智能配電站室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人應(yīng)用

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摘要：從智能運(yùn)維管理平臺(tái)、站控平臺(tái)、監(jiān)測(cè)裝置3個(gè)層面介紹了室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成，系統(tǒng)通過(guò)搭載可見(jiàn)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(kāi)閉站實(shí)際使用后，可自動(dòng)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(dòng)歸檔，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了巡檢效率。認(rèn)為電力巡檢機(jī)器人開(kāi)展巡檢工作具有自動(dòng)化程度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：配電站；電力巡檢機(jī)器人；狀態(tài)檢修；全壽命周期管理；智能化運(yùn)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(yùn)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(cè)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，巡檢機(jī)器人在電力系統(tǒng)逐步得到了應(yīng)用[3-5]。機(jī)器人不易受環(huán)境影響，能夠適時(shí)檢測(cè)并反饋設(shè)備狀態(tài)，可協(xié)助運(yùn)檢人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保障設(shè)備正常運(yùn)行。

1室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)介紹

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

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

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

1.1.2站控平臺(tái)站控平臺(tái)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(jī)器人的運(yùn)行管理服務(wù)。

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

1.2后臺(tái)管理系統(tǒng)

后臺(tái)管理系統(tǒng)由以下3個(gè)部分組成。

1.2.1巡檢任務(wù)調(diào)度及控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)度員的配置，智能巡檢系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電站內(nèi)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)輪巡、定點(diǎn)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(cè)器巡查后的巡視數(shù)據(jù)可通過(guò)巡查傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(tái)，并按照指定格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供用戶調(diào)閱。

1.2.3健康評(píng)價(jià)體系服務(wù)器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算后，及時(shí)將數(shù)據(jù)從各布控點(diǎn)匯集至監(jiān)控中心，保證檢測(cè)條目零疏漏、零延時(shí)、零失真；結(jié)合專家信息數(shù)據(jù)庫(kù)信息，對(duì)比分析巡檢探測(cè)器的巡查數(shù)據(jù)，并對(duì)配電室的安全特性作出評(píng)價(jià)。

1.3功能特點(diǎn)

電力巡檢機(jī)器人能夠利用可見(jiàn)光、紅外線、氣體等傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行及環(huán)境狀態(tài)的智能感知，可以代替人工對(duì)配電室電柜本體、安防與環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，范圍可覆蓋配電室內(nèi)全部待檢測(cè)設(shè)備。本文介紹的室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）自動(dòng)化程度高，控制靈活。電力巡檢機(jī)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(duì)巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢，也可以在操作界面進(jìn)行手動(dòng)控制[7]。（2）可實(shí)時(shí)監(jiān)控。電力巡檢機(jī)器人在到達(dá)規(guī)定的地點(diǎn)后，能夠按照要求立即進(jìn)行拍照監(jiān)視；通過(guò)搭載高清相機(jī)，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋至站點(diǎn)服務(wù)器。（3）安全可靠。巡檢機(jī)器人在行駛過(guò)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(shí)分析報(bào)警。電力巡檢機(jī)器人能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的異常情況，進(jìn)行自主分析并預(yù)警；可自動(dòng)記錄設(shè)備巡檢狀態(tài)參數(shù)信息，并形成報(bào)表。

2應(yīng)用案例

2.1設(shè)備簡(jiǎn)介

呼和浩特供電局呼和佳地開(kāi)閉站是呼和浩特市區(qū)內(nèi)1所重要供電場(chǎng)所，為保障站內(nèi)10kV供電開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行質(zhì)量，開(kāi)閉站搭載了智能巡檢機(jī)器人綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)站內(nèi)設(shè)備健康水平的監(jiān)督、診斷，巡檢機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)安裝情況見(jiàn)圖2。呼和佳地開(kāi)閉站室內(nèi)電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)主要由以下3部分組成：（1）探測(cè)器主機(jī)。用于執(zhí)行設(shè)定任務(wù)，監(jiān)測(cè)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(chǔ)存信息并進(jìn)行信息通信與執(zhí)行反饋；（3）遠(yuǎn)程終端。完成集中監(jiān)控、傳達(dá)設(shè)備狀態(tài)信息等工作。

2.2主要功能

呼和佳地開(kāi)閉站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)是1套基于固定軌道模式的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌道，機(jī)器人可移動(dòng)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(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)控后臺(tái)。電力巡檢機(jī)器人通過(guò)搭載可見(jiàn)光、紅外熱像儀和聲音采集器等傳感器，可自動(dòng)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(dòng)歸檔，供查詢和統(tǒng)計(jì)。

2.3應(yīng)用效果

呼和佳地開(kāi)閉站應(yīng)用電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)后，改變了站房巡檢方式，機(jī)器人可以以1次/日的頻率高質(zhì)量、全方位對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡查，保障了該站供電可靠性。自2017年12月投運(yùn)以來(lái)，電力巡檢機(jī)器人共輔助開(kāi)閉站運(yùn)行800余天，形成例巡及特巡報(bào)告1600余份，檢測(cè)數(shù)據(jù)112000余條。圖3為電力巡檢機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中出具的巡檢報(bào)告。電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)投運(yùn)后，大大減少了工作人員工作量，提高了地區(qū)開(kāi)閉站的運(yùn)維巡檢效率。電力巡檢機(jī)器人曾多次檢測(cè)到設(shè)備發(fā)熱缺陷，并及時(shí)報(bào)警，避免了重大故障的發(fā)生。如2018年某日，呼和佳地開(kāi)閉站智能巡檢機(jī)器人在巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)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(guò)負(fù)載運(yùn)行情況，工作人員立即對(duì)異常情況進(jìn)行處理，避免了損失。電力巡檢機(jī)器人的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)覆蓋區(qū)域的無(wú)人化運(yùn)檢和遠(yuǎn)程可視化管理，能夠有效檢測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行中的不安全因素，降低了配電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)[8]。系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)幫助配電站減少了大量的電量損失，為開(kāi)閉站10kV電網(wǎng)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，電力巡檢機(jī)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(guò)渡，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)集中管控運(yùn)檢，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)式存儲(chǔ)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(yùn)行檢修人員發(fā)現(xiàn)故障—上報(bào)問(wèn)題—缺陷審核—建立工單—等待消缺”的故障被動(dòng)處置模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑\(yùn)維團(tuán)隊(duì)主動(dòng)巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題+異常申告建立工單—本地運(yùn)維團(tuán)隊(duì)及時(shí)處置—現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收消號(hào)”的全新運(yùn)維管理模式，既減輕了運(yùn)維工作量，也使異常隱患在初期即得到處理。

3結(jié)語(yǔ)

電力巡檢機(jī)器人系統(tǒng)在呼和佳地開(kāi)閉站投入使用后，有效降低了運(yùn)維人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，保障了配電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電力巡檢機(jī)器人尚存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。例如，機(jī)器人在執(zhí)行自動(dòng)巡檢任務(wù)時(shí)，路徑規(guī)劃不夠精確，有時(shí)存在舍近求遠(yuǎn)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