謝旭琛，陳曉鵬，石基，佘文錦

（廣東電網(wǎng)有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 516001）

對變電站電氣設備的運行狀況進行定期巡檢，是確保變電站安全穩(wěn)定運行、保證電力供應穩(wěn)定性的關鍵。采用巡檢機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢模式，實現(xiàn)變電站電氣設備運行的自動化巡檢，以減少傳統(tǒng)人工巡檢的各種問題因素，對確保變電站電氣設備的安全穩(wěn)定運行甚至推進國家智能電網(wǎng)建設都有著十分積極的作用和意義。

1 變電站巡檢機器人的系統(tǒng)組成與結構分析

變電站巡檢機器人采用客戶端與服務器連接的系統(tǒng)模式，其中客戶端通過與主控室的計算機服務器進行連接，以實現(xiàn)對巡檢設備以及巡檢機器人動作的控制。其中，主控制室中服務器對機器人動作的控制是依靠機器人自身攜帶的計算機來實現(xiàn)，控制內容包括機器人的運動系統(tǒng)、導航定位以及數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)?。總之，變電站巡檢機器人的系統(tǒng)結構中，服務器是實現(xiàn)其運行保障的核心部分，而客戶端與服務器之間的通信傳輸，是通過無線網(wǎng)絡連接的形式來實現(xiàn)，并且無線網(wǎng)絡在實現(xiàn)客戶端與服務器之間數(shù)據(jù)通信與傳輸中，需要具備較高的帶寬與通信連接的實時性特點，并且其抗干擾能力與可靠性均比較高。如圖1所示，即為變電站巡檢機器人的系統(tǒng)網(wǎng)絡連接拓撲結構圖。

圖1 變電站巡檢機器人網(wǎng)絡連接拓撲結構示意圖

根據(jù)變電站巡檢機器人的網(wǎng)絡連接拓撲結構，結合變電站巡檢機器人的系統(tǒng)功能與作用可見，其系統(tǒng)組成一般由變電站控制中心、現(xiàn)場巡檢機器人、無線網(wǎng)絡3部分組成。其中，變電站控制中心與現(xiàn)場巡檢機器人結構中所包含的功能模塊與應用的技術形式均比較復雜。

2 關鍵技術分析

根據(jù)上述對變電站巡檢機器人系統(tǒng)結構與網(wǎng)絡連接組成的分析可見，在變電站巡檢工作中，巡檢機器人通過按照制定的巡檢線路，對監(jiān)測點的電氣設備進行巡檢，并將巡檢數(shù)據(jù)向主控制室傳輸，以完成對變電站電氣設備運行狀態(tài)的掌握和及時維護管理等，從而保障變電站的安全可靠性運行。其中，巡檢機器人在監(jiān)測點進行巡檢所采用的方式主要以視頻檢測與紅外檢測為主，而機器人按照制定線路進行行走中，以自主行走與遠程的人工控制兩種方式為主，從而對其行走路線與制定路線之間的安全性與可靠性進行保障，并且能夠根據(jù)其行走狀態(tài)，在故障或異常情況下進行合理地處理與解決。此外，在機器人巡檢過程中，主控制室的操作人員能夠通過操作實現(xiàn)對機器人巡檢設備的遠程控制。由此可見，變電站巡檢機器人系統(tǒng)設計中所應用到的關鍵技術，主要以巡檢機器人自身所帶的控制技術以及對變電站檢測電氣設備的自動定位技術、巡檢機器人遠程監(jiān)控與遙控操作技術等。而巡檢機器人自身所帶控制技術中以導航技術為核心，它對巡檢機器人按照制定路線進行巡檢并實現(xiàn)獲取變電站電氣設備監(jiān)測點中的各種數(shù)據(jù)信息有著非常重要的作用。其中，巡檢機器人在按照制定路線行走以進行巡檢的過程中，有直線行走和轉彎的兩種情況，都需要通過導航控制來實現(xiàn)。

2.1 機器人本體控制技術

首先，機器人本體控制的實現(xiàn)，需要通過磁導航以及RFID定位、多傳感器融合等先進技術設備與系統(tǒng)設計應用，通過在變電站地面進行磁條安裝，與攝像頭聯(lián)合實現(xiàn)機器人本體的導航控制，并且在該系統(tǒng)的技術應用中，為實現(xiàn)機器人所處位置的確定，需要在其巡檢路線的相應間隔距離之間進行RFID標簽設置，以通過機器人本體控制系統(tǒng)中的讀寫器去實現(xiàn)RFID標簽的讀取，對其定位進行確定和控制，從而實現(xiàn)以機器人的導航定位進行機器人本體的控制。圖2為機器人本體控制系統(tǒng)的技術方案示意圖。

圖2 變電站巡檢機器人本體控制技術方案示意圖

此外，機器人本體控制中還包括對機器人直線行走以及轉彎、停車等行走狀態(tài)的控制，以結合機器人不同狀態(tài)進行不同的控制來實現(xiàn)。其中，對機器人直線行走的控制設計是以內外控制結合的形式來實現(xiàn)，以內環(huán)控制為主，通過外環(huán)輔助控制作用，對機器人直線移動以及直線移動下前進的方向進行校正控制實現(xiàn)。內環(huán)控制在進行機器人直線移動控制中，是結合機器人小車的兩輪速度差在進行PID計算以及速度校正下，對其直線行走狀態(tài)進行保障。機器人直線行走過程中，一旦小車兩輪速度出現(xiàn)偏差，就會通過控制系統(tǒng)對其具體偏差參數(shù)進行計算，并通過調整其輪子的驅動轉速，實現(xiàn)其直線行走控制。而外環(huán)控制在實現(xiàn)機器人小車前進方向的校正中，通過在機器人的前端進行磁傳感器的安裝與磁釘位置變化，對移動機器人的位置進行準確定位確認，在出現(xiàn)偏差情況下，通過控制程序計算偏差，調整小車兩輪驅動電機的轉速以及方向，以實現(xiàn)機器人前進方向的校正和控制。最后，機器人行走中轉彎控制是以原地直角轉彎的方式去實現(xiàn)，見圖3。

2.2 變電站電氣設備自動定位技術

變電站巡檢機器人中，實現(xiàn)變電站電氣設備自動定位的設計，是RFID技術，它作為一種廣泛應用的新型自動識別技術，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的設計應用與作用優(yōu)勢尤為顯著。通過RFID標簽進行相應格式的數(shù)據(jù)存放，在構建標簽ID與數(shù)據(jù)關系的基礎上，通過RFID讀寫器進行標簽信息讀取，以實現(xiàn)有關信息獲取，為控制命令下達以及控制實施提供依據(jù)。值得注意的是，由于RFID標簽在變電站電氣設備自動定位的應用中，其成本相對較高，因此可以通過RFID標簽實現(xiàn)監(jiān)測點標識，以減少其應用數(shù)量，再通過機器人本體的RFID讀卡器，對標識監(jiān)測點的RFID標簽信息讀取進行判斷，并實現(xiàn)變電站電氣設備監(jiān)測點以及關聯(lián)電氣設備的識別定位。

2.3 巡檢機器人遠程監(jiān)控與遙控操作技術

變電站巡檢機器人的遠程監(jiān)控與遙控操作主要包含遠程通信、視頻顯示與控制、機器人本體運動控制3大部分。機器人巡檢運行中，通過自身配備的紅外攝像儀、可見光攝像機等裝置，運用自主控制和遙控可實現(xiàn)對變電站電氣設備的巡檢，以及時發(fā)現(xiàn)電氣設備運行故障及隱患，并提供相應的數(shù)據(jù)支持，為設備維護提供依據(jù)。圖4為巡檢機器人遠程監(jiān)控與遙控操作的通信技術。

圖3 巡檢機器人轉彎控制技術方案

圖4 巡檢機器人遠程監(jiān)控與遙控操作的通信技術

3 結語

總之，變電站巡檢機器人的應用技術研究，有利于促進變電站巡檢機器人關鍵技術在其系統(tǒng)設計中的實現(xiàn)，從而推動巡檢機器人的推廣應用，對變電站運行維護自動化與信息化建設和提升有著積極的作用與意義。

參考文獻：

[1]錢平,徐街明,張永,等.變電站巡檢機器人監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)技術與應用功能設計[J].電力信息與通信技術,2017,15(12):19-24.

[2]蔡煥青,邵瑰瑋,胡霽,等.變電站巡檢機器人應用現(xiàn)狀和主要性能指標分析[J].電測與儀表,2017,54(14):117-123.

[3]楊旭東,黃玉柱,李繼剛,等.變電站巡檢機器人研究現(xiàn)狀綜述[J].山東電力技術,2015,42(01):30-34.