傅利

（國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川 成都 610000）

對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行定期巡視，迅速獲取變電站電氣設(shè)備的狀態(tài)信息并及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的缺陷和隱患，是保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著機(jī)器人、圖像識(shí)別和導(dǎo)航等技術(shù)水平的提升，利用變電站智能巡檢機(jī)器人代替人工對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)是一種便捷、可靠和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。變電站智能巡檢機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人在固定場(chǎng)景下的應(yīng)用類型，機(jī)體一般搭載高清可見光攝像頭、紅外攝像頭和拾音裝置等傳感設(shè)備，用于輔助或代替工人完成設(shè)備的巡檢。使用機(jī)器人能夠完成高效率、大范圍、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的巡檢內(nèi)容，不僅能有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而能有效提高變電站運(yùn)維管理的智能化、自動(dòng)化水平。

一、變電站智能巡檢機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)

智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)在變電站的設(shè)備巡檢工作中廣泛運(yùn)用，保障了變電站設(shè)備安全運(yùn)行，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，減輕了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，在惡劣天氣和人員疲勞特殊時(shí)段的替代人工作業(yè)等方面具有較高的作用，得到基層單位的高度認(rèn)可。特別是紅外熱像巡檢和可見光表計(jì)巡檢功能最為實(shí)用。有效的解決了過去僅僅依靠人工巡檢存在的檢測(cè)質(zhì)量參差不齊、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、設(shè)備異常發(fā)現(xiàn)處理不及時(shí)等問題，有效提高了電網(wǎng)安全可靠性和減少了勞動(dòng)力投入。

（一）巡視頻次有保障

智能巡檢機(jī)器人巡視設(shè)備少受天氣、人員等因素制約，可按固定周期和路線，對(duì)預(yù)定的巡視點(diǎn)進(jìn)行可見光和紅外檢測(cè)，確保巡視點(diǎn)每次都能按時(shí)巡視到位。

（二）巡視質(zhì)量高

智能巡檢機(jī)器人可以對(duì)巡視點(diǎn)的儀表讀數(shù)進(jìn)行可見光拍照并識(shí)別，對(duì)越限的讀數(shù)自動(dòng)報(bào)警；對(duì)設(shè)備外觀進(jìn)行可見光拍照并遠(yuǎn)傳至有人值守場(chǎng)所；對(duì)瓷瓶破裂放電閃絡(luò)、滲漏油等進(jìn)行性缺陷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方人工識(shí)別定位；對(duì)設(shè)備易發(fā)熱部位進(jìn)行紅外檢測(cè)，并自動(dòng)判別溫度超限和報(bào)警。

（三）實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)別部位的不間斷巡視

如果設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，就可以讓智能巡檢機(jī)器人不間斷地對(duì)缺陷部位進(jìn)行監(jiān)控，一旦缺陷繼續(xù)發(fā)展就立即報(bào)警，提醒運(yùn)維人員進(jìn)行處置，人工巡視就很難做到這一點(diǎn)。

（四）可以在不適宜人員巡視的場(chǎng)所進(jìn)行巡視

因滅弧后SF6 氣體含有毒物質(zhì)，不適宜人員進(jìn)入，此時(shí)就可以讓智能巡檢機(jī)器人進(jìn)入故障區(qū)域拍照上傳，讓有關(guān)人員掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處置。

二、智能巡檢機(jī)器人在變電運(yùn)維工作中應(yīng)用存在的缺點(diǎn)與不足

通過對(duì)某供電公司10 站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，在設(shè)備巡檢、紅外測(cè)溫、操作檢位工作上的應(yīng)用指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)，量化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，并對(duì)該系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)與不足進(jìn)行了分析討論。

智能巡檢機(jī)器人巡檢內(nèi)容包括變電站戶外一次設(shè)備的外觀、聲音，溫度、油位、SF6 氣體密度、避雷器泄漏電流、指示等各類表計(jì)讀數(shù)，斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘的分合狀態(tài)、全部一次設(shè)備本體和接頭的紅外測(cè)溫等。巡檢系統(tǒng)借助后臺(tái)紅外專家分析系統(tǒng)、圖像識(shí)別技術(shù)、伺服技術(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類變電設(shè)備分合狀態(tài)、運(yùn)行監(jiān)視、實(shí)時(shí)感知、狀態(tài)評(píng)價(jià)、監(jiān)視預(yù)警和故障診斷功能。運(yùn)維人員在運(yùn)維站能遠(yuǎn)程瀏覽機(jī)器人的狀態(tài)及巡視結(jié)果，并能遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，開啟和設(shè)置巡檢任務(wù)，切實(shí)減輕了運(yùn)維人員巡檢工作量。

（一）巡視檢查功能

對(duì)于例行巡檢和紅外測(cè)溫工作，系統(tǒng)按照設(shè)置的時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)巡視任務(wù)，按照預(yù)設(shè)路線進(jìn)行巡視。巡檢數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)橋?qū)崟r(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)。系統(tǒng)通過圖像識(shí)別技術(shù)將成像自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，并與系統(tǒng)設(shè)置的告警值進(jìn)行比較，越限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)生成告警提示。特巡工作為運(yùn)維人員通過后臺(tái)設(shè)置手動(dòng)開啟，運(yùn)維人員設(shè)置特巡觀測(cè)點(diǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃巡檢路徑，系統(tǒng)自動(dòng)完成。

1.巡檢覆蓋率：巡檢覆蓋率是指智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)覆蓋人工例行巡檢和紅外測(cè)溫設(shè)備記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)的比率，是智能巡檢系統(tǒng)取代人工例行巡檢和紅外測(cè)溫工作的重要參考指標(biāo)。以下為某供電公司10 座變電站智能巡檢機(jī)器人覆蓋率情況：10 座變電站巡檢覆蓋率均達(dá)到99%以上。

2.圖像識(shí)別率：某供電公司10 座變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)從投運(yùn)至2020 年12 月份，共執(zhí)行例行巡檢任務(wù)1012 次、特殊巡視145 次。10 座變電站圖像識(shí)別率在89%至96%之間。

（二）特殊情況下的巡檢功能缺陷

①大雨時(shí)，密集雨滴會(huì)遮擋機(jī)器人超聲屏障，造成機(jī)器人停止原地，不能完成巡視任務(wù)。且表計(jì)表面覆蓋雨滴，影響機(jī)器人可見光成像效果。②大霧、霧霾時(shí)，能見度較低會(huì)嚴(yán)重影響智能機(jī)器人可見光成像效果，造成成像效果不佳、表計(jì)數(shù)據(jù)不能讀取。③冰雪天氣，地面敷冰易造成機(jī)器人行進(jìn)時(shí)滑離軌道，停止工作。④檢修時(shí)，由于圍欄遮擋機(jī)器人設(shè)定的巡視路線，目前機(jī)器人巡檢技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)遇到屏障重新規(guī)劃路線的要求，造成巡視區(qū)域內(nèi)有檢修任務(wù)時(shí)，不能啟動(dòng)該區(qū)域的例行巡檢任務(wù)。

（三）紅外測(cè)溫功能

某供電公司10 座變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)從投運(yùn)至2020 年12 月份，共執(zhí)行紅外測(cè)溫任務(wù)1012 次，發(fā)現(xiàn)并跟蹤缺陷21 項(xiàng)，與PMS2.0 系統(tǒng)登錄缺陷一致。10 座變電站紅外測(cè)溫識(shí)別率為100%。智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行紅外測(cè)溫工作實(shí)現(xiàn)了對(duì)每臺(tái)設(shè)備本體、接點(diǎn)、觸頭的定位觀測(cè)、定焦拍攝，確保了數(shù)據(jù)的識(shí)別率達(dá)到100%。較人工普測(cè)工作采用全站僅分區(qū)域掃射的工作方式，智能巡檢機(jī)器人數(shù)據(jù)采集更為精確、全面，并且建立了后臺(tái)趨勢(shì)分析，有利于輔助運(yùn)維人員跟蹤發(fā)熱點(diǎn)的在線分析和跟蹤觀測(cè)工作。

（四）對(duì)二次設(shè)備及直流系統(tǒng)巡檢功能

目前大多數(shù)已投入運(yùn)行的智能巡檢機(jī)器人基本能夠完成對(duì)站內(nèi)一次設(shè)備的全面巡檢，但由于站內(nèi)直流系統(tǒng)及二次設(shè)備多位于變電站獨(dú)立的小室或是主控樓內(nèi)，且室內(nèi)設(shè)備的門口均設(shè)置有防鼠擋板。這客觀上給巡檢機(jī)器人設(shè)置了“路障”，使之無法有效地對(duì)此類設(shè)備開展巡視檢查工作。然而，站內(nèi)直流系統(tǒng)及二次設(shè)備對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行同樣至關(guān)重要。因此，使巡檢機(jī)器人能夠有效發(fā)揮自主判斷，對(duì)二次設(shè)備與直流系統(tǒng)完成巡檢是必要的。

（五）表計(jì)位置不合理使巡檢數(shù)據(jù)存在偏差

變電站智能巡檢機(jī)器人通過搭載的高清攝像頭可以對(duì)壓力、油位、避雷器泄漏電流等表計(jì)進(jìn)行讀取，為運(yùn)維人員提供比較準(zhǔn)確的巡檢數(shù)據(jù)，但它仍存在弊端。

首先，有些壓力表、油位計(jì)相對(duì)于地面的位置過高、夾角過大，當(dāng)巡檢機(jī)器人行進(jìn)到固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)，機(jī)器人云臺(tái)攝像頭對(duì)目標(biāo)設(shè)備或表計(jì)亦有著相對(duì)較為固定的角度。不利于巡檢機(jī)器人的觀測(cè)。其次，針對(duì)人工巡視而設(shè)計(jì)的壓力表、油位計(jì)，客觀上也對(duì)機(jī)器人采集數(shù)據(jù)造成了影響。例如，有些壓力表隱藏于設(shè)備表面下部或是表計(jì)指針過小而不方便機(jī)器人采集數(shù)據(jù)。

（六）改進(jìn)措施

機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是探索一種全新的變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方式，以支撐并部分代替人工巡檢工作，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。就目前來說，要真正扮演起變電站設(shè)備巡檢工作的主角，還有很多工作要做。以下針對(duì)調(diào)研巡檢機(jī)器人應(yīng)用中存在的問題，提出方案優(yōu)化措施：

1.提升巡檢覆蓋率措施：增大設(shè)備柜門觀測(cè)窗，以滿足巡檢機(jī)器人要求，進(jìn)一步提升巡檢覆蓋率。

2.提升機(jī)器人夜間巡檢能力措施：機(jī)器人攝像頭自帶補(bǔ)光燈，滿足夜間巡檢要求。

3.提升圖像識(shí)別率措施：提升硬件配置水平，采用高清攝像機(jī)。

4.提升操作檢位速度措施：一是增加機(jī)器人巡視道路，設(shè)置便捷通道，減少機(jī)器人在切換觀測(cè)點(diǎn)和巡檢區(qū)域切換上的耗時(shí)。二是配置兩臺(tái)機(jī)器人分工協(xié)作：兩臺(tái)機(jī)器人分區(qū)協(xié)作方式，同時(shí)或交替巡檢的工作方式，將大大減少一臺(tái)機(jī)器人在切換觀測(cè)點(diǎn)和巡檢區(qū)域上的耗時(shí)。

5.提升對(duì)二次設(shè)備及直流系統(tǒng)巡檢措施：首先，對(duì)現(xiàn)有的保護(hù)室或主控室其中一個(gè)門進(jìn)行改造，改造成類似機(jī)器人充電室的自動(dòng)卷閘門，當(dāng)巡檢機(jī)器人靠近時(shí)可以自動(dòng)開門，進(jìn)入后自動(dòng)關(guān)門。從而也可以避免小動(dòng)物誤入室內(nèi)。其次，對(duì)于新建變電站在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮將機(jī)器人的充電室與保護(hù)室設(shè)置到一起，統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)巡檢路徑，從而順利解決其對(duì)室內(nèi)二次設(shè)備及直流系統(tǒng)的巡檢問題。

6.解決表計(jì)位置不合理使巡檢數(shù)據(jù)存在偏差措施：對(duì)位置偏高或設(shè)計(jì)存在缺陷的壓力表、油位計(jì)可以在設(shè)備周圍適當(dāng)?shù)奈恢梅胖梅垂忡R，應(yīng)用鏡面的反射原理，將表計(jì)“轉(zhuǎn)移”到適合觀測(cè)的位置，以兼顧人工觀測(cè)和巡檢機(jī)器人觀測(cè)兩種巡檢方式。

三、智能巡檢機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用

（一）發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱缺陷案例

2020 年3 月17 日，巡視人員將機(jī)器人放置在110kVA 變電站，并制定巡視計(jì)劃，按照計(jì)劃2020 年3 月17 日13：00 對(duì)變電站110kV 設(shè)備區(qū)域進(jìn)行全面巡視，2020 年3 月17 日13：55 智能巡檢機(jī)器人發(fā)現(xiàn)110kV 側(cè)B 線斷路器B 相靠母線側(cè)線夾發(fā)熱。

經(jīng)運(yùn)維人員觀察對(duì)比，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷這是一條一般發(fā)熱缺陷，于是將此缺陷上報(bào)至PMS 系統(tǒng)中。

通過此次機(jī)器人發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱的案例不難看出機(jī)器人紅外測(cè)溫準(zhǔn)確，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備缺陷情況。利用智能巡檢機(jī)器人開展無人值守變電站巡視工作，可以和人工巡視進(jìn)行互相補(bǔ)充，在一定程度上能夠提高巡視密度，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患具有十分積極的作用。

檢測(cè)相關(guān)信息：測(cè)試環(huán)境：溫度4.9℃相對(duì)濕度：11.6%白天晴風(fēng)速：1 級(jí)

（二）在日常運(yùn)維中的應(yīng)用

以某變電站的智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用為例，該變電站劃分任務(wù)區(qū)域4 個(gè)，每區(qū)域存在1 天的任務(wù)周期，白天的可見光任務(wù)包括計(jì)數(shù)器、避雷器泄露電流表、溫度表、油位計(jì)、SF6 壓力、開關(guān)刀閘分合位置，需同時(shí)留存可見光圖譜，夜晚的紅外任務(wù)共涉及12 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，包括刀閘類設(shè)備、開關(guān)類設(shè)備、接線、動(dòng)靜觸頭等，需同時(shí)留存可見光及紅外圖譜。在變電站日常運(yùn)維中，智能巡檢機(jī)器人能夠負(fù)責(zé)較為繁瑣的巡視工作，解放運(yùn)維人員，運(yùn)維工作的效率和質(zhì)量也能夠隨之實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升。

四、智能巡檢機(jī)器人在變電運(yùn)維工作中的應(yīng)用發(fā)展

智能巡檢機(jī)器人要能逐步替代人工巡檢，目前例巡、特巡任務(wù)已逐步移交智能巡檢機(jī)器人；待智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)進(jìn)一步完善和提升，將可全面接替人工巡檢任務(wù)，實(shí)現(xiàn)24h全站全設(shè)備安全巡檢，特別是在高溫、大負(fù)荷、和新投入設(shè)備運(yùn)行后以及大風(fēng)、霧天、冰雹、冰雪、雷雨后，巡視任務(wù)尤其繁重且環(huán)境惡劣，采用智能機(jī)器人巡檢可減輕巡視人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、并在惡劣天氣條件中代替運(yùn)行人員對(duì)部分設(shè)備完成巡檢工作。

（一）工作效率更高

目前，智能巡檢機(jī)器人兼具了讀取設(shè)備表計(jì)、油溫?cái)?shù)值，測(cè)量接線點(diǎn)溫度，分析異常，聲光報(bào)警等功能，能24h 全天候待命，無論白天黑夜，隨時(shí)在站內(nèi)巡檢。工作人員可以根據(jù)季節(jié)變化和用電負(fù)荷的峰值將變電站的巡檢任務(wù)數(shù)據(jù)錄入巡檢機(jī)器人系統(tǒng)中，機(jī)器人可以根據(jù)各個(gè)站的不同需求進(jìn)行定時(shí)的自動(dòng)巡視，也可以由后臺(tái)操作人員直接對(duì)它下達(dá)命令，對(duì)重點(diǎn)設(shè)備或可疑點(diǎn)進(jìn)行隨時(shí)巡視，而一旦巡視過程中出現(xiàn)了超過正常數(shù)值的可疑點(diǎn)，它還會(huì)通過聲光報(bào)警通知電腦前的監(jiān)控人員。

（二）運(yùn)維質(zhì)量更好

對(duì)一些影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)的非量化因素，如TV 油位、斷路器是否有氣體泄漏等，由巡檢人員主觀描述紀(jì)錄，描述語言隨人員不同而不同，對(duì)以后的故障分類和系統(tǒng)分析都增加了處理難度；對(duì)于一些量化的表計(jì)數(shù)據(jù)記錄也因?yàn)槿藛T不同而出現(xiàn)一定的偏差；采用智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的數(shù)字化處理，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和描述統(tǒng)一，從而提升了系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化水平。

五、結(jié)語

智能巡檢機(jī)器人是一種全新的巡檢方式和手段，在變電運(yùn)維工作中的應(yīng)用，有效的提高了巡檢的質(zhì)量和工作效率，提高了巡檢工作的安全性，減輕了運(yùn)維人員的工作負(fù)擔(dān)，因此，在實(shí)際工作中，我們要不斷的摸索和創(chuàng)新，對(duì)智能機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)進(jìn)行完善，從而能夠完全發(fā)揮出巡檢機(jī)器人的功能和作用，推動(dòng)變電系統(tǒng)運(yùn)行的智能化和現(xiàn)代化。