淺析變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)

唐姣

摘 要：變電站設(shè)備的巡檢能夠有效保證設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定。本文主要介紹了一種基于移動(dòng)機(jī)器人的變電站設(shè)備巡檢系統(tǒng)在智能變電站的運(yùn)用情況，首先介紹了變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成以及主要功能，進(jìn)而對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站的實(shí)際運(yùn)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)的應(yīng)用效果相當(dāng)不錯(cuò)，具有可廣泛推廣的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：變電站；巡檢機(jī)器人；關(guān)鍵技術(shù)

1 前言

1.1 系統(tǒng)的組成

變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)一般為網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，整體系統(tǒng)包括基站層、通信層以及終端層三層?；緦又饕潜O(jiān)控后臺(tái)，是整個(gè)變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收以及處理展示中心，基本模塊包括機(jī)器人后臺(tái)、智能控制與分析軟件、硬盤錄像機(jī)和智能防火墻幾個(gè)部分。通信層主要包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線網(wǎng)橋基站以及無線網(wǎng)橋移動(dòng)站幾個(gè)設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，為終端層與基站層的網(wǎng)絡(luò)通信提供通道。終端層主要包括智能巡檢機(jī)器人、充電室和固定的視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

1.2 主要功能

（1）在設(shè)定時(shí)間內(nèi)根據(jù)設(shè)定任務(wù)實(shí)現(xiàn)巡檢的功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)通過可見光攝像頭按照戶外一次設(shè)備的路線及巡檢點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)表計(jì)及油位計(jì)的定時(shí)、定點(diǎn)攝像、拍照的功能，從而實(shí)現(xiàn)巡檢的全覆蓋。

（2）具備紅外攝像頭及測(cè)溫功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)通過對(duì)設(shè)備及其接頭溫度的檢測(cè)適時(shí)生成紅外測(cè)溫影像，并存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程集控后臺(tái)和本地監(jiān)控后臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)紅外影像及光視頻的實(shí)時(shí)全向的傳輸功能。

（3）具有人工遙控巡檢以及自主巡檢的功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種巡檢方式的自由切換，且切換響應(yīng)速度快，切換過程中并不會(huì)使巡檢系統(tǒng)中的巡檢狀態(tài)發(fā)生改變。

（4）能夠采集自身狀態(tài)的信息并進(jìn)行分析。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)出現(xiàn)故障后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停障，機(jī)器人可能出現(xiàn)的故障有電源故障、驅(qū)動(dòng)模塊故障以及遙控遙測(cè)信號(hào)故障等。

（5）具有信息查詢功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)器人的本體信息、檢測(cè)信息進(jìn)行歷史事件的調(diào)用及查看，并能生成巡檢數(shù)據(jù)報(bào)告及其他巡檢信息的歷史數(shù)據(jù)分析表。

（6）具有智能報(bào)警功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)能夠通過對(duì)三相設(shè)備溫度、熱性缺陷、油位計(jì)及表計(jì)數(shù)據(jù)的讀取實(shí)現(xiàn)自主分析判斷，對(duì)異常狀態(tài)智能報(bào)警。

（7）具有巡檢路徑規(guī)劃功能。變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)能夠根據(jù)巡檢任務(wù)自主進(jìn)行最優(yōu)路徑的尋找，能在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)巡檢點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)。

2 變電站智能巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 導(dǎo)航定位技術(shù)

由于變電站智能巡檢機(jī)器人是在地面執(zhí)行巡檢任務(wù)，因而，其關(guān)鍵技術(shù)中的核心便是導(dǎo)航定位技術(shù)，它也是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能化自主移動(dòng)的關(guān)鍵所在。變電站環(huán)境復(fù)雜，具有多種類型的電磁干擾，為了使機(jī)器人能夠精確地執(zhí)行變電站的巡檢任務(wù)，必須滿足抗電磁干擾的功能要求。當(dāng)前，變電站智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位技術(shù)主要有磁導(dǎo)航、激光導(dǎo)航及GPS導(dǎo)航或者組合導(dǎo)航。其中，磁導(dǎo)航以其精準(zhǔn)的定位和較低的成本，在變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)中得到了最為廣泛的應(yīng)用。它是通過在路面上安裝一些磁性材料，使機(jī)器人能夠通過磁傳感器在檢測(cè)點(diǎn)允許的誤差范圍內(nèi)運(yùn)行。由于磁條信號(hào)輻射小，因此，其導(dǎo)航定位具有較高的精確度，機(jī)器人在前進(jìn)、掉頭以及轉(zhuǎn)彎中穩(wěn)定性好，運(yùn)行路徑十分靈活。其導(dǎo)引結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無須輔以反光標(biāo)識(shí)或射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）等，可靠性高。需要注意的是，該方式中為確保機(jī)器人能夠正常運(yùn)行，應(yīng)使機(jī)器人遍歷巡檢路徑，獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置信息，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

2.2 實(shí)時(shí)曲線分析及模式識(shí)別

實(shí)時(shí)曲線分析是通過設(shè)備溫度與設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷曲線分析設(shè)備的溫度變化，它可以判斷溫度波動(dòng)是由負(fù)荷變化引起還是由于設(shè)備老化或運(yùn)行中出現(xiàn)的故障引起。將智能機(jī)器人系統(tǒng)巡檢形成的設(shè)備溫度巡檢報(bào)告關(guān)聯(lián)到運(yùn)行管理系統(tǒng)中，從而將機(jī)器人巡檢情況通過運(yùn)行管理系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的存儲(chǔ)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢，提高了巡檢數(shù)據(jù)的管理水平。模式識(shí)別技術(shù)則是考慮到機(jī)器人運(yùn)行及導(dǎo)航控制的精度限制，以及觀測(cè)距離的影響，在檢測(cè)中通過模式識(shí)別算法進(jìn)行配合，更加有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位，增強(qiáng)數(shù)據(jù)檢測(cè)的精度，從而能夠及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況。

2.3 自動(dòng)充電技術(shù)

變電站智能巡檢機(jī)器人長(zhǎng)時(shí)期在變電站中執(zhí)行巡檢任務(wù)，因此高質(zhì)量的電能是機(jī)器人穩(wěn)定工作的前提，巡檢機(jī)器人需具備自動(dòng)充電功能。當(dāng)前，智能巡檢機(jī)器人的供電主要使用蓄電池，但是由于一組蓄電池只能為機(jī)器人提供約3小時(shí)的工作電量，電池電量過低時(shí)必須再次進(jìn)行充電。直接充電方式可能存在接觸不良出現(xiàn)充電失敗等情況。為此，可以通過無線電能傳輸技術(shù)實(shí)行機(jī)器人的自動(dòng)充電。無線充電裝置組成主要包括3個(gè)部分，分別為交流電電源、能量變換模塊以及能量發(fā)射裝置。其中，交流電電源提供電能，從變電站以電纜導(dǎo)線引出。能量變換模塊實(shí)現(xiàn)了電能由交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，再由高頻直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，最后由能量發(fā)射裝置以高頻電磁場(chǎng)形式進(jìn)行發(fā)射。巡檢機(jī)器人電源系統(tǒng)包括蓄電池系統(tǒng)及狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，蓄電池系統(tǒng)中的能量接收裝置通過耦合感應(yīng)高頻電磁場(chǎng)而形成交流電，經(jīng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為直流電為蓄電池提供電能，從而實(shí)現(xiàn)了巡檢機(jī)器人穩(wěn)定的電能來源。電源狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)π铍姵氐那冯妷杭斑^充保護(hù)，發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，提高了供電的安全可靠性。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、對(duì)可靠性要求特別高的自動(dòng)化系統(tǒng)，它運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性將會(huì)關(guān)系到社會(huì)民生的安全，所以需要新材料以及新技術(shù)的支撐。智能機(jī)器人變電站巡檢系統(tǒng)具有先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，擁有先進(jìn)的技術(shù)條件，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，操作也非常簡(jiǎn)單靈活，經(jīng)過變電現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行及檢測(cè)，巡視機(jī)器人系統(tǒng)能夠達(dá)到較好的運(yùn)行效果，具有非常廣闊的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]毛琛琳，張功望，劉毅.智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2015，25（9）：30-32.

[2]張志飛.變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2015.