王陕峰 湛拥军 苏良清 黄振宇
国网宜昌供电公司检修分公司变电运维室 ，湖北 宜昌 443000
摘要：变电站设备巡检工作对于保证电网安全稳定运行有着非常重要的意义。本文介绍了变电巡检的主要工作，分析了新时期下传统人工巡检存在的不足，给出了智能巡检机器人的主要功能和系统架构，并结合智能电网的发展方向和运维检修工作的实际需求，给出了智能巡检机器人下一步的研究方向，旨在为巡检机器人的全面推广与深化应用提供些许建议和帮助。
关键词：变电运维；智能机器人；巡检；定位导航
前言：
随着经济、社会的快速发展，我国电网从无到有、从有到强，特高压、配网自动化等项目中大量线路、设备、站点投运。在电网发展进程中变电站数量、变电设备容量逐步增加，变电站巡检工作的重要性越来越突出、工作量越来越大。然而目前，大部分地方变电运维工作依然采用人工巡视、人工检测、人工分析的传统模式，存在运维质量不高、劳动量大、效率较低等问题，已不能满足智能电网发展的新要求。智能机器人可以把运维人员从恶劣环境下的重体力劳动作业、单调长时间重复作业中解放出来，降低工作强度、提升工作效率，是新技术在电网运维中的重要实践、是智能电网发展的重点方向之一。
1、变电巡检的主要工作内容
传统的人工巡检就是运维人员在站内对设备进行巡视，对设备的运行工况进行判断，采集运行数据，形成巡检报告。从巡视方式上划分，主要包括：例行巡视、熄灯巡视、特殊巡视等。
例行巡检，对站内设备进行日常巡视，检查设备的运行状态、有无异响、振动及告警信号，检查充油充气设备有无泄露情况，检查各类仪器仪表（油位油温表、避雷器表、ＳＦ６压力表等）读数是否正常，检查站内环境情况（温湿度、通风等）。在高温重负荷期间进行红外测温工作，重点对油温油位、穿墙套管、刀闸触头、设备线夹等进行检查。
熄灯巡检，外部环境光线较暗时（夜间或关闭设备区照明灯）进行巡视，来检查设备有无电晕放电现象、异常电弧、设备绝缘是否完好。通过红外热像仪检查设备发热情况，判断设备在重载、高温下的运行状态。
特殊巡检：恶劣天气前后巡视；新设备投运后巡视；关键设备运行状态异常或存在缺陷但是不能立刻更换时，采用特殊巡检进行重点盯防；迎峰度夏、迎峰度冬期间巡视；重要活动、会议、赛事期间的巡视。
2、传统巡检存在的困难
目前大部分运维工作主要靠运维人员主观判断设备的运行状况。巡视结果直接和巡检人员的技能水平、工作态度、精神状态紧密相关。目前人工巡检主要存在以下几方面的不足：
工作强度大。传统人工巡检，每次巡视时间一般在3小时左右。随着经济社会发展、变电站数量不断增加、站内设备繁多，部分站点地理位置偏僻，往返车程耗费大量时间，运维人员工作强度大。
巡检质量低。传统人工巡检方式受制于巡检人员的专业技能、工作态度、主观意识，不同人员对同一设备的巡检结果存在差异性，巡检结果不能完全客观的反映设备的真实运行状态，巡检可靠性不够高。
管理成本高。传统人工巡检方式，需对巡视人员、车辆等进行统筹安排与调度，长期来看，将耗费大量的人力、物力、财力、时间成本，管理成本高。
故障处理慢。当监控人员发现无人值守变电站出现跳闸、告警等异常情况时，首先要通知运维值班人员前往站点，确定现场状况、故障波及范围，再汇报给当值调度人员，最后通知变电检修人员进行处理。整个过程耗时较长，大部分时间浪费在人员奔赴站点的路途上。
3、智能巡检机器人的功能
变电站智能巡检机器人集成了自动化、通信、计算机、射频识别、GPS/北斗导航、人工智能等相关技术，利用可移动平台，搭载红外热像仪、可见光摄像机、高灵敏度拾音器等多种设备及传感器，可自动识别设备温度、外形和各类情况，将巡视结果通过无线网络实时传输至后台主机进行处理。
智能巡检机器人的投运不仅可以提高变电站巡检自动化水平和检测准确性，还能有效降低了目前“无人值班，少人值守”模式下运维人员的劳动强度，弥补了人工巡视的不足，提高了变电站运维工作效率和质量，给变电运维工作带来了极大的便利。随着智能化的提高，智能机器人在一定程度上可以完全替代人工进行站内巡检，并可根据需求进行不同巡检模式的切换、巡检区域的设定。
智能巡检机器人的逻辑架构图如下：
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4、智能巡检机器人的研究方向
目前巡检机器人技术在机器人构造、传感器运用、智能化控制等方面已经日趋成熟，根据实际运维情况需要对以下几个方向进行深入研究：
4.1定位导航
在定位导航方式方面，目前主要有磁轨道导航和激光导航两种。磁轨道导航原理简单、精度较高，但对轨道的依赖限制了机器人的巡检路径规划，影响巡检覆盖率。激光导航方式则无需额外铺设导航轨道，适应性强，缺点是定位精确度相对较低，严重情况下可能丢失采集点。定位导航需要结合两者的优点进行开发与运用。
4.2数据采集
变电站中需要采集的图像、数据等各种信息种类繁多，包括数字式仪表、指针式表计、分合指示器、带电显示器等各类表计，一次设备位置判别、红外测温图像、可听噪声等设备状态信息。目前还存在采集质量不可靠、正确率偏低等问题，需要进一步优化与研究。
4.3网络安全
随着变电站巡检机器人的推广应用，接入电力系统内外网的机器人信息安全，成为亟待解决的问题之一。巡检机器人系统应具有认证、授权机制，能够对关键操作、敏感数据进行重点防护，对攻击具有较强的防御能力，保障数据传输安全、数据交换安全、应用系统安全，杜绝黑客通过巡检机器人对电网进行攻击。
4.4平台整合
随着智能电网的发展，越来越多巡检机器人、自动化设备将投运，利用大数据及人工智能技术将来源于智能巡检机器人、自动化、视频监控等多个系统的数据进行分析整合，实现设备状态在线评估、故障提前预警、快速高效运维检修，以提高设备健康维护水平，提升运维质效。
总结
随着科学技术的进步、智能电网的逐步推进，变电站己由传统变电站，向综合自动化变电站，再向智能变电站发展。变电站运行和维护方式也由人工值守向无人值守，再向全智能化运维转变。在这一过程中，机器人代替人工开展大量日常运维检修工作既是趋势，也是必然方向。电力企业特别是变电运维部门要主动出击、积极作为，参与智能巡检机器人的研发课题、大力推广机器人在巡检工作中的运用，实现对变电站设备的全天候高效监测，以提升运维质量和运维效率，保障电网安全稳定运行。
参考文献
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