摘要：随着科技进步、电网发展及机器人技术的推广，国家电网的不少地市公司已经在变电站运行维护工作中应用和推广智能机器人。智能机器人不仅可以代替变电站值班人员进行变电站内一次二次设备的例行巡视、安防消防检查还可以完成巡视大数据收集和整理，便于变电站管理人员和检修人员进行分析和总结。基于此，本文主要对变电站室内设备巡视机器人的应用进行了分析。
关键词：变电站；室内设备巡视；机器人；应用与研究
引言
设备巡视作为变电运行维护常规工作之一，是工作人员掌握设备运行状态信息的重要途径，有助于评估设备状态、发现运行缺陷、进行缺陷管理，对确保设备连续安全运行具有十分重要的意义。
1机器人自动巡检系统的组成
根据被巡检对象的特点、巡检内容及与技术要点相匹配的设计要求，巡检机器人系统的组成方案，总体可分为三层：基站层、网络通信层和智能移动终端层．基站层以基站系统为主，主要完成的功能有：任务管理、服务查询、图像实时监控及处理、系统的驱动控制、数据信息处理和运行状态显示及异常报警等，主要负责对巡检机器人当前的运行状态进行监控、采集数据、控制、记录图像、数据分析等；网络通信层主要以无线通信为目的，通过无线网络通信设备，将变电站巡检机器人实时采集到的信息传递给主控制中心，经过处理后的数据信息及时反馈给机器人。主要功能包括：检测实时图像、数据、自身状态以及控制中心对变电站巡检机器人所发出的遥控指令等．智能移动终端以移动站系统为主，它是巡检机器人的核心，主要功能模块包括：嵌入式主控模块、自动充电模块、导航定位模块、安全防护模块、运动控制模块、云台控制模块等。
2数据处理中心
数据处理中心保证基站数据稳定准确地流向客户端。其实质为一个软件，安装在服务器上。主要功能包括基站管理、用户认证管理、数据处理、数据接收与播发等。基站管理负责建立通信链路接收基站数据，并对基站的属性如基站位置、基站型号、数据格式等进行标记。用户认证管理负责增加、删除和修改用户信息，并对登陆至软件的终端进行身份验证;客户端只有在使用用户认证管理模块开具的用户进行认证时才能通过。数据处理是在基站数据接入后，为其建立源节点，并将所有源节点生成至源列表中，当用户请求时，下发给用户，为用户提供对应节点的差分数据。数据接收与播发主要是负责数据处理中心从基准站接收数据，并有序准确地为用户下发数据。
3室内机器人巡检技术研究
3.1自动避障技术
变电站室内地面通常由盖板构成如10千伏开关室和主控保护室，盖板的铺设导致室内设备路况存在坑洼、不平和障碍物的可能。因此如何实现巡视机器人在室内巡视过程中自动避障，并可根据设定的巡视路线进行巡视作业，将成为机器人研究中的重要一环。本文自动避障技术采用红外传感器和超声波传感器进行配合。通过机器人发射红外线和超声波模拟量，实时反馈成Arduino核心中的成数字量，通过Arduino计算左右驱动电机偏移量（PWM波占空比）i，自动巡视的路线设定也是根据光感传感器，反馈至CPU实时计算出路线偏移量Sexp，实现指定路线巡视。
3.2室内设备巡检技术
室内设备巡视和检测的范围包括110kVGIS室、电容器室、主控继保室、10kV开关室和电缆层。主要设备涵盖低压馈线柜，电容器组、站用变、保护屏的视频音频信息采集和运行工况判断。在巡视机器人上装配无线网卡、高清摄像头或者蓝牙模块，通过摄像头采集巡视影像或照片，经无线网络系统传输至手机或者电脑终端，实现视频的远距离自动传输和保存。另一方面经无线网络或者蓝牙系统将手机或者电脑终端发送的小车操控指令（前进、后退、左转、右转、摄像头左转、摄像头右转）通过串口通信的方式传输智能机器人CPU，实现对智能巡视机器人的控制（前进、后退、左转、右转、摄像头左转、摄像头右转）。巡检技术方案如图1所示。
图1机器人巡检方案
3.3红外热图像处理
变电站设备运行过程中，出现的各项参数变化包括：负荷、设备压力值等，除此之外，设备在大多数情况下是通过测试运行温度来确定该设备工作是否出现异常，智能巡检机器人根据变电站现场设备实际运行情况，通过红外热图像处理技术得到监测数据并进行分析，来确定设备缺陷温度特征点．可利用红外热像仪获得被测物体表面温度分布的热像图，然后将热图像传递显示到终端设备进行处理和分析．由于变电站环境复杂，在实际监测过程中存在各种噪声信号，直接影响到红外热图像灰度值的测量，进而影响温度值的计算精度．所以，为了提高精度，进而提高检测结果的准确度，对采集来的热图像进行处理变得尤为重要，红外热图像的处理。主要有增强和去噪，移动摄像机或ＣＣＤ获取现场监控视频信息后，对图像进行首次处理，先对图像的颜色信息进行校正，然后利用平滑、增强处理等算法对图像进行去噪处理，以便突出显示原图像而容易识别．再利用分割和滤波等算法对首次处理后的图像进行提取，然后对分割出来的目标图像进行特征提取及分类，从系统中得到的准备坐标定位出发热缺陷的具体位置并实时报警，最后对事故的相关信息进行收集并存入后台数据库中。
4机器人巡检实例分析
以110kV变电站高压室机器人红外测温为例，在工作中出现了163刀闸中B相桩头发热、升温等情况，最终引发报警。在检测过程中，为了提升分析工作的准确性，人们对检测设备进行了合理选择，主要利用了联变10kV侧163刀闸B相桩头的母线侧接头，以及B相的开关侧接头，检测仪器为红外热像仪，为了避免检测数据出现较大误差，相关工作人员开展了两次检测工作，从而对检测结果进行对比。在区域1检测上，主要涵盖了全图区域的红外探测，最高温度为68℃，周围环境温度为25℃。在区域2之中，主要以红外R1区的检测为主，最高温度达到了32℃，环境温度为25℃。而在设备区域3检测过程中，主要以可见光下的全图区域为主，此区域并无最高温度和环境温度[3]。总的来说，该刀闸B相的母线侧接头温度的最大允许值为40摄氏度，发热点的温度为68℃，环境温度为25℃，在三相温度的对比下，已经达到了88%，促使发热点的报警级别处于严重缺陷级别，相关工作人员应对其进行尽快处理。而在具体处理工作开展过程中，相关工作人员首先要做的便是对刀闸B相进行仔细检查，一旦出现触头出现烧化现象，应立即进行更换，并对弹簧中的锈蚀去除。站在电阻角度来说，整个刀闸回路中的电阻阻值为110.5uΩ。如果对刀闸上的导电臂更换之后，整个回路中的电阻阻值将会降低至90.5uΩ，促使动静触头夹紧，此时设备便会恢复到正常运行状态。
结束语
通过研究发现，所设计的智能机器人在保证巡视任务完成和巡视质量的同时，缩短了巡视时间，有效提高了巡视效率。
参考文献:
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论文作者:曹芳芳1,王秋林2,徐春雷1,周明1,龚海峰1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
标签：机器人论文; 变电站论文; 设备论文; 基站论文; 数据论文; 图像论文; 智能论文; 《电力设备》2018年第26期论文;