智能配电站室内电力巡检机器人应用

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摘要：从智能运维管理平台、站控平台、监测装置3个层面介绍了室内电力巡检机器人系统的构成，系统通过搭载可见光、红外热像仪和声音采集器等传感器，在呼和浩特供电局呼和佳地开闭站实际使用后，可自动完成配电站室内设备的巡检任务，巡检数据自动归档，降低了人员劳动强度，提高了巡检效率。认为电力巡检机器人开展巡检工作具有自动化程度高、可实时监测、安全性高等优点。

关键词：配电站；电力巡检机器人；状态检修；全寿命周期管理；智能化运维

引言

配电网是电力传输网络的重要组成部分，其运行稳定性与可靠性直接影响供电质量。配电网传统的人工巡检方式受人员素质、检测工具及环境因素等条件的制约，巡检质量往往得不到保证[1-2]。随着自动检测技术的快速发展，巡检机器人在电力系统逐步得到了应用[3-5]。机器人不易受环境影响，能够适时检测并反馈设备状态，可协助运检人员及时发现隐患，保障设备正常运行。

1室内电力巡检机器人系统介绍

1.1系统架构

室内电力巡检机器人可采用自主或遥控方式进行控制，其系统总体架构如图1所示。

1.1.1智能运维管理平台智能运维管理平台面向区域内所有智能配电站，提供所有监测数据的采集与分析服务。

1.1.2站控平台站控平台部置于配电站（室），完成站内所有采集子系统传感器数据的收集工作，并提供巡检机器人的运行管理服务。

1.1.3监测装置监测装置布置于站内数据采集终端，分电力运行监测、环境监测及安防监测3个功能模块。

1.2后台管理系统

后台管理系统由以下3个部分组成。

1.2.1巡检任务调度及控制系统通过调度员的配置，智能巡检系统可实现对配电站内检测柜体特殊部位、特定参数的巡检；并结合任务调度系统，实现全自动轮巡、定点巡视、故障检查等多种工作模式[6]。

1.2.2巡查信息反馈模块巡检探测器巡查后的巡视数据可通过巡查传输系统传输到系统后台，并按照指定格式存入数据库，供用户调阅。

1.2.3健康评价体系服务器对采集到的数据进行对比计算后，及时将数据从各布控点汇集至监控中心，保证检测条目零疏漏、零延时、零失真；结合专家信息数据库信息，对比分析巡检探测器的巡查数据，并对配电室的安全特性作出评价。

1.3功能特点

电力巡检机器人能够利用可见光、红外线、气体等传感器实现对设备运行及环境状态的智能感知，可以代替人工对配电室电柜本体、安防与环境进行监测，范围可覆盖配电室内全部待检测设备。本文介绍的室内电力巡检机器人系统，具有以下优点：（1）自动化程度高，控制灵活。电力巡检机器人采用激光导航技术，基于目标任务以及规划路径，既能够自主对巡检路线进行规划，实现自动巡检，也可以在操作界面进行手动控制[7]。（2）可实时监控。电力巡检机器人在到达规定的地点后，能够按照要求立即进行拍照监视；通过搭载高清相机，还可实现远程监控记录，并将实时数据反馈至站点服务器。（3）安全可靠。巡检机器人在行驶过程中能够自行规避障碍物及高危设备，安全性、可靠性高。（4）及时分析报警。电力巡检机器人能够对发现的异常情况，进行自主分析并预警；可自动记录设备巡检状态参数信息，并形成报表。

2应用案例

2.1设备简介

呼和浩特供电局呼和佳地开闭站是呼和浩特市区内1所重要供电场所，为保障站内10kV供电开关柜运行质量，开闭站搭载了智能巡检机器人综合系统，实现了对站内设备健康水平的监督、诊断，巡检机器人现场安装情况见图2。呼和佳地开闭站室内电力巡检机器人系统主要由以下3部分组成：（1）探测器主机。用于执行设定任务，监测设备状态并反馈相关信息；（2）站内终端。负责储存信息并进行信息通信与执行反馈；（3）远程终端。完成集中监控、传达设备状态信息等工作。

2.2主要功能

呼和佳地开闭站巡检机器人系统是1套基于固定轨道模式的机器人巡检系统，通过预设运动轨道，机器人可移动到各配电柜待检区域，采集各区域设备数据，并通过网络将数据回传至监控后台。电力巡检机器人通过搭载可见光、红外热像仪和声音采集器等传感器，可自动完成变电站内室内的巡检任务，并且将巡检数据自动归档，供查询和统计。

2.3应用效果

呼和佳地开闭站应用电力巡检机器人系统后，改变了站房巡检方式，机器人可以以1次/日的频率高质量、全方位对设备进行巡查，保障了该站供电可靠性。自2017年12月投运以来，电力巡检机器人共辅助开闭站运行800余天，形成例巡及特巡报告1600余份，检测数据112000余条。图3为电力巡检机器人在实际应用中出具的巡检报告。电力巡检机器人系统投运后，大大减少了工作人员工作量，提高了地区开闭站的运维巡检效率。电力巡检机器人曾多次检测到设备发热缺陷，并及时报警，避免了重大故障的发生。如2018年某日，呼和佳地开闭站智能巡检机器人在巡检时发现开关柜体及电缆头温度急剧上升，分析判断高压断路器出现过负载运行情况，工作人员立即对异常情况进行处理，避免了损失。电力巡检机器人的使用，实现了对覆盖区域的无人化运检和远程可视化管理，能够有效检测配电网运行中的不安全因素，降低了配电网的运行风险[8]。系统投运以来帮助配电站减少了大量的电量损失，为开闭站10kV电网带来了显著的经济效益。另外，电力巡检机器人系统的应用，改变了原有的设备管理模式，使配电站异常事件处理方式由故障检修向状态检修过渡，实现了自动集中管控运检，同时对数据进行系统式存储管理，为设备全寿命周期管理提供了数据支撑，降低了变电站管理成本；使原有的“运行检修人员发现故障—上报问题—缺陷审核—建立工单—等待消缺”的故障被动处置模式，转变为“运维团队主动巡检发现问题+异常申告建立工单—本地运维团队及时处置—现场验收消号”的全新运维管理模式，既减轻了运维工作量，也使异常隐患在初期即得到处理。

3结语

电力巡检机器人系统在呼和佳地开闭站投入使用后，有效降低了运维人员劳动强度，提高了工作效率，保障了配电站设备的安全稳定运行。目前，实际使用过程中发现电力巡检机器人尚存在一些问题需要进一步解决。例如，机器人在执行自动巡检任务时，路径规划不够精确，有时存在舍近求远的情况，在导航算法等方面仍需继续完善。

参考文献：

[1]郑瑞晨，阎东升，张福刚，等.城市配电所远程集中监控技术探讨[J].电力系统保护与控制，2010，38（6）：126-128，150.

[2]胡金，韩东，刘静，等.多元信息集成巡检系统在电网事故处理时的辅助作用[J].内蒙古电力技术，2019，37（3）：64-66.

[3]王艺智，王雷，王晓晨，等.城市配网智能公变台区系统关键技术研究及系统设计[J].数字技术与应用，2013（10）：153-155.

[4]苏启奖，黄炎，钟力强，等.输电线路螺栓紧固带电作业机器人及自提升上线装置的研究与应用[J].广东电力，2019，32（9）：115-123.

[5]张宏志，曹淑伟，董云鹏，等.耐张绝缘子检测机器人的研究[J].东北电力技术，2013，34（5）：4-6.

[6]钱金菊，王柯，王锐，等.变电站智能机器人巡检任务规划[J].广东电力，2017，30（2）：143-149.

[7]余海翔，赖余斌，华栋.电力仓库巡检机器人激光导航技术研究[J].电力讯息，2018（12）：75-77.

[8]刘冰.提高调控中心监控班安全运行水平[J].民营科技，2014（6）：147.

作者：白利军 燕伯峰 郭东东 王小燕 张天军 单位：呼和浩特供电局