巡檢機器人在超特高壓變電站的運用

劉興萬 林啟開 薛飛揚 翟晨宇 張光耀

摘要：針對在電力系統(tǒng)運行中易發(fā)生故障的現(xiàn)象，介紹巡檢機器人在超特高壓變電站的應(yīng)用，并闡述巡檢機器人的硬件組成、軟件功能。應(yīng)用情況表明，將機器人技術(shù)和巡檢技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在變電站巡檢中，不僅有利于提高工作人員的效率和質(zhì)量，降低勞動強度和工作風(fēng)險;同時也有利于變電站的維護與檢修，是巡檢技術(shù)的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：巡檢機器人;紅外測溫;超聲波帶電檢測

0引言

作為電力系統(tǒng)供電與傳輸?shù)臉屑~，變電站的安全運行將直接影響國民生產(chǎn)與生活。在電力系統(tǒng)運行過程中，很容易發(fā)生各種故障如損傷、發(fā)熱、漏油和異物等，而目前變電站中絕大多還是采用人工排查、檢測的方式進行巡檢，效率低、勞動強度大、檢測結(jié)果不準確等缺點給工作人員帶來很多不便。

隨著技術(shù)的發(fā)展，利用機器人技術(shù)進行巡檢的需求日益強烈。通過介紹巡檢機器人的整體結(jié)構(gòu)、硬件組成、軟件功能及應(yīng)用情況，表明在變電站中將機器人技術(shù)和巡檢技術(shù)相結(jié)合，可以顯著提升現(xiàn)有的工作效率，增強工作體驗，使變電站的維護、管理變得更加合理、規(guī)范，為變電站的運行提供更可靠的保證。

1巡檢機器人硬件結(jié)構(gòu)

超特高壓變電站巡檢機器人利用導(dǎo)航定位技術(shù)，結(jié)合可見光攝像機、紅外熱像儀、超聲傳感器、磁傳感器等先進傳感器實現(xiàn)最優(yōu)路徑規(guī)劃、自動充電、采集設(shè)備圖像等功能，通過無線傳輸技術(shù)將所有信息與數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，利用圖像處理和模式識別等技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備熱缺陷、短路狀態(tài)、溫度檢測等情況的判別;對儀表讀數(shù)、油位計位置的識別。變電站巡檢機器人整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1變電站巡檢機器人結(jié)構(gòu)

2巡檢機器人軟件介紹

超特高壓變電站巡檢機器人系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)建立起終端層與基站層的聯(lián)系，終端層負責(zé)接收數(shù)據(jù)和下達命令，基站層負責(zé)采集圖像與數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包括一鍵啟動功能、休眠功能、任務(wù)定制功能、定時器起停功能、設(shè)備歷史曲線查詢功能與巡檢數(shù)據(jù)查詢功能等。一鍵啟動功能。每次啟動軟件只需要雙擊一鍵啟動快捷方式，而且該步驟增加了守護功能。當軟件被誤關(guān)掉時，軟件會自動檢測進程，進程沒有的會自己啟動。任務(wù)定制功能。根據(jù)站內(nèi)尋求，若臨時需要在一個周期時間內(nèi)檢測某一間隔設(shè)備，不需要創(chuàng)建特定任務(wù)?？梢酝ㄟ^任務(wù)定制的方式，在任務(wù)定制的界面里創(chuàng)建需要巡視的設(shè)備。針對該任務(wù)下發(fā)配置，依次打開控制巡檢任務(wù)界面點擊任務(wù)定制，即可實現(xiàn)任務(wù)定制功能。

3機器人在變電站的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運行的各類設(shè)備缺陷中，設(shè)備發(fā)熱缺陷已被定性為影響電網(wǎng)安全運行的重要因素。針對變電站的實際情況，介紹巡檢機器人在變電站的兩種典型應(yīng)用場景。

1）設(shè)備紅外測溫

基于便捷、使用簡單的優(yōu)點，紅外成像儀通常用于檢測設(shè)備外表溫度，主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大及信號處理、顯示輸出等部分組成。紅外成像儀通過將光能轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過線性處理后便可實現(xiàn)對被測目標的溫度檢測。檢測目的是對超特高壓變電站高壓電氣設(shè)備進行紅外測溫，排查主要變電設(shè)備隱患，確保變電站安全穩(wěn)定運行。檢測方法是先用紅外成像儀對設(shè)備待檢測位置進行全面掃描，檢測出溫度異常部位;然后對異常部位進行準確測溫得到當前設(shè)備準確溫度;最后根據(jù)相關(guān)標準計算相對溫差，進行缺陷判斷與處理。

圖2超特高壓變電站內(nèi)并聯(lián)電抗器中性點套管端部異常發(fā)熱

如圖2所示，對超特高壓變電站內(nèi)設(shè)備進行全面的紅外溫度測試，發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電抗器A相中性點套管端部異常發(fā)熱，根據(jù)DL/T664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》規(guī)定，該缺陷為套管柱頭處缺陷，本次測試溫度為68.3℃（大于55℃），屬于嚴重缺陷。

2）超聲波帶電檢測

超聲波帶電檢測是將超聲波傳感器放在設(shè)備表面，若是變壓器內(nèi)部存在局部放電，此時電流將以脈沖放電的形式撞擊周圍介質(zhì)，形成超聲波信號，從而判定設(shè)備內(nèi)部存在局部放電現(xiàn)象，檢測原理如圖3所示。

圖3超聲波帶電檢測原理圖

檢測目的是通過對特高壓變電站進行超聲波局部放電檢測，排查站內(nèi)設(shè)備隱患，確保變電站安全穩(wěn)定運行。檢測方法是首先連接檢測儀器與檢測探頭，儀器開機自檢;然后將檢測探頭放置在設(shè)備罐體側(cè)下方進行檢測;最后更換檢測點，每隔0.5m選取一個測點，對其他部位進行檢測。

4結(jié)語

介紹了變電站巡檢機器人在超特高壓變電站的應(yīng)用。包括巡檢機器人的硬件組成和軟件組成以及機器人的現(xiàn)場應(yīng)用情況。重點介紹了巡檢機器人在特高壓變電站內(nèi)進行設(shè)備紅外測溫和超聲波帶電檢測的應(yīng)用。在變電站內(nèi)進行機器人巡檢，可輔助或取代變電站工作人員進行日常的設(shè)備巡檢、紅外測溫等工作，切實提高了巡檢的工作效率和質(zhì)量，降低變電站運行人員的勞動強度和工作風(fēng)險，是變電站巡檢技術(shù)的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

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