付淵

（貴陽(yáng)供電局，貴州貴陽(yáng) 550000）

變電站巡檢機(jī)器人巡檢路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)

付淵

（貴陽(yáng)供電局，貴州貴陽(yáng) 550000）

變電站巡檢機(jī)器人的工程應(yīng)用中，巡檢路線的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)。本文首先論述了變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)路線設(shè)計(jì)依據(jù)，既要滿足變電站室外設(shè)備的全面覆蓋和表計(jì)識(shí)別效果，又要綜合考慮機(jī)器人本體性能。最后結(jié)合500kV貴陽(yáng)變電站巡檢機(jī)器人的工程應(yīng)用，論述了優(yōu)化充電室位置保證巡檢時(shí)間合理分配的方法，以及提高220kV區(qū)域開(kāi)關(guān)設(shè)備分合識(shí)別效果、保證500kV區(qū)域設(shè)備多角度觀測(cè)、提高主變繞組油溫表和呼吸器觀測(cè)識(shí)別效果的優(yōu)化設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

變電站巡檢機(jī)器人 巡檢路線設(shè)計(jì) 巡檢點(diǎn)位

1 背景

采用變電站巡檢機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行巡檢，不但克服了人工巡檢存在的一些缺陷，還彌補(bǔ)了人工巡檢存在的不足之處，同時(shí)還適應(yīng)了智能變電站和無(wú)人值守變電站發(fā)展的實(shí)際需求，具有非常廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。在機(jī)器人巡檢變電站的工程應(yīng)用中，變電站巡檢機(jī)器人巡檢路線的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)，既要滿足變電站室外設(shè)備的全面覆蓋，又要綜合考慮機(jī)器人本體性能。本文結(jié)合變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)在貴陽(yáng)500kV變電站中的應(yīng)用，對(duì)機(jī)器人巡檢線路的設(shè)計(jì)中重要的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

2.1 站內(nèi)巡檢設(shè)備全面覆蓋

整個(gè)系統(tǒng)由變電站巡檢機(jī)器人、 本地監(jiān)控后臺(tái)、 遠(yuǎn)程集控后臺(tái)、 機(jī)器人充電室、 通信基站等部分組成， 能夠通過(guò)全自主或遙控模式進(jìn)行變電站巡檢作業(yè)或遠(yuǎn)程視頻巡視。 機(jī)器人檢測(cè)設(shè)備應(yīng)包含如下，主變壓器、電抗器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電容器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、設(shè)備區(qū)箱體、母線及絕緣子等，同時(shí)應(yīng)具備設(shè)備本體、套管和接頭的溫度可生成清晰的紅外測(cè)溫視頻圖像，設(shè)備外觀、表計(jì)指示、滲漏油等能夠生成清晰的可見(jiàn)光視頻圖像，油位、油溫、壓力等表計(jì)能夠智能識(shí)別表計(jì)油位或者讀數(shù)。

2.2 機(jī)器人性能參數(shù)

可見(jiàn)光攝像機(jī)上傳視頻分辨率不小于720x576，最小光學(xué)變焦倍數(shù)20倍；紅外熱成像儀具備自動(dòng)對(duì)焦功能，分辨率不低于320×240，紅外圖像為偽彩顯示、可顯示影像中溫度最高點(diǎn)位置及溫度值、具有熱圖數(shù)據(jù)。

3 巡檢路線設(shè)計(jì)

3.1 充電室位置設(shè)計(jì)

圖1 500kV貴陽(yáng)變電站

充電室是機(jī)器人的能源補(bǔ)充場(chǎng)所，在考慮充電室位置布置時(shí)，應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn)：（1）使充電室位于變電站的中間位置，機(jī)器人每次從充電室出發(fā)完成單個(gè)巡檢任務(wù)的巡視路程盡量接近，方便后期調(diào)試過(guò)程中對(duì)每個(gè)巡視任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃。（2）充電室應(yīng)避免位于母線正下方，一方面母線本身較強(qiáng)的負(fù)荷可能對(duì)無(wú)線通訊產(chǎn)生一定影響，另一方面在進(jìn)行充電室安裝過(guò)程中對(duì)還要額外注意施工設(shè)備與母線的安全距離，為充電室的安裝徒增風(fēng)險(xiǎn)。（3）不應(yīng)安裝在變電站設(shè)備預(yù)留空間附近，主要是為了避免與變電站后期設(shè)備維修以及變電站改建和擴(kuò)建產(chǎn)生干涉。

3.2 軌道和任務(wù)路線設(shè)計(jì)

軌道是機(jī)器人的導(dǎo)航方式，決定著變電站巡檢機(jī)器人在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的活動(dòng)范圍，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾點(diǎn)：（1）確保站內(nèi)一次設(shè)備的全面覆蓋，并選擇距離設(shè)備較近的一側(cè)道路進(jìn)行。（2）針對(duì)站內(nèi)主道路和電纜蓋板要選擇合適的軌道的形式來(lái)滿足機(jī)器人運(yùn)行。針對(duì)混凝土澆筑道路和瀝青道路要選擇合適的施工方式確保機(jī)器人軌道在機(jī)器人運(yùn)行期間的導(dǎo)航穩(wěn)定性。（3）避免與站內(nèi)主道路上排水蓋板等道路設(shè)施產(chǎn)生干涉，避免規(guī)劃新修的輔助道路與站內(nèi)消防設(shè)施的正常取用發(fā)生沖突，注意規(guī)避設(shè)備區(qū)域分隔柵欄以及不可損壞站內(nèi)綠化。（4）出于機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定性考慮，軌道要與低抗等強(qiáng)電磁設(shè)備預(yù)留一定的安全距離，確保設(shè)備電磁干擾在機(jī)器人自動(dòng)巡視時(shí)不產(chǎn)生影響。（5）能從巡檢路徑（包括蓋板）360°觀測(cè)設(shè)備間隔各檢測(cè)點(diǎn)。

3.3 巡檢點(diǎn)設(shè)計(jì)

（1）按照巡檢路線方向，機(jī)器人巡檢?？奎c(diǎn)應(yīng)該保證正面拍攝目標(biāo)設(shè)備，且拍攝圖片背景盡量簡(jiǎn)單。（2）每條軌道的巡檢點(diǎn)應(yīng)該統(tǒng)一放置在軌道同一側(cè)。便于后期規(guī)劃?rùn)C(jī)器人任務(wù)時(shí)不必往返于同一條道路。（3）設(shè)計(jì)巡檢點(diǎn)時(shí)應(yīng)依據(jù)整體任務(wù)路線確定，盡量實(shí)現(xiàn)機(jī)器人蛇形路線穿梭于設(shè)備之間，同一條道路盡量不走往返，減少機(jī)器人行走路程。根據(jù)總體任務(wù)路線確定每條道路的巡檢點(diǎn)處于道路的一側(cè)。（4）紅外巡檢點(diǎn)應(yīng)盡量減少云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)距離并保證較多的覆蓋設(shè)備，如果與臨近的可見(jiàn)光巡檢點(diǎn)運(yùn)行距離不大于50cm時(shí)可以考慮與可見(jiàn)光巡檢點(diǎn)合并，但前提是可以覆蓋需要測(cè)溫的一次設(shè)備，且待測(cè)設(shè)備與機(jī)器人之間無(wú)障礙物遮擋。（5）可見(jiàn)光巡檢點(diǎn)應(yīng)盡量保證正對(duì)巡檢表計(jì)，確保表計(jì)與巡檢機(jī)器人之間沒(méi)有其他設(shè)備遮擋。在可以清楚看到表計(jì)的前提下要考慮拍攝表計(jì)時(shí)的仰角，盡量減小仰角便于提高識(shí)別準(zhǔn)確率。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

500kV貴陽(yáng)變電站位于距貴陽(yáng)市區(qū)28公里的白云區(qū)沙文鄉(xiāng)，海拔1300余米，占地150余畝，是我國(guó)西南地區(qū)第一座500千伏變電站?，F(xiàn)已投運(yùn)兩組容量為50萬(wàn)千伏安和75萬(wàn)千伏安的主變壓器，五回500KV出線，十二回220kV出線，出線采用直饋線輻射方式。遵循上節(jié)論述的原則，設(shè)計(jì)巡檢路線如圖1所示。

（1）充電室布置在主控樓一側(cè)，使每個(gè)電壓等級(jí)區(qū)域的巡檢時(shí)間近似。保證機(jī)器人充電和巡檢時(shí)間合理分配，滿足每天全面巡檢的要求。（2）220kV區(qū)域軌道布置在電纜蓋板上，對(duì)220kV隔離開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行分合識(shí)別。（3）500kV區(qū)域每一串兩條軌道覆蓋三相，優(yōu)化了開(kāi)關(guān)壓力、CT油位的讀取，完善設(shè)備接線板的多方位觀測(cè)。（4）主變四周進(jìn)行了巡檢軌道的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了主變滲漏油，繞組油溫表的觀測(cè)。

付淵（1981—），男，貴州貴陽(yáng)人，職稱(chēng)：技師、助理工程師，崗位：生產(chǎn)設(shè)備管理部變電運(yùn)行專(zhuān)責(zé)，工作單位：貴陽(yáng)供電局，研究方向：變電運(yùn)行管理和基于智能機(jī)器人的設(shè)備巡視。