许涛 田珺
中国石油项目管理公司 天津 300457
中石油大港油田第四采油厂 天津 300280
摘要：变电站巡检机器人作为信息获取和运维的重要手段，逐渐走向变电站巡检行业的多种应用场合，实现更加复杂、多样的巡检任务。根据变电站巡检机器人运行工况的不同，有针对性地规划巡检路线，将有效提高巡检机器人的工作效率，有助于运维人员快速掌握设备的运行情况。本文对变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用进行分析，以供参考．
关键词：变电站;智能巡检;机器人应用
引言
随着经济和科技的高速发展，我国电力生产化水平不断提高，并向智能化的方向发展。变电站作为电网的核心部位，自动化水平也日益提高。随着无人值守化的普及，变电站巡检质量得到重视，传统的巡视方式已不能满足现代化变电站发展的要求。
1巡检路线规划
对于受环境、电网负荷等影响，工作状态变化较大的动态缺陷，可以充分利用机器人属地化以及巡检频率高的优势，对缺陷进行跟踪记录。当变电站内存在缺陷的设备数量较多时，机器人巡检路线规划属于图论中的旅行商问题，研究人员通常采用遗传算法、模拟退火算法等对上述问题进行求解。
2系统特点
2.1巡检自主化
智能机器人可替代人工进行日常的巡视和检测工作，具有自动巡检的功能。机器人按照每日规划的巡视和检测任务，根据预先设定的巡检点的位置，沿着预定的轨迹，依次进行自动巡检，实现了变电站信息检测的全覆盖、全检测。智能巡检机器人开展的巡视和检测工作系统也支持定点或定任务巡检。只需通过后台系统，选择想要进行巡视的巡检点，向机器人派发临时巡检任务，机器人就会按照选择的任务内容，规划出最优的巡视路径，即可完成巡检任务。
2.2图像识别精准化
智能巡检机器人系统针对不同设备图像对象（指针类、分合类、文字类等），采用不同算法进行分类特征提取，保证训练特征的稳定性，进行分类识别，识别数据结果，实时输出。
3智能算法
近几年来，随着产业结构调整的深化，现代制造业的结构转换和升级，越来越多的企业实施“机器人策略”，机器人在汽车、物流、航天航空、甚至在食品等领域的应用越来越广泛，带动了相关产业的发展，机器人是将机器设备、传感器、识别、决策、控制等多种先进技术汇聚在一起，组成具有一定智能化能力的自动化设备或装置。机器人技术及其应用已经成为科学技术和工业发展的必经之路，具有重要的战略意义。机器视觉是自动获得目标图像，分析处理图像特征，分析结果，获得目标知识并做出决定的系统，运动目标测试技术是机器视觉系统的功能之一，这是序列化图像变化区域检查和从背景图像中提取运动目标的过程。机器视觉的研究的目的，主要是在图像排列中，与相机运动的目标相比，提供后续目标提取和追踪具有说服力的数据源，机器视觉算法是一般以特定的应用场景为对象，目前还没有适用于任何情况的通用算法。也就是说，所有的机器视觉算法都有自己的适用范围。
4智能巡检故障诊断系统
机器视觉涉及到光学成像、视觉信息处理、人工智能以及机电一体化等相关技术。是很多高度自动化的行业想实现智能化的一个必要技术，机器视觉技术拥有精度高，实时化效能强等一系列优点，是智能机器人的重要驱动力之一。随着各种技术的不断改进和制造业对高品质产品的需求不断增加，图像处理已主要用于工业电子装配误差检测，并逐渐应用于制造业，监控，视觉导航，通讯等应用。
因此，研究成像技术对于促进智能工业机器人的产业化发展具有重要意义。机器视觉技术应用在巡检机器人故障诊断系统中时，主要表现在接收所有拍摄到的设备的各关键点特征图像，由光学器件和非接触传感器进行准确识别，并由深度学习算法从图像中提取主要的特征信息，进行分析处理，进而实现识别和控制。将深度学习机器视觉算法与巡检机器人有机结合，可使巡检机器人在变电站巡检故障时，可以灵活与智能定位所有设备的故障关键位置，确保维护人员及时对发生故障的关键位置进行维护处理。
5关键技术
5.1图像采集技术
采集到高质量的图片是进行图像识别的基础，图像采集受摄像机镜头、安装位置、环境光线、拍摄角度等多种因素影响。图像采集需通过多种技术来保证高质量图片的获取：通过图像纠偏技术，消除摄像机云台转动的机械误差，确保多次拍摄角度一致；通过图像模糊搜索技术，消除摄像机镜头调焦时的机械误差，确保照片清晰；通过HDR技术，解决采集图像过曝或欠曝问题，确保图片照度适中。
5.2红外测温与诊断技术
红外监测与诊断技术是利用带电设备的致热效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得与温度场对应的红外热像图，热像仪对全部运行设备进行扫描检查，发现存在异常的温度点，然后对温度异常的部位进行重点检测，测出异常点的温度。为了判断设备是否故障，将异常点温度与正常运行时的温度进行比较，同时考虑周围环境条件的影响，最后根据设备的相对温差以及是否超出规定值，来确定设备故障与否。
5.3综合诊断技术
通过多种手段采集站内设备状态数据、图像、视频、声音等，对数据进行整合处理、抽象分类，筛选出最具代表性且能够灵敏反映站内关键设备工况的状态特征量，构建站内设备运行状态评价的基础数据库；通过建立各状态特征量间的潜在映射关系，构建设备运行状态趋势分析模型，定时进行运行趋势分析，辅以特定算法进行深度融合，从整体和趋势上分析设备健康状态，预判电力设备隐患、识别潜在故障；结合专家知识库，提供主动巡检的具体措施及建议，实现早发现、早处理、快恢复，避免事故，减损增益。
5.4无线充电技术
现有变电站巡检机器人通常采用接触式方式进行充电，该充电方式对充电接口质量、机器人导航能力要求较高，需要建造单独的充电室。变电站巡检机器人目前配置电池的充电时间为8h，满电状态下只能连续工作6h。在500kV变电站，巡检机器人对全站设备完成1次巡检需要3天，满足不了实际要求。电池容量不足、充电速度慢制约着变电站巡检机器人巡检作业效率的提升。应用于机器人领域的中功率无线充电技术为电磁感应式，利用初级线圈和次级线圈在空气中的耦合进行能量传输，充电功率为50～1000W。机器人无线充电装置由发射端和接收端两大部分组成，发射端位于充电基座内，接收端安装在机器人底部，充电基座埋设于机器人巡检道路下。
结束语
智慧变电站联合巡检系统整合全站多源数据，通过采用多种先进传感器和采集设备，实现设备状态全面感知，通过图像识别、音频分析、人工智能技术实现联合巡检、智能联动、综合诊断，实现故障隐患的主动发现、主动预警，通过三维可视化技术结合实时音视频及设备状态信息，实现虚实结合、立体可视的全景展示，最终实现智慧变电站运维的巡视无人化、操作自动化、维护少人化。
参考文献
[1]冯正伟,孟宪华,变电站智能巡检机器人应用提升研究[J].浙江电力,2019,38(08):23-29.
[2]彭向阳,金亮,王锐,易琳,陈国强.变电站机器人智能巡检技术及应用效果[J].高压电器,2019,55(04):223-232.
[3]高建龙.变电站智能巡检机器人机械系统设计与巡检技术研究[D].中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.
[4]彭向阳,金亮,王柯,钱金菊,岳卫兵.变电站机器人智能巡检系统设计及应用[J].中国电力,2018,51(02):82-89.
[5]马一鸣.智能巡检机器人在无人值守变电站的应用[D].华北电力大学,2017.