国网四川省电力公司检修公司西昌运维分部 四川西昌 615000
摘要：变电站设备具有其独特的特点，通常情况下，它都处于长期运行状态，为了能够使得电气设备的稳定安全运行有足够保证，而且对于设备的隐患和缺陷及时发现，这就需要现场运行人员对于现场的设备应该进行定期或者不定期的巡视检查工作，或者是通过红外线测试手段来监控设备的实时状态。随着科技的不断发展，智能机器人在变电站当中得到了应用，并发挥了积极作用。基于此，应该首先论述了智能机器人的应用现状，接着分析了智能机器人存在的问题，并探讨了机器人的未来发展，从而为智能机器人在变电站当中的应用研究提供参考。
关键词：变电站；智能机器人；应用
1 引言
变电设备巡逻是对变电站稳定运行进行保障的重要措施。当前情况来看，通常都是运行人员现场来开展变电设备巡检工作，但是人工巡视存在着相对比较多的问题，比如说管理成本相对比较高、劳动程度大、检测质量分散以及人为因素相对比较多等等。而将智能巡检机器人应用到变电站当中都能够将运行人员平时所进行的红外测温、日常巡视以及检查设备状态等相关的工作进行替代，从而将设备巡视工作的信息和无纸化得以真正实现，将设备巡视的质量得以显著的提升，同时还能够提升变电站智能化水平，这样就能够为变电站当中无人值守提供坚实的基础。
2 智能机器人应用现状
在我国，1999年山东省电力科学研究院以及鲁能智能技术有限公司是对变电站巡检机器人进行最早的研究，并于2002年进行了相关研究实验室的组建。2004年，第一台功能样机得以成功的研制，后来在多方项目的支持下，一系列变电站巡检机器人得以研制出来。通过多传感器融合的定位导航、机械可靠性设计以及非接触检测等技术的综合应用，从而实现了在变电站室外环境当中，机器人的自主运行，对于机器人系统软件进行了更加深入的开发，从而将设备热缺陷分析预警、仪表移动读数、异常状态报警、断路器开合状态识别以及设备外观异常等功能得以真正的实现，第一次在世界上将变电站中机器人的自主巡检以及应用进行了一定程度的推广，将变电站巡检的智能化以及自动化水平显著提升。沈阳自动化研究院于2012年研制出了轨道式变电站巡检机器人，这种机器人在相对比较寒冷的天气当中也能够进行全天候的巡检工作。在同年，郑州110 kV牛砦变电站将慧拓变电站智能巡检机器投入到运行当中，这一机器人能够视频分析仪表以及开关等等，同时对于变电站的预警以及运行状态能够自动进行判断。随后，重庆大学同市电力公司进行变电站巡检机器人的联合研制，并将其制成功在巴南500 kV 变电站试运行，能够将自助运行以及远程监控得以实现。2014年，瑞安变电站当中投运了训练机器人。在我国，随着电力机器人市场的不断打开，研制变电站巡检机器人的厂家在逐渐增多，这对于变电站巡检机器人所使用技术的快速发展起到了很大的推动作用。
在国外，在上个世纪八十年代，东京电力公司以及三菱就开始对500 kV变电站巡检机器人进行了相对应的联合研发，这种机器人在路面轨道行驶的基础上，通过图像采集设备以及必要的辅助设备，能够对于变电站当中的信息进行实时的自动获取，另外，魁北克水电站研制的变电站巡检机器人同样进行了可见光图像采集系统以及红外热像仪的搭载，在多个Hydro-Quebec变电站当中运行，从而将实时控制机器人得以实现。除此之外，巴西圣保罗大学进行了站内热点监测的移动巡检机器人的相关研制。它带有红外热像仪，在站内利用架起的高空行走轨道进行必要的移动。
3 智能机器人目前存在的问题
作为一种新型的巡检方式，变电站巡检机器人的应用前景十分广阔，但是由于我国在这一方面的研制时间比较短，当前对于一些技术的应用还需要进一步的完善。
3.1 抗强电磁干扰能力较弱
变电站的电晕放电现象会随着空气当中杂质以及水分的增加而加重，并且在细雨或者是大雾天气中也会加重，如果机器人车载通信系统同电晕放电源之间的间距以及频率比较接近，这个时候就会产生电磁干扰的现象，从而造成回传图片模糊或者是中断通信问题。另外，还有可能存在机器人对于指定的巡检任务不能完成的现象，或者是降低巡检质量。
3.2 仪表识别能力有待提升
机器人需要对多个数据进行识别，比如说主变压器的油位和温度、仪表读数、避雷器泄漏电流以及机构液压等等。从实际情况来看，由于受到设备光线以及停靠位置的影响，在识别仪表数据方面还有待于进一步提升，特别是新建变电站在前期设计过程中未考虑到机器人的使用，造成表计朝向不便于机器人识别，巡视通道不便于机器人的使用。
3.3 不具有检查设备外表缺陷功能
在变电站当中，设备渗漏油以及瓷瓶有裂纹现象是一种相对比较常见的缺陷，但是就当前的实际而言，巡检机器人对于这类信息却不能够进行判别，仅能对设备气室SF6压力告警及设备温度进行监测。
3.4 部分设备的巡视工作受场地限制
就目前来说，轮式驱动是我国当前训练机器人的主要使用形式，要想让它行驶就应该在平坦的路面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行规划设计当中，由于大部分变电站并没有进行机器人巡检通道的设置，有一部分巡视工作就会受到变电站当中所具有条件的限制，比如说避雷器同墙之间的距离非常近，造成机器人不能够通过，在楼上进行保护设备的安装，机器人不能跨越楼梯等等，在这些情况下都不能够很好的发挥机器人所具有的作用。
4 智能机器人未来发展探讨
在变电站当中，智能机器人以其众多的优点而具有相对比较广阔的应用前景，对其进行更加深入的探讨和研究是十分必要的，通过对于当前的研究来看，智能机器人未来发展趋势主要表现在以下方面：
（1）网络版智能巡检机器人系统的研发。当前的智能巡检机器人仅支持单机运行模式，变电站在调控一体运行模式背景下，已经将无人值班得以实现，此时单机版变电站无法进行有效的推广应用，限制了实际的应用，同时对于一些问题也不能够进行有效的解决。
（2）机器人防走空技术研发。当前的机器人在行走时对于坑道以及道路积水等相关的情况不能够有效识别，机器人一旦走空，就很有可能掉进沟里或者是涉水问题，为此这一技术必须要实现。
（3）对于巡检机器人的兼容性进一步完善。在变电站当中，各类辅助系统不断应用，比如说，安防系统、水浸监测、视频系统以及温湿度检测系统等等，系统应该具有接入这些系统的功能，从而提升应用水平。
（4）将机器人的行进速度进行必要的提升。当前机器人最大的运行速度是1.5m/s，这一速度值对于遥控操作效率方面就会产生影响，使其工作效率降低。为此，在今后的研究过程当中应该采取有效策略提升器速度。
（5）机器人本体当中进行双向摄像头的增设。就当前来看，机器人只进行了安装红外探测头以及单向可见光，即便其能够进行360°旋转，但是不能进行旋转进行数据的采集，这样就会增加等待时间，造成不必要的耗时问题。通过增设相关的设备以后，就能够将机器人巡视效率显著增加，更好的满足实际的需求。
（6）识别异物入侵判别。机器人通过自身系统来进行图像的实时采集，然后在进行定点模板的设置，在模板图片上进行特征点的采集，然后通过匹配来对外观的异常进行相对应的判别，进而给出相对应的报警信号。
（7）判别设备外观状态。在变电站当中，常常会存在着硅胶变色以及渗漏油等相关的问题，如果对于这些问题在实际当中由于巡视周期的影响而不能够及时的发现。在巡视设备过程当中，机器人通过自身的设置能够对指定设备进行抓拍照片，然后像所得到的相片向后台进行传输并对其分析，从而对于缺陷进行辨别，进而给出报警信号。
（8）判别异常声音。运行人员对于变电设备当中所存在的异常情况，有时候很难处理以及判别，同时也不易发现。在巡视设备时，机器人通过携带的声音采集声音的参数特征，从而能够判断声音所存在的异常问题，然后给出相对应的报警信号。
（9）机器人续航能力。对于一些大型的场地规模较大的500kV变电站，由于机器人目前电池的充电时间过长、续航能力不足造成机器人使用效率不高，特别是目前国网“五通”中明确要充分利用机器人巡视及红外测温的功能，减轻运维人员的负担，因此对于机器人的续航能力提出了更高的要求，厂家在设计时应充分考虑用户的需求。
（10）在设计阶段充分考虑机器人的使用。在新建变电站的可研设计阶段，用户单位应充分介入，在GIS设备的技术规范书中要求厂家实现表计集中布置，以便于机器人的抄录，对于一些布置过高的表计，应充分考虑在线监测装置技术的使用并接入机器人巡检系统，在土建施工中来考虑机器人便道的空间，多方共措，充分实现机器人的利用价值。
5 结语
综上所述，供电站当中的电力系统结构相对比较复杂且较为庞大，在电力系统可靠性方面具有较高的要求，传统的人工检测方式对于当今社会的需求已经不能很好的满足。将智能机器人应用到变电站当中，能够对变电站进行全智能以及全方位的监控和检测，但是由于我国的技术水平相对比较有限，在应用上还存在着一定的差距，为此，在科技日益发达的背景之下，应该不断的加强这一方面的研究工作，从而使得在变电站当中的应用更加普及。
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作者简介：沙林 男 （1983-11） 本科 工程师 主要从事变电运行等相关工作。
论文作者:沙林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/17
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