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摘要：随着智能电网的快速发展，原有的人工电网巡检操作逐渐被智能巡检机器人所取代，要重点探讨智能巡检机器人功能方案的设计，进行智能巡检机器人在变电站户外设备巡视中的应用，提出智能巡检机器人在变电站户外设备巡视中的优化举措，提升智能电网的智能巡检效率。
关键词：智能巡检机器人;变电站;户外设备;巡视
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案例之一。
传统变电站巡视维护依赖于人工经验和手动操作，存在主观性较大、检测质量分散、劳动强度大等缺陷，随着电网智能化水平的不断提高，无人值守的变电站引入智能巡检机器人进行智能化的巡检操作，体现出不受天气因素影响、控制运行方式灵活等优势特点，较好地适用于变电站户外设备巡视过程，确保设备运行稳定和变电站运行的安全。
一、变电站户外设备智能巡检机器人功能分析
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。
但从当前的应用来看，主要有以下几项功能：
(一)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。
(二)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。
(三)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。
(四)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。
(五)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。
(六)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。
(七)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。
(八)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。
(九)安全防护功能
智能巡检机器人能够利用超声波雷达探测方法，进行障碍物的智能化探测，并配有防碰撞接触传感器，实现系统的自动安全防护。
(十)自主充电功能
智能巡检机器人在工作过程中能够自检自身的电池电量状况，当其电池电量不足时即自动终止当前的巡检任务，发出报警信号，并自主进入充电房对接充电座进行充电。
二、变电站户外设备智能巡检机器人的方案设计和应用
(一)终端层的设计和应用
可以将智能巡检机器人主体高度设置为lm，重量80kg，运行速度0-lm/s，定位精度低于7.5mm，运行温度为-35℃—40℃，电池续航能力不低于5h，实现全方位的云台移动，进行巡检时红外热像仪、可见光摄像头拍摄角度的自动控制，实现巡检角度的全覆盖。同时，在智能巡检机器人机身前后装有近距离碰撞停障和远距离超声停障，避免智能巡检机器人被障碍物撞击损伤的现象。另外，智能巡检机器人还能够利用可见光摄像仪进行变电站户外设备运行状态的监测，及时发现设备运行故障，如：主变风扇停滞、气体压力异常、渗漏油等，并进行故障排除处理。
(二)通讯层的设计和应用
可以在变电站内铺设无线、无死角网络系统，实现智能巡检机器人本体采集信息与后台客户端之间的网络连接，采集并存储变电站的音频、可见光图像、红外图像等信息。同时，智能巡检机器人采用运行维护主站与从站协调运行的方式，进行集群调配应用组网方案设计，通过一对多的调度策略实施作业。从网络安全的角度来看，智能巡检机器人采用VLAN单独组网的方式，不与电力系统内部网任意节点发生任何形式的数据交互，必要时采用防火墙和数据加密技术，确保网络的安全。
(三)基站层的设计和应用
智能巡检机器人基站层由机器人后台客户端、存储硬盘、分析软件所构成，体现出强大的系统功能、丰富的数据库内容和便捷化的操作界面，实现智能巡检数据的实时采集、传输、分析、处理和预警。在基站层的设计中，预留与生产管理信息系统的交互接口，并要预留与变电站辅助监控系统协同联动的交互接口，并在接口间设置防火墙。该基站层的系统功能主要包括有：机器人管理、各种巡检任务管理、实时监控管理、巡检结果确认、巡检结果分析、用户设置及机器人系统调试维护等。
另外，在基站层的接口设计中，采用WebService接口进行数据交互，进行数据的实时上传和存储圈。
二、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。
三、小结
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。实际上，由智能巡检机器人完全代替人类劳动只是一个美好的愿景，当前的智能巡检机器人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，智能巡检机器人有望成为未来变电站巡检乃至全电网巡检的主力军。
参考文献
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