唐姣

摘 要：變電站設備的巡檢能夠有效保證設備運行的安全穩(wěn)定。本文主要介紹了一種基于移動機器人的變電站設備巡檢系統(tǒng)在智能變電站的運用情況，首先介紹了變電站巡檢機器人系統(tǒng)的基本組成以及主要功能，進而對機器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行分析。智能機器人巡檢系統(tǒng)在變電站的實際運用結(jié)果表明，該系統(tǒng)的應用效果相當不錯，具有可廣泛推廣的應用價值。

關(guān)鍵詞：變電站；巡檢機器人；關(guān)鍵技術(shù)

1 前言

1.1 系統(tǒng)的組成

變電站巡檢機器人系統(tǒng)一般為網(wǎng)絡分布式架構(gòu)，整體系統(tǒng)包括基站層、通信層以及終端層三層?；緦又饕潜O(jiān)控后臺，是整個變電站機器人巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收以及處理展示中心，基本模塊包括機器人后臺、智能控制與分析軟件、硬盤錄像機和智能防火墻幾個部分。通信層主要包括網(wǎng)絡交換機、無線網(wǎng)橋基站以及無線網(wǎng)橋移動站幾個設備，通過無線網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，為終端層與基站層的網(wǎng)絡通信提供通道。終端層主要包括智能巡檢機器人、充電室和固定的視頻監(jiān)測點。

1.2 主要功能

（1）在設定時間內(nèi)根據(jù)設定任務實現(xiàn)巡檢的功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)通過可見光攝像頭按照戶外一次設備的路線及巡檢點實現(xiàn)對表計及油位計的定時、定點攝像、拍照的功能，從而實現(xiàn)巡檢的全覆蓋。

（2）具備紅外攝像頭及測溫功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)通過對設備及其接頭溫度的檢測適時生成紅外測溫影像，并存儲在遠程集控后臺和本地監(jiān)控后臺，能夠?qū)崿F(xiàn)紅外影像及光視頻的實時全向的傳輸功能。

（3）具有人工遙控巡檢以及自主巡檢的功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種巡檢方式的自由切換，且切換響應速度快，切換過程中并不會使巡檢系統(tǒng)中的巡檢狀態(tài)發(fā)生改變。

（4）能夠采集自身狀態(tài)的信息并進行分析。變電站巡檢機器人系統(tǒng)出現(xiàn)故障后可以實現(xiàn)自動停障，機器人可能出現(xiàn)的故障有電源故障、驅(qū)動模塊故障以及遙控遙測信號故障等。

（5）具有信息查詢功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)可以對機器人的本體信息、檢測信息進行歷史事件的調(diào)用及查看，并能生成巡檢數(shù)據(jù)報告及其他巡檢信息的歷史數(shù)據(jù)分析表。

（6）具有智能報警功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)能夠通過對三相設備溫度、熱性缺陷、油位計及表計數(shù)據(jù)的讀取實現(xiàn)自主分析判斷，對異常狀態(tài)智能報警。

（7）具有巡檢路徑規(guī)劃功能。變電站巡檢機器人系統(tǒng)能夠根據(jù)巡檢任務自主進行最優(yōu)路徑的尋找，能在最短的時間內(nèi)到達巡檢點執(zhí)行任務。

2 變電站智能巡檢機器人關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 導航定位技術(shù)

由于變電站智能巡檢機器人是在地面執(zhí)行巡檢任務，因而，其關(guān)鍵技術(shù)中的核心便是導航定位技術(shù)，它也是實現(xiàn)機器人智能化自主移動的關(guān)鍵所在。變電站環(huán)境復雜，具有多種類型的電磁干擾，為了使機器人能夠精確地執(zhí)行變電站的巡檢任務，必須滿足抗電磁干擾的功能要求。當前，變電站智能巡檢機器人導航定位技術(shù)主要有磁導航、激光導航及GPS導航或者組合導航。其中，磁導航以其精準的定位和較低的成本，在變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)中得到了最為廣泛的應用。它是通過在路面上安裝一些磁性材料，使機器人能夠通過磁傳感器在檢測點允許的誤差范圍內(nèi)運行。由于磁條信號輻射小，因此，其導航定位具有較高的精確度，機器人在前進、掉頭以及轉(zhuǎn)彎中穩(wěn)定性好，運行路徑十分靈活。其導引結(jié)構(gòu)簡單，無須輔以反光標識或射頻識別技術(shù)（RFID）等，可靠性高。需要注意的是，該方式中為確保機器人能夠正常運行，應使機器人遍歷巡檢路徑，獲取監(jiān)測點位置信息，并對監(jiān)測點姿態(tài)數(shù)據(jù)進行保存。

2.2 實時曲線分析及模式識別

實時曲線分析是通過設備溫度與設備運行負荷曲線分析設備的溫度變化，它可以判斷溫度波動是由負荷變化引起還是由于設備老化或運行中出現(xiàn)的故障引起。將智能機器人系統(tǒng)巡檢形成的設備溫度巡檢報告關(guān)聯(lián)到運行管理系統(tǒng)中，從而將機器人巡檢情況通過運行管理系統(tǒng)進行及時的存儲以實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢，提高了巡檢數(shù)據(jù)的管理水平。模式識別技術(shù)則是考慮到機器人運行及導航控制的精度限制，以及觀測距離的影響，在檢測中通過模式識別算法進行配合，更加有效地實現(xiàn)目標定位，增強數(shù)據(jù)檢測的精度，從而能夠及時掌握設備的運行情況。

2.3 自動充電技術(shù)

變電站智能巡檢機器人長時期在變電站中執(zhí)行巡檢任務，因此高質(zhì)量的電能是機器人穩(wěn)定工作的前提，巡檢機器人需具備自動充電功能。當前，智能巡檢機器人的供電主要使用蓄電池，但是由于一組蓄電池只能為機器人提供約3小時的工作電量，電池電量過低時必須再次進行充電。直接充電方式可能存在接觸不良出現(xiàn)充電失敗等情況。為此，可以通過無線電能傳輸技術(shù)實行機器人的自動充電。無線充電裝置組成主要包括3個部分，分別為交流電電源、能量變換模塊以及能量發(fā)射裝置。其中，交流電電源提供電能，從變電站以電纜導線引出。能量變換模塊實現(xiàn)了電能由交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，再由高頻直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，最后由能量發(fā)射裝置以高頻電磁場形式進行發(fā)射。巡檢機器人電源系統(tǒng)包括蓄電池系統(tǒng)及狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，蓄電池系統(tǒng)中的能量接收裝置通過耦合感應高頻電磁場而形成交流電，經(jīng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為直流電為蓄電池提供電能，從而實現(xiàn)了巡檢機器人穩(wěn)定的電能來源。電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)π铍姵氐那冯妷杭斑^充保護，發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，提高了供電的安全可靠性。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)是一個結(jié)構(gòu)非常復雜、對可靠性要求特別高的自動化系統(tǒng)，它運行的安全性與穩(wěn)定性將會關(guān)系到社會民生的安全，所以需要新材料以及新技術(shù)的支撐。智能機器人變電站巡檢系統(tǒng)具有先進科學的設計理念，擁有先進的技術(shù)條件，同時具有較強的抗電磁干擾能力，操作也非常簡單靈活，經(jīng)過變電現(xiàn)場的實際運行及檢測，巡視機器人系統(tǒng)能夠達到較好的運行效果，具有非常廣闊的推廣應用前景。

參考文獻

[1]毛琛琳，張功望，劉毅.智能機器人巡檢系統(tǒng)在變電站中的應用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2015，25（9）：30-32.

[2]張志飛.變電站機器人智能巡檢系統(tǒng)應用研究[D].北京：華北電力大學，2015.