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变电运维工作中智能巡检机器人的运用研究

发表时间：2021/8/11 来源：《电力设备》2020年第34期作者：邵明春

[导读] 摘要：电力智能巡检机器人的使用，能够在一定工作范围内代替人工巡检，解放人力资源，提升巡检安全性，提高巡检作业自动化与智能化程度，且电力智能巡检机器人有效地避免了因巡检人员专业素养不强而不能及时发现、预防、解决电网与电力设备运行故障的问题，为未来我国无人化变电运维的发展提供了重要途径。

        （国网山东省沂南县供电公司运检中心山东沂南县 276300）
        摘要：电力智能巡检机器人的使用，能够在一定工作范围内代替人工巡检，解放人力资源，提升巡检安全性，提高巡检作业自动化与智能化程度，且电力智能巡检机器人有效地避免了因巡检人员专业素养不强而不能及时发现、预防、解决电网与电力设备运行故障的问题，为未来我国无人化变电运维的发展提供了重要途径。因此，对电力智能巡检机器人进行探讨具有重要的长远意义。
        关键词：智能巡检机器人；变电运维；应用分析
        引言
        本研究项目是从某电网有限责任公司供电局现有变电运维智能巡检机器人在实际运营中存在的问题出发，分析了在新一代机器人设计和研发过程中应当注意的重点和难点，提出了新一代机器人设计和研发的预期目标，从而使新一代机器人在满足各方面经济性要求的同时，达到最终的设计和研发的目标，为电力企业安全、稳定运行提供技术上的保障。
        1智能巡检机器人技术升级的思考
        1.1强化整体结构方面的设计
        整体结构的设计前提原则是轻量化和小型化，轻量化的目标是为了便于机器人在不同变电运维工作之间的切换和转运。小型化的目标则是为保证机器人能够在更加隐蔽和复杂的环境中进行工作，增加机器人的工作范围，提升工作效率。在满足这两个前提条件情况下，充分考虑其内部结构和硬件间的合理配置，确保内部的结构设计能满足防护和散热等方面的基本要求。在材料选择上，应选择对环境适应性强、耐候性好的新型材料，并确保其成本的经济性。在机器人结构的表面，还要做好相应的图层和防腐设计，在有线缆接头的地方要做好防护措施，确保机器人能够达到较长的使用年限。
        1.2强化在控制系统方面的设计
        在进行控制系统设计时，首要对工控机等要害部件做好选择，使其满足机器人运行和导航分析性能的要求，在进行远程控制时要使其能够科学的完成巡视作业。驱动系统的设计要求技术人员具有相关动力学方面的知识，能确保机器人在运行过程中满足紧急停车、越障和避障等方面的要求。在进行转向系统设计时要对转向结构进行适当调整，将机器人的转弯半径保持在车身长度的3倍以内，提高其运行速度和理论巡检效率。现行的智能巡检机器人在设计过程中，由于没有统一的设计标准，充电接口各自采用不同的标准，使其续航能力受到较大的限制，在新一代机器人设计过程中要做好这方面的工作，使机器人至少达到待机8小时的工作要求。
        1.3强化通信系统方面的设计
        通信系统方面的设计，需要保证主控系统在接受命令之后能够准确及时的响应，在数据传输过程中保证稳定性和安全性。通信系统在设计过程中，需要注意操作系统与集控子站系统之间的兼容性，确保机器人在不同变电运维之间能够切换工作，软件故障少，在出现故障报警时能够及时进行维修，系统方便进行扩展和维修。
        1.4做好集控子站系统软件的编写设计
        变电运维智能巡检机器人的工作是依托集控子站系统软件的基础上实现的。在进行集控子站系统的编写过程中需注意三方面要求：系统运行的速度和支持用户数要达到一定的要求；系统运行的稳定性要求。确保系统能够支持7×24小时工作且故障率低、处理速度快；系统操作的便利性要求。确保系统工作界面达到人机友好的要求，能支持安卓系统和windows系统，菜单操作方便，容易理解和学习。

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        2智能巡检机器人在变电运维中的应用分析
        2.1巡检机器人系统架构
        电力智能巡检机器人包含多种关键技术，其中移动机构是重要的内容，由于电力智能巡检机器人中所使用的仿生机构应用较多，各机械关节较多、结构复杂，体积较大，适应能力与承载能力存在进步的空间，尤其是由于关节多的特点，使得其运动控制难度系数较大，因此，在控制智能机器人的过程中需要对精度进行精确把控，由于机器人在操控的过程中与人体动态特征存在较大差异，在使用的过程中会受到设备灵活性的制约。因此，电力智能巡检机器人需要具有小巧、灵活的特征，确保其在使用的过程中能够满足线上线下工作。
        1)控制模块。由于电力行业的特殊性，使得电力智能巡检机器人的使用环境愈加的复杂，所以对于电力智能机器人控制系统要求较高。例如能够确保电力智能巡检机器人可以自主地跨越电线上的障碍物，是目前电力智能巡检机器人智能系统研究的重要内容。此外，由于电力智能巡检机器人需要在各种环境中应用，那么障碍物的类型就呈现出多样化，所以，电力智能巡检机器人在进行障碍物跨越设计时，需要进行科学的运动规划，确保电力智能巡检机器人运行的准确性。
        2)导航模块。电力智能巡检机器人的工作场景常常处于野外，在此条件下，电力智能巡检机器人在工作的过程中，不可避免地受到高压输电线路周围强电、磁场的影响。故电力智能巡检机器人导航系统内传感器的使用需要严格把控。现今，随着我国电力智能机器人技术的发展与应用，采用视觉导航进行机器人导航的技术较为普遍，视觉导航技术在应用后，能够确保电力智能巡检机器人具有更广的探索范围，且探索的精度更高，不仅能够快速地完成目标信息的采集，还可以利用设计模块中所使用的电磁传感器来优化巡检线路。
        3)检测模块。电力智能巡检机器人在进行线路故障检测时常常处于离线模式，此时，电力智能巡检机器人不能对线路故障进行实时的检测，所以根据社会发展需求，需要将实时检测技术应用于电力智能巡检机器人上，并结合工作具体需要，研发出一种可靠性强的线路损伤、断股故障在线检测方式，确保电力智能巡检机器人在各种环境下均能够满足电网、电路设备的故障检测功能需求。
        2.2缺陷跟踪的应用
        巡检机器人的跟踪功能十分强大，当变电运维设备出现低压报警时，可通过智能机器人跟踪监视缺陷问题。检修人员维护前保证设备处于SF6压力状态。此外机器人可以向设备观察点实时发送检查结果，确保运维人员掌握测量装置数据。通过此种方式运维人员能够高效管理设备。对于智能巡检机器人功能来说，可有效检查故障问题，数据收集完整性高，同时可作用于数据监控与分析中，减轻人员工作量，全面维护变电运维运行安全性与智能化。
        2.3室外环境的清理应用
        智能巡检机器人运行过程中维护操作的障碍较多，为全面处理该问题必须优化改造机器人超声识别系统，确保机器人规避障碍。机器人移动过程中能有效接收超声波信号，同时实现发回效果。运行路径上存在障碍物，机器人能够将搜索命令发送至控制中心。在变电运维内检查指示路径无障碍物，但植物会延伸至运行路径上，从而导致机器人故障，影响验证与检查。机器人检查中应遵循实际情况，减少由于植物生长所致检查影响问题。
        2.4控制误差
        在改变工作环境后，为避免机器人产生误差必须应用定位技术与导航技术。也可将高精度定位模块安装在机器人本体上，在改变运行线路后，可以自动更新导航数据。当路径发生错误问题时，可以及时优化改进，避免机器人偏离轨道。
        结束语
        综上，做好变电运维智能巡检机器人的设计，需要从多个方面入手，针对目前运行中出现的问题进行有针对性的设计，在保证经济性要求的情况下，使机器人的工作性能不断提升，从而达到电力系统运行的稳定性、安全性等方面的需要，为我国电力事业的发展做出贡献。
        参考文献;
        [1]罗显跃,高吉普,等.一种巡检机器人智能路径规划方法[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2018,4.
        [2]彭道刚,关欣蕾,等.巡检机器人云台远程控制系统的设计[J].电气传动,2018,11.
        [3]陈晨,黄铮.智能巡检机器人在变电运维日常运维及缺陷跟踪方面的应用[J].科技风,2018,18.