變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

張燦峰　黃景婧　湯國(guó)文　游松濤

摘 要：隨著電力系統(tǒng)“三集五大”體系改革的深入，人員結(jié)構(gòu)的集約化和電網(wǎng)的快速發(fā)展對(duì)于人工智能替代的需求越來(lái)越顯著，因此可用于替代變電站人工巡視的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)得到了廣泛推廣。該文介紹了變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的基本原理及其主要功能應(yīng)用，并通過(guò)其在變電站中的具體應(yīng)用案例闡述了該系統(tǒng)在變電站設(shè)備巡視、紅外測(cè)溫、表計(jì)數(shù)據(jù)讀取及缺陷跟蹤檢測(cè)等方面所發(fā)揮的重要作用，對(duì)于智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站更好地發(fā)揮作用具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：智能 機(jī)器人 巡檢 變電站 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0059-03

隨著變電站無(wú)人值班模式在電力系統(tǒng)的廣泛推行，出現(xiàn)機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn)、工作量加大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，人員勞動(dòng)強(qiáng)度明顯增加，且由于人員業(yè)務(wù)素質(zhì)、工作狀態(tài)及環(huán)境的差異，設(shè)備巡視質(zhì)量出現(xiàn)一定下降。另外在一些嚴(yán)重故障設(shè)備、雷雨高溫天氣等特殊工況下，人工巡視往往伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何提高設(shè)備巡視效率和質(zhì)量、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高應(yīng)急情況下設(shè)備巡檢安全性成為迫切需要解決的難題。

采用智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)替代人工巡視、測(cè)溫、儀表數(shù)據(jù)采集等工作，可將運(yùn)維人員從繁重的巡視工作中解放出來(lái)，投入到運(yùn)維一體及設(shè)備診斷分析工作中去，從而提高運(yùn)維工作效率。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)正是利于機(jī)器人自帶攝像功能，通過(guò)程序自動(dòng)控制機(jī)器人按指定的路線開展巡視工作，并對(duì)機(jī)器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視及分析功能，并能實(shí)現(xiàn)從遠(yuǎn)方進(jìn)遙控，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果十分明顯。

1 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)介紹

1.1 基本原理

智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)以智能巡檢機(jī)器人為核心，整合機(jī)器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測(cè)技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控。

1.2 主要功能應(yīng)用

1.2.1 設(shè)備巡視

人工巡檢分全面巡視、例行巡視、特殊巡視、熄燈夜巡及風(fēng)險(xiǎn)管控巡視。特殊巡視包括：在大風(fēng)后；雷雨后；新設(shè)備投入運(yùn)行后；設(shè)備經(jīng)過(guò)檢修、改造或長(zhǎng)期停運(yùn)后重新投入系統(tǒng)運(yùn)行后；重要設(shè)備缺陷需要跟蹤時(shí)；設(shè)備發(fā)生過(guò)負(fù)荷或負(fù)荷劇增、超溫、發(fā)熱、系統(tǒng)沖擊、跳閘等異常情況時(shí)；法定節(jié)假日、上級(jí)通知有重要保供電任務(wù)；電網(wǎng)供電可靠性下降或存在發(fā)生較大電網(wǎng)事故（事件）風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段。機(jī)器人代替部分替代人工進(jìn)行全面巡視、特殊巡視、風(fēng)險(xiǎn)管控巡視。機(jī)器人特殊巡視分重載設(shè)備特巡、缺陷跟蹤、迎峰度夏紅外普測(cè)、防汛抗臺(tái)模塊。

1.2.2 紅外測(cè)溫功能

變電站智能巡檢機(jī)器人紅外測(cè)溫，是通過(guò)預(yù)先設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從多個(gè)角度對(duì)全站設(shè)備進(jìn)行整體性掃描式溫度采集，系統(tǒng)能夠?qū)ψ儔浩鳌⒒ジ衅鞯仍O(shè)備本體以及各開關(guān)觸頭、母線連接頭等的溫度進(jìn)行檢測(cè)，并采用溫升分析、同類或三相設(shè)備溫差對(duì)比、歷史趨勢(shì)分析等手段，對(duì)設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備熱缺陷的判別和自動(dòng)報(bào)警。

1.2.3 表計(jì)數(shù)讀取功能

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)能替代人工進(jìn)行變電站開關(guān)、CT、PT等設(shè)備壓力、避雷器泄漏電流、油位等表計(jì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)讀取。機(jī)器人通過(guò)拍照并獲取表計(jì)模式識(shí)別數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將每個(gè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)保存記錄，運(yùn)維人員可查詢或?qū)С鱿到y(tǒng)生成的報(bào)表，通過(guò)對(duì)比每次巡檢數(shù)據(jù)的變化，預(yù)防嚴(yán)重缺陷。

通過(guò)機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)減輕人員工作量、提高運(yùn)維工作效率和設(shè)備異常應(yīng)急處理速度等方面都具有明顯的成效，具體體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：一是，大地減輕運(yùn)維人員的勞動(dòng)工作臺(tái)強(qiáng)度。主要是在測(cè)溫及儀表數(shù)據(jù)抄錄方面體現(xiàn)較為明顯。未使用機(jī)器人之前，運(yùn)維人員開展一次全站設(shè)備測(cè)溫約需10人工·時(shí)、抄錄一次設(shè)備儀表數(shù)據(jù)約需1.5人工·時(shí)，采用機(jī)器人之后，這兩項(xiàng)工作交由機(jī)器人代替人工開展，可降低人工時(shí)約100人工·時(shí)，有利于解放運(yùn)維人員，將更多的時(shí)間投入到運(yùn)維一體等其他工作，節(jié)省人力勞動(dòng)成本。二是，縮短事故應(yīng)急處理時(shí)間。采用機(jī)器人巡檢系統(tǒng)后，其可為運(yùn)維人員提供遠(yuǎn)程視頻，縮短處理時(shí)間。三是，提高設(shè)備巡視數(shù)據(jù)分析的效率與準(zhǔn)確性。人工分析往往需要花費(fèi)大量時(shí)間且易出現(xiàn)疏漏，應(yīng)用機(jī)器人之后，數(shù)據(jù)分析由機(jī)器人巡檢系統(tǒng)軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析，提高了數(shù)據(jù)的分析準(zhǔn)確性與效率。

2 應(yīng)用成效案列

2.1 案例一

（1）案例經(jīng)過(guò)。

500 kV某變電站智能巡檢機(jī)器人定期紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)#1聯(lián)變220kV側(cè)23A1刀閘B相動(dòng)觸頭發(fā)熱溫升報(bào)警。

（2）檢測(cè)分析方法。

設(shè)備名稱：#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相母線側(cè)接頭，#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相開關(guān)側(cè)接頭，#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘A相母線側(cè)接頭，#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘A相開關(guān)側(cè)接頭，#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘C相母線側(cè)接頭，#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘C相開關(guān)側(cè)接頭。

檢測(cè)儀器：紅外熱像儀；觀測(cè)數(shù)目：2； 檢測(cè)日期（起、止）：2015-06-24 01：06：13至2015-06-24 01：07：41。

①可見光和紅外圖像（圖1）。

②紅外圖像分析。

設(shè)備區(qū)域1： #1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相母線側(cè)接頭紅外全圖區(qū)域；最高溫度：68.27 ℃；環(huán)境溫度：25.10 ℃；檢測(cè)日期：2015-06-24 01：06：59。

設(shè)備區(qū)域2： #1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相開關(guān)側(cè)接頭紅外 R1區(qū)；最高溫度：32.57 ℃；環(huán)境溫度：25.10 ℃；檢測(cè)日期：2015-06-24 01：06：59。

設(shè)備區(qū)域3： #1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相母線側(cè)接頭可見光全圖區(qū)域；最高溫度：無(wú)；環(huán)境溫度：無(wú)；檢測(cè)日期：2015-06-24 01：06：59。

（3）分析及處理。

①分析：#1聯(lián)變220 kV側(cè)23A1刀閘B相母線側(cè)接頭溫升（43.17 ℃）超出設(shè)備的允許溫升40.00 ℃，發(fā)熱點(diǎn)溫度為68.27 ℃，測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度為25.10℃，三相溫升對(duì)比已達(dá)88%，該設(shè)備發(fā)熱點(diǎn)缺陷報(bào)警級(jí)別為：嚴(yán)重缺陷，需盡快進(jìn)行處理。

②處理方法：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)23A1刀閘B相進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭引弧角燒至融化，觸指夾緊彈簧銹蝕，整組刀閘回路電阻為110.8μΩ；更換B相刀閘上導(dǎo)電臂（包括動(dòng)觸頭）后，整組刀閘回路電阻為90.5μΩ，動(dòng)靜觸頭處夾緊，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2 案例二

（1）案例經(jīng)過(guò)。

500 kV某變電站智能巡檢機(jī)器人定期巡視發(fā)現(xiàn)#2聯(lián)變35 kV側(cè)38B開關(guān)CT A相油位在最低位置。現(xiàn)場(chǎng)復(fù)查發(fā)現(xiàn)該CT油位確實(shí)接近下限值，且表面有滲油痕跡。

（2）檢測(cè)分析方法。

智能巡檢機(jī)器人巡檢拍照如圖2、圖3所示。

（3）分析及處理。

運(yùn)維人員上報(bào)一般缺陷，結(jié)合例行巡視跟蹤觀察，同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人、機(jī)器人定期巡檢設(shè)置等方法，安排巡檢機(jī)器人進(jìn)行拍照跟蹤，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電設(shè)備紅外測(cè)溫和設(shè)備狀態(tài)表計(jì)數(shù)據(jù)讀取兩個(gè)方面的具體應(yīng)用案例，著重闡述了智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在替代變電站人工例行巡視、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性、報(bào)表自動(dòng)生成能力及數(shù)據(jù)分析、異常告警等方面的可靠性和優(yōu)越性。通過(guò)具體應(yīng)用，驗(yàn)證了智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)確實(shí)能滿足變電站無(wú)人值守巡視工作的需求，隨著其廣泛推廣，必將能夠更好地提升設(shè)備的整體運(yùn)維巡視工作質(zhì)量，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行水平。

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