劉 樂

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000）

1 智能巡檢機(jī)器人概述

智能巡檢機(jī)器人是以自主或遙控的方式，在無人值守的環(huán)境中，完成對(duì)設(shè)備進(jìn)行紅外溫度監(jiān)測(cè)和儀表油位的圖像識(shí)別等任務(wù)，替代人工完成巡檢中遇到的繁、難、險(xiǎn)和重復(fù)性的工作，可用于室外、室內(nèi)以及電力廊道巡檢，其中以室外巡檢為主。智能巡檢機(jī)器人在變電站運(yùn)維管理中的廣泛應(yīng)用，極大的降低巡維人員工作負(fù)荷，提高設(shè)備巡檢工作效率和工作質(zhì)量。

2 智能巡檢機(jī)器人的主要功能

智能巡檢機(jī)器人具有高清視頻監(jiān)控、智能表計(jì)識(shí)別、紅外測(cè)溫、歷史數(shù)據(jù)查詢、智能巡檢等功能，其中巡檢、紅外測(cè)溫、表計(jì)識(shí)別是其主要功能。

2.1 智能巡檢功能

智能巡檢機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)能夠在設(shè)備投入使用后、維修改造、嚴(yán)重缺陷、過載或負(fù)載異常，以及雷雨天氣等特殊工作條件下，代替巡檢人員進(jìn)行輔助巡檢工作，如全面巡視、特殊巡視、風(fēng)險(xiǎn)管控巡視等，提升巡檢工作的安全性。

2.2 紅外測(cè)溫功能

在智能巡檢機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)中一般都配備在線式紅外熱成像儀，通過機(jī)器人位置集成，從多角度對(duì)全站的一次設(shè)備本體和接頭實(shí)現(xiàn)集成溫度掃描，采集相應(yīng)的紅外熱圖及溫度數(shù)據(jù)，從紅外熱圖中提取溫度信息，自動(dòng)追蹤測(cè)量全屏最高溫、點(diǎn)溫度以及區(qū)域溫度等，通過對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和評(píng)價(jià)，自動(dòng)診斷出一次設(shè)備本體和接頭過熱問題，并發(fā)出報(bào)警信息。

2.3 智能表計(jì)識(shí)別功能

智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的智能表計(jì)識(shí)別功能通過代替人工操作，自動(dòng)讀取指避雷器表、形成類油位表、SF6壓力表、套管油位、閘刀分合狀態(tài)以及分合閘知識(shí)等儀器型號(hào)。還可通過現(xiàn)場(chǎng)拍攝圖像進(jìn)行圖像處理識(shí)別，通過比較每次訪問的數(shù)據(jù)對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，并發(fā)出異常報(bào)警，避免出現(xiàn)嚴(yán)重問題。

3 應(yīng)用實(shí)踐

某變電站系統(tǒng)是由500 kV、220 kV、35 kV 電壓組成，在日常巡檢工作中以人工巡檢為主，因此經(jīng)常出現(xiàn)無法及時(shí)跟蹤及保存巡檢結(jié)果；巡檢任務(wù)重；設(shè)備漏巡、缺陷誤判造成事故隱患等各種問題，嚴(yán)重影響變電站運(yùn)維管理工作質(zhì)量。為改變運(yùn)維管理現(xiàn)狀，該變電站在站內(nèi)應(yīng)用了智能巡檢機(jī)器人，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.1 變電站運(yùn)維管理應(yīng)用分析

3.1.1 單站模式

在該變電站中，智能巡檢機(jī)器人在單站模式中應(yīng)用主要有可見光巡視如圖1 所示、紅外測(cè)溫巡視如圖2 所示兩種類型，正常白天巡視高清表計(jì)為可見光巡視，晚上進(jìn)行紅外測(cè)溫巡視。主要有紅外測(cè)溫巡視、SF6表計(jì)巡視、油位讀數(shù)巡視、刀閘分合判斷巡視、全面巡視等5 種巡檢模式。在機(jī)器人投入使用前期，每三次巡視工作由機(jī)器人執(zhí)行一次工作，待機(jī)器人巡視誤差值穩(wěn)定后轉(zhuǎn)由機(jī)器人多次巡檢，每周人工復(fù)查一次，輔助運(yùn)維人員巡視，優(yōu)化工作時(shí)間、提高工作效率。

圖1 可見光巡視

圖2 紅外測(cè)溫巡視

智能巡檢機(jī)器人在單站模式應(yīng)用及運(yùn)維管理中，首先應(yīng)建立實(shí)際巡檢過程中的海量圖像收集監(jiān)理模板庫、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模型、通用匹配模型，然后利用智能表計(jì)識(shí)別功能，對(duì)避雷器表、形成類油位表、SF6壓力表、套管油位、閘刀分合狀態(tài)以及分合閘知識(shí)等表計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、二次識(shí)別、判斷等，表計(jì)識(shí)別過程如圖3所示。

圖3 表計(jì)識(shí)別過程

智能巡檢機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后，通過計(jì)算，對(duì)異常數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警信息，輸出正常數(shù)據(jù)，以提升數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確率。

以一次紅外測(cè)溫為例，于2022 年02 月07 日采用紅外熱成像儀對(duì)該變電站220 kV1-5M 分段5M 側(cè)20155刀閘C相T型接頭2設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫，測(cè)得20:33:10—20:46:41 時(shí)間段接頭溫度在19.6700～21.6300 ℃之間，溫度均正常，故該接頭設(shè)備并未出現(xiàn)過熱問題。

3.1.2 集控模式

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：集控模式下，智能巡檢機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)功能：集控模式下，智能巡檢機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)功能主要分為配置中心、數(shù)據(jù)中心、任務(wù)中心3 大模塊。其中配置中心主要負(fù)責(zé)用戶管理、角色管理、站點(diǎn)配置、機(jī)器人臺(tái)賬、操作日志等，具有保密性、完整性以及可獲得性，用戶及角色管理如圖5 所示；數(shù)據(jù)中心主要是進(jìn)行任務(wù)和設(shè)備數(shù)據(jù)瀏覽、設(shè)備告警、缺陷管理、對(duì)比分析、對(duì)比分析、二次識(shí)別以及機(jī)器人告警等，設(shè)備告警如圖6所示，任務(wù)中心主要是進(jìn)行任務(wù)制定、展示以及統(tǒng)計(jì)。

圖5 用戶及角色管理

圖6 設(shè)備告警

二次識(shí)別：指針表、油位表等，基于規(guī)則推理的表計(jì)識(shí)別，基于高精度定位方法，可在表頭區(qū)域精細(xì)化的識(shí)別指針、條紋等表計(jì)讀數(shù)，同時(shí)也提供了指針識(shí)別置信度，實(shí)現(xiàn)指針讀數(shù)的高精度識(shí)別和高可靠的識(shí)別置信度輸出。數(shù)字表、刀閘、分合等，分類狀態(tài)識(shí)別問題，基于海量變電站巡檢大數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有高泛化能力的表計(jì)高精度的狀態(tài)識(shí)別，同時(shí)提供高可靠性的概率化置信度輸出。

站端巡檢數(shù)據(jù)審核流程：任務(wù)下發(fā) 數(shù)據(jù)審核缺陷管理 統(tǒng)計(jì)分析。其中，任務(wù)下發(fā)包括了任務(wù)制定、執(zhí)行；數(shù)據(jù)審核是對(duì)站端數(shù)據(jù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、設(shè)備告警進(jìn)行審核；缺陷管理是對(duì)缺陷審核和跟蹤；統(tǒng)計(jì)分析是對(duì)設(shè)備告警和設(shè)備缺陷進(jìn)行總覽，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2 應(yīng)用效果分析

在變電站運(yùn)維管理中，通過應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人，在提高巡檢頻次、減少人員工作負(fù)荷、提高工作安全性和巡檢工作質(zhì)量等方面取得了重大進(jìn)展。其應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在這幾個(gè)方面：（1）提高巡檢頻次。在500 kV 變電中，人工巡檢頻次為每7 天巡檢一次，應(yīng)用機(jī)器人后，巡檢頻次為一天巡檢一次，巡檢頻次提高了7 倍。（2）減少人員工作負(fù)荷。人工巡檢耗時(shí)9 h，加上錄入系統(tǒng)1 h，運(yùn)維人員必須進(jìn)行大約10 h的操作，而應(yīng)用機(jī)器人后，巡檢工作由機(jī)器人代替完成，人工僅須對(duì)異常數(shù)據(jù)核實(shí)，大大減少了運(yùn)維人員的工作量，使運(yùn)維人員可以在設(shè)備維護(hù)以及其他工作上投入更多的經(jīng)理，在一定程度上也節(jié)約了電網(wǎng)企業(yè)的勞動(dòng)力成本。（3）提高工作安全性。運(yùn)維人員在高電壓、高磁場(chǎng)環(huán)境及惡劣氣象環(huán)境下進(jìn)行巡檢工作存在較大風(fēng)險(xiǎn)，而應(yīng)用機(jī)器人后，由機(jī)器人巡檢代替人工巡檢，運(yùn)維人員只須做好應(yīng)急指揮工作，大大提高了巡檢工作的安全性。（4）提高巡檢工作質(zhì)量。人工巡檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且巡檢質(zhì)量受運(yùn)維人員的生理狀態(tài)、心理素質(zhì)、工作經(jīng)驗(yàn)、技能水平等影響，而機(jī)器人巡檢，由機(jī)器人代替人工，提高質(zhì)量表計(jì)圖片與識(shí)別數(shù)據(jù)可追溯，提高設(shè)備檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的效率和準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

變電站運(yùn)維管理質(zhì)量在電網(wǎng)運(yùn)行中有著極其重要的地位。在傳統(tǒng)的運(yùn)維管理中，巡檢工作均是由人工完成，工作量大，不僅需要大量人工成本，還存在較大風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)維管理質(zhì)量難以保證。為此，本文通過了解智能巡檢機(jī)器人的主要功能，對(duì)其在變電站單站模式和集控模式運(yùn)維管理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，提升變電站運(yùn)維管理質(zhì)量，保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。