理等，同时接收来自上级控制中心的指令并将其下发到指定的变电站控制端，指挥机器人的工作。（4）应用层。应用层使管理系统与用户之间的人机交互界面，通过将各种指令图形化的方式便于用户进行管理。应用层使用Web交互方式，后端由服务器维护，用户访问指定地址获得权限。
        3.3监控中心
        监控中心的主要作用是监控系统和机器人的运行状态，通过监控中心，用户可以实时查看机器人的位置、动作以及运行的数据等。当用户登录系统后，即可在后台查看监控中心的界面，在监控中心界面上用户可以方面的通过图形交互的形式查看各种信息，包括机器人的报警信息等。
        （1）视频监控。所有巡检的机器人上均搭载红外线摄像机和高清摄像机，可拍摄巡检场地的画面和视频并将其传送到监控中心中，运维人员通过分析监控画面，即可得知当前变电站的具体状态。
        （2）设备告警。当变电站因故障告警时，可将告警数据传送到上层控制中心，管理人员通过查询告警中心，即可得知故障的起始时间、持续时间、故障类型等基本的故障数据，为后续的维修工作提供参考。设备告警的显示将以图表的方式进行，这种显示方式更加直观，设备告警按照故障的轻重程度，可分为预警、一般告警、严重告警、紧急告警等，同时显示界面支持将多个变电站的告警情况显示在一个界面中进行集中对比。
        （3）机器人工况展示。机器人在运行过程中，可将自身的工况数据传送到控制中心供用户查阅，管理人员通过查阅运行数据，可以查看机器人的详细信息，如机器人的出厂时间、工作时间、连接状态、工作状态等，以便对机器人进行维护和检修操作。在机器人工况信息管理系统中，可以检索到的信息包括隶属供电局的名称、运维班组名称、变电站名称、机器人生产厂商、机器人名称、机器人联机状态、检测设备状态、机器人电源状态等。工况展示系统通过将机器人以往的工况数据与当前的数据进行对比，可以以图表的形式显示机器人的故障率等。维修人员通过对故障率数据的分析，可以得出机器人在何种状态下工作会提升故障率，哪个生产厂家生产的机器人故障率低等，为后期机器人巡检方式的调整提供参考。
        （4）单站管理。在省级管理中心中，除了能对所有变电站的机器人进行统筹管理外，还可以借由单站管理的方式，对某一具体的变电站进行控制。在省级管理中心中进入单站管理的方式为地级市变电站—运维班组—具体站所。
        结束语
        智能巡检机器人在变电站中的应用，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，大大提高了电网运营水平，是未来变电站管理的重要发展趋势之一。变电站智能巡检机器人的集中管理系统通过专用交换机和存储服务器实现对机器人的联网控制。
        参考文献：
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        [4]杨思捷.变电站巡检机器人关键技术分析[J].无线互联科技，2019，16（01）：136-137.