王挺

摘要：隨著國(guó)家科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。變電站自動(dòng)化水平也在不斷提高，無人值守的現(xiàn)狀也越來越普遍，而變電站作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，其安全性對(duì)人們的生產(chǎn)和生活都有著重要影響，需要加強(qiáng)對(duì)變電站巡檢。而傳統(tǒng)的巡檢方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代變電站的發(fā)展，隨著國(guó)家推廣力度的增加，智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛，機(jī)器人巡檢也是未來主要的巡檢方式。

關(guān)鍵詞：變電站;智能巡檢;機(jī)器人應(yīng)用

引言

變電站智能巡檢機(jī)器人有著廣泛的應(yīng)用前景，在我國(guó)已得到推廣應(yīng)用。研究分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的推廣應(yīng)用情況，以及當(dāng)前主流變電站巡檢機(jī)器人的技術(shù)路線。同時(shí)也分析了機(jī)器人在推廣應(yīng)用過程中，仍存在的問題和未來研究熱點(diǎn)，包括無線通信、網(wǎng)絡(luò)安全、智能識(shí)別等，并對(duì)當(dāng)前機(jī)器人研究熱點(diǎn)進(jìn)行了分析探討。

1關(guān)于智能變電站的概述

1.1智能變電站的基本內(nèi)容

智能變電站在建設(shè)的過程中采用的都是可靠、集成、環(huán)保、先進(jìn)的智能設(shè)備，同時(shí)它還要求通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化，智能變電站與普通變電站最大的不同就是，它能夠自動(dòng)地完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本的工作，在這個(gè)過程中，還可以對(duì)電網(wǎng)實(shí)施自動(dòng)控制、在線分析決策和自動(dòng)調(diào)節(jié)等高級(jí)功能。

1.2智能變電站建設(shè)的原因

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，電力體制不斷進(jìn)行深化改革，先進(jìn)的技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的建設(shè)越來越重要，也為智能化電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了保障。變電站是電網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此也是智能電網(wǎng)運(yùn)行中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)變電站進(jìn)行智能建設(shè)已經(jīng)是電力系統(tǒng)的工作重點(diǎn)。國(guó)外的智能變電站已經(jīng)有了較快的發(fā)展，并取得了相關(guān)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)應(yīng)積極吸取先進(jìn)的技術(shù)，以及國(guó)外建設(shè)中對(duì)我們有用的經(jīng)驗(yàn)來完善我國(guó)的電力系統(tǒng)。進(jìn)而使我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)更加發(fā)達(dá)，國(guó)民用電放心，國(guó)家資源得到節(jié)約，促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的步伐，為國(guó)家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。近些年來，我國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)入了嶄新階段，數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了變電站的智能化。

1.3智能變電站的優(yōu)勢(shì)

智能變電站在技術(shù)上有三大優(yōu)勢(shì)，首先，智能變電站對(duì)于低碳環(huán)保有著很大的作用，主要是智能變電站拋棄了傳統(tǒng)電纜，主要使用光纖電纜，在設(shè)備以及電纜上都降低了能源的消耗;其次，智能變電站具備很好的交互性，一方面智能變電站對(duì)電網(wǎng)的各種信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，另一方面它還可以對(duì)這些分析的結(jié)果進(jìn)行反饋;最后，可靠性是智能變電站的一個(gè)重要特點(diǎn)，在設(shè)備、傳送以及反饋等各方面都具有可靠性。

1.4智能變電站的技術(shù)特點(diǎn)及建設(shè)原則

智能變電站的系統(tǒng)主要由間隔層、站控層以及過程層構(gòu)成，內(nèi)部含有很多智能一次設(shè)備，另外順序控制可以實(shí)現(xiàn)智能化的高壓設(shè)備操作。智能變電站主要有四大建設(shè)原則，每個(gè)大原則內(nèi)部又含有很多小原則，首先，在智能變電站的建設(shè)過程中，相關(guān)人員應(yīng)該充分體現(xiàn)數(shù)字化的設(shè)計(jì)理念;其次，應(yīng)該在在電子式互感器和智能斷路器的應(yīng)用上體現(xiàn)一次設(shè)備智能化;再次，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三層兩網(wǎng)上體現(xiàn)二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化;最后，應(yīng)該建設(shè)集約化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的自動(dòng)化功能。

2變電站巡檢機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)最早研究變電站巡檢機(jī)器人的是山東省電力公司電力科學(xué)研究院和山東魯能智能技術(shù)有效公司，從1999年開始，我國(guó)便致力于變電站巡檢機(jī)器人的研究，直到2004年第一臺(tái)功能樣機(jī)出現(xiàn)，我國(guó)巡檢機(jī)器人開始起步，隨后由于我國(guó)綜合國(guó)力和各項(xiàng)技術(shù)的不斷提升，巡檢機(jī)器人的研究和應(yīng)用都得到了快速發(fā)展。目前，在變電站進(jìn)行巡檢的機(jī)器人主要有無軌機(jī)器人和有軌機(jī)器人兩種，而無軌機(jī)器人的使用范圍和應(yīng)用范圍相比有軌機(jī)器人更多，主要在室外使用。山東電科院和山東魯能智能技術(shù)有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的變電站智能巡檢機(jī)器人已在全國(guó)推廣應(yīng)用388臺(tái)，服務(wù)于29個(gè)省的500多個(gè)變電站，覆蓋110kV到1000kV電壓等級(jí)，很好的解決了機(jī)器人續(xù)航問題對(duì)巡檢的影響，并解決了特高壓對(duì)機(jī)器人通信方面的問題。而國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司共同研發(fā)的戶內(nèi)多維軌道式電力智能巡檢機(jī)器人，在強(qiáng)電磁干擾和空間不足的情況下也可以對(duì)變電站進(jìn)行巡檢。中科院沈陽自動(dòng)化研究所新研制成功的軌道式巡檢機(jī)器人，有效彌補(bǔ)了四驅(qū)底盤的無軌機(jī)器人不能在冰雪天進(jìn)行巡檢的情況，即使下雪，掛冰，機(jī)器人也可以進(jìn)行全天候巡檢。

3高級(jí)應(yīng)用

3.1巡檢機(jī)器人與VR技術(shù)結(jié)合

研究變電站智能巡檢機(jī)器人與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）仿真技術(shù)的融合協(xié)同，通過建立高精度的變電站可視化三維仿真模型，利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站的情景模擬，并在高精度的變電站三維仿真場(chǎng)景中置入模擬的巡檢機(jī)器人，詳見圖1。當(dāng)無人值守變電站中發(fā)生設(shè)備異常時(shí)，便可通過VR設(shè)備直接快速遙控巡檢機(jī)器人第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)。通過將變電站三維仿真環(huán)境中集成設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理與分析，使運(yùn)維人員能夠更加精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、真實(shí)、沉浸式地監(jiān)測(cè)變電站狀態(tài)和進(jìn)行事故異常處置，達(dá)到真正人機(jī)協(xié)同工作的目的，大大提升無人值守變電站的事故應(yīng)急響應(yīng)速度。

3.2巡檢機(jī)器人與SCADA系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

智能巡檢機(jī)器人與變電站SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)之間，可采用DL/T860協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，中間設(shè)置橫向加密裝置進(jìn)行安全隔離，以滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。通過巡檢機(jī)器人與變電站SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備遙控操作前后狀態(tài)的自動(dòng)校驗(yàn)以及重要遙信告警信號(hào)的狀態(tài)確認(rèn)。當(dāng)無人值守變電站SCADA系統(tǒng)發(fā)生斷路器SF6壓力告警、油壓低告警等重要遙信告警時(shí)，巡檢機(jī)器人可立即啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的臨時(shí)巡檢任務(wù)，自動(dòng)完成相應(yīng)告警信息的現(xiàn)場(chǎng)檢查，并將檢查結(jié)果以圖片和報(bào)告形式上傳遠(yuǎn)端后臺(tái)，為運(yùn)維人員的應(yīng)急處置提供可靠判據(jù)。巡檢機(jī)器人與SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)流程如圖2所示。

3.3巡檢機(jī)器人與PMS融合

巡檢機(jī)器人采用電力無線專網(wǎng)后，已滿足電網(wǎng)信息安全的要求，可通過SDK（軟件開發(fā)工具包）對(duì)接協(xié)議或API（應(yīng)用程序接口）將巡檢機(jī)器人與PMS進(jìn)行無縫對(duì)接。機(jī)器人的巡檢結(jié)果待人工確認(rèn)正確性后，以固定格式或標(biāo)準(zhǔn)字段自動(dòng)回傳至PMS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巡檢結(jié)果的自動(dòng)填報(bào)，減輕運(yùn)維人員的工作量。

結(jié)語

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，機(jī)器人替代人工已成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)器人將成為未來電網(wǎng)發(fā)展中不可或缺的角色。但現(xiàn)階段變電站智能巡檢機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中還存在各種軟、硬件方面的問題，通過在實(shí)際應(yīng)用中不斷總結(jié)、摸索，對(duì)智能巡檢機(jī)器人的導(dǎo)航方式、定位精度、路徑規(guī)劃算法、硬件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，提升巡檢機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的自適應(yīng)能力，提高其自主運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性、可靠性、精確性，為變電站的智能化運(yùn)維提供可靠的技術(shù)手段。

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