智能配電站室內(nèi)電力巡檢機器人應(yīng)用

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摘要：從智能運維管理平臺、站控平臺、監(jiān)測裝置3個層面介紹了室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)的構(gòu)成，系統(tǒng)通過搭載可見光、紅外熱像儀和聲音采集器等傳感器，在呼和浩特供電局呼和佳地開閉站實際使用后，可自動完成配電站室內(nèi)設(shè)備的巡檢任務(wù)，巡檢數(shù)據(jù)自動歸檔，降低了人員勞動強度，提高了巡檢效率。認(rèn)為電力巡檢機器人開展巡檢工作具有自動化程度高、可實時監(jiān)測、安全性高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：配電站；電力巡檢機器人；狀態(tài)檢修；全壽命周期管理；智能化運維

引言

配電網(wǎng)是電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其運行穩(wěn)定性與可靠性直接影響供電質(zhì)量。配電網(wǎng)傳統(tǒng)的人工巡檢方式受人員素質(zhì)、檢測工具及環(huán)境因素等條件的制約，巡檢質(zhì)量往往得不到保證[1-2]。隨著自動檢測技術(shù)的快速發(fā)展，巡檢機器人在電力系統(tǒng)逐步得到了應(yīng)用[3-5]。機器人不易受環(huán)境影響，能夠適時檢測并反饋設(shè)備狀態(tài)，可協(xié)助運檢人員及時發(fā)現(xiàn)隱患，保障設(shè)備正常運行。

1室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

室內(nèi)電力巡檢機器人可采用自主或遙控方式進行控制，其系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

1.1.1智能運維管理平臺智能運維管理平臺面向區(qū)域內(nèi)所有智能配電站，提供所有監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與分析服務(wù)。

1.1.2站控平臺站控平臺部置于配電站（室），完成站內(nèi)所有采集子系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)的收集工作，并提供巡檢機器人的運行管理服務(wù)。

1.1.3監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置布置于站內(nèi)數(shù)據(jù)采集終端，分電力運行監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測及安防監(jiān)測3個功能模塊。

1.2后臺管理系統(tǒng)

后臺管理系統(tǒng)由以下3個部分組成。

1.2.1巡檢任務(wù)調(diào)度及控制系統(tǒng)通過調(diào)度員的配置，智能巡檢系統(tǒng)可實現(xiàn)對配電站內(nèi)檢測柜體特殊部位、特定參數(shù)的巡檢；并結(jié)合任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)全自動輪巡、定點巡視、故障檢查等多種工作模式[6]。

1.2.2巡查信息反饋模塊巡檢探測器巡查后的巡視數(shù)據(jù)可通過巡查傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺，并按照指定格式存入數(shù)據(jù)庫，供用戶調(diào)閱。

1.2.3健康評價體系服務(wù)器對采集到的數(shù)據(jù)進行對比計算后，及時將數(shù)據(jù)從各布控點匯集至監(jiān)控中心，保證檢測條目零疏漏、零延時、零失真；結(jié)合專家信息數(shù)據(jù)庫信息，對比分析巡檢探測器的巡查數(shù)據(jù)，并對配電室的安全特性作出評價。

1.3功能特點

電力巡檢機器人能夠利用可見光、紅外線、氣體等傳感器實現(xiàn)對設(shè)備運行及環(huán)境狀態(tài)的智能感知，可以代替人工對配電室電柜本體、安防與環(huán)境進行監(jiān)測，范圍可覆蓋配電室內(nèi)全部待檢測設(shè)備。本文介紹的室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：（1）自動化程度高，控制靈活。電力巡檢機器人采用激光導(dǎo)航技術(shù)，基于目標(biāo)任務(wù)以及規(guī)劃路徑，既能夠自主對巡檢路線進行規(guī)劃，實現(xiàn)自動巡檢，也可以在操作界面進行手動控制[7]。（2）可實時監(jiān)控。電力巡檢機器人在到達規(guī)定的地點后，能夠按照要求立即進行拍照監(jiān)視；通過搭載高清相機，還可實現(xiàn)遠程監(jiān)控記錄，并將實時數(shù)據(jù)反饋至站點服務(wù)器。（3）安全可靠。巡檢機器人在行駛過程中能夠自行規(guī)避障礙物及高危設(shè)備，安全性、可靠性高。（4）及時分析報警。電力巡檢機器人能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的異常情況，進行自主分析并預(yù)警；可自動記錄設(shè)備巡檢狀態(tài)參數(shù)信息，并形成報表。

2應(yīng)用案例

2.1設(shè)備簡介

呼和浩特供電局呼和佳地開閉站是呼和浩特市區(qū)內(nèi)1所重要供電場所，為保障站內(nèi)10kV供電開關(guān)柜運行質(zhì)量，開閉站搭載了智能巡檢機器人綜合系統(tǒng)，實現(xiàn)了對站內(nèi)設(shè)備健康水平的監(jiān)督、診斷，巡檢機器人現(xiàn)場安裝情況見圖2。呼和佳地開閉站室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)主要由以下3部分組成：（1）探測器主機。用于執(zhí)行設(shè)定任務(wù)，監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)并反饋相關(guān)信息；（2）站內(nèi)終端。負(fù)責(zé)儲存信息并進行信息通信與執(zhí)行反饋；（3）遠程終端。完成集中監(jiān)控、傳達設(shè)備狀態(tài)信息等工作。

2.2主要功能

呼和佳地開閉站巡檢機器人系統(tǒng)是1套基于固定軌道模式的機器人巡檢系統(tǒng)，通過預(yù)設(shè)運動軌道，機器人可移動到各配電柜待檢區(qū)域，采集各區(qū)域設(shè)備數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)控后臺。電力巡檢機器人通過搭載可見光、紅外熱像儀和聲音采集器等傳感器，可自動完成變電站內(nèi)室內(nèi)的巡檢任務(wù)，并且將巡檢數(shù)據(jù)自動歸檔，供查詢和統(tǒng)計。

2.3應(yīng)用效果

呼和佳地開閉站應(yīng)用電力巡檢機器人系統(tǒng)后，改變了站房巡檢方式，機器人可以以1次/日的頻率高質(zhì)量、全方位對設(shè)備進行巡查，保障了該站供電可靠性。自2017年12月投運以來，電力巡檢機器人共輔助開閉站運行800余天，形成例巡及特巡報告1600余份，檢測數(shù)據(jù)112000余條。圖3為電力巡檢機器人在實際應(yīng)用中出具的巡檢報告。電力巡檢機器人系統(tǒng)投運后，大大減少了工作人員工作量，提高了地區(qū)開閉站的運維巡檢效率。電力巡檢機器人曾多次檢測到設(shè)備發(fā)熱缺陷，并及時報警，避免了重大故障的發(fā)生。如2018年某日，呼和佳地開閉站智能巡檢機器人在巡檢時發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜體及電纜頭溫度急劇上升，分析判斷高壓斷路器出現(xiàn)過負(fù)載運行情況，工作人員立即對異常情況進行處理，避免了損失。電力巡檢機器人的使用，實現(xiàn)了對覆蓋區(qū)域的無人化運檢和遠程可視化管理，能夠有效檢測配電網(wǎng)運行中的不安全因素，降低了配電網(wǎng)的運行風(fēng)險[8]。系統(tǒng)投運以來幫助配電站減少了大量的電量損失，為開閉站10kV電網(wǎng)帶來了顯著的經(jīng)濟效益。另外，電力巡檢機器人系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了原有的設(shè)備管理模式，使配電站異常事件處理方式由故障檢修向狀態(tài)檢修過渡，實現(xiàn)了自動集中管控運檢，同時對數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)式存儲管理，為設(shè)備全壽命周期管理提供了數(shù)據(jù)支撐，降低了變電站管理成本；使原有的“運行檢修人員發(fā)現(xiàn)故障—上報問題—缺陷審核—建立工單—等待消缺”的故障被動處置模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑\維團隊主動巡檢發(fā)現(xiàn)問題+異常申告建立工單—本地運維團隊及時處置—現(xiàn)場驗收消號”的全新運維管理模式，既減輕了運維工作量，也使異常隱患在初期即得到處理。

3結(jié)語

電力巡檢機器人系統(tǒng)在呼和佳地開閉站投入使用后，有效降低了運維人員勞動強度，提高了工作效率，保障了配電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。目前，實際使用過程中發(fā)現(xiàn)電力巡檢機器人尚存在一些問題需要進一步解決。例如，機器人在執(zhí)行自動巡檢任務(wù)時，路徑規(guī)劃不夠精確，有時存在舍近求遠的情況，在導(dǎo)航算法等方面仍需繼續(xù)完善。

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作者：白利軍 燕伯峰 郭東東 王小燕 張?zhí)燔?單位：呼和浩特供電局