智能巡检机器人在变电站的实践应用

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  摘要:随着“三集五大”的发展,变电站运行模式的改变以及无人值守站的普及,智能巡检机器人在巡视过程中对设备的表计、油位进行正确读数,采集设备声音,红外成像,综合判断设备是否存在异常,提高巡视精确度。机器人具有的故障报警、后台分析、显示模式识别等功能,减少人员巡检带来的误差,提高工作效率及工作质量。机器人代替人工巡视将是未来的主要发展方向。
  关键词:智能巡检;机器人;自主;红外成像
  【中图分类号】TM63【文献标识码】A【文章编号】2236-1879(2017)12-0252-01
  随着“三集五大”的发展,变电站模式逐渐向少人、无人值守发展,为适应发展需求,智能巡检机器人携带红外热像仪、可见光等有关的变电站设备检测装置,以自主和遥控的方式,代替人全天候、全方位、全自主对室外高压设备进行智能巡检和监控,及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题。使运维人员及时发现诊断故障。
  初始机器人技术不成熟,运维人员对其功能不熟悉,在实践应用中存在许多问题,结合国家电网公司机器人验收细则,对以下问题进行分析改进:
  1、电池电源不足。由于场区大、设备多,完成一次任务,需要3-4小时,机器人半途耗尽电量,而停在场区。改进后,更换大容量电池,并设置低电压报警,发出声光信号,报警值可根据实际更改。同时当电池电源不足时,机器人会自动结束巡检任务,由最短路径返回充电室。
  2、机身不稳定而摔倒,在大风天气,机器人重量轻;体盘不稳、头重脚轻;轨道坡度较大、拐弯较大而摔倒在路上。通过改进机器人机身、对轨道的坡度、弯度进行调整,满足要求。
  3、无故停车,智能巡检机器人采用的导航方式为磁导航,因此要沿机器行走路线铺设磁轨道,当轨道设置距路边较近,路边的冬青等花木生长茂密,遮挡机器人探头,会报出“故障停车”,通过平移巡检路线并定期修剪花木减少机器人故障停车次数。
  4、无视频图像,由于死机、网络中断导致机器人后台主机画面无显示。更换机器人网络系统减少死机次数。
  5、红外测温图谱误报,受白天日光、夜间灯光影响,发高温误报,设置红外测温巡检任务时,避免白天日光强烈,夜间不开场地照明。对机器人的点位、角度调整,以拍到准确合适的设备图谱。
  6、可见光巡检缺少图片较多,图像不清晰,数据不准确。受机器人的位置、高度、角度影响,摄像头被其他设备遮挡,分辨率低、沟盖板上机器人的点位变动,均会导致测量不精确,采用高分辨率的高清摄像机、设备遮拦开孔、调整固定点位、升级数字识别算法等方式提高表计数字识别率和准确率。
  在实际工作中,厂家人员和运维人员不断研究、调试、改进,使机器人状态、功能日趋完善,各项指标符合国网验收细则要求,在500kV晋城变电站机器人智能巡检系统中,主要实现的功能如下:
  1、在任意设定时间按任意设定任务进行巡检检查工作的功能;除每日设置的固定巡检任务外,还可根据当日的天气、检修、工作等特殊情况在需要的时間灵活设置巡检任务。
  2、可见光摄像头日常巡检和红外摄像头红外测温功能;在进行红外测温时,同时拍摄可见光图片进行比对。对设备检测点进行可见光及相应红外成像的定位操作,确定了最佳检测位置的不变性,避免了人为检测位置的改变而影响检测精度,便于准确测温和跟踪测温,提高了互比性和工作效率。
  3、自主和遥控巡检功能;智能巡检机器人后台主机安装网线后,通过网络可以在主站对子站的机器人实现远程控制、监控,实时查看机器人的位置、运行工况,远程安排巡检任务,并将图像遥传至主站电脑,方便运维人员远程实时巡检。
  4、模式识别功能(主要针对表计),可见光的巡检数据主要有断路器的液压、分合位置,电流互感器的气体压力、油位,变压器的油温,避雷器的动作次数、泄漏电流等,拍摄可见光照片并自主识别不同表计,计算正确的数值。具备各类实用巡检模式(如油位巡检、表计读数、红外普测、精确测温等),满足日常运维工作的需求。
  5、自动停障功能;当机器人巡检路线前方有障碍物,如设备检修时布置的围栏、车辆、人时,机器人会自动停止前进,而不会撞上阻碍物,损坏机器人。后台主机发出告警信息,运维人员可一键返回机器人。
  6、巡检机器人本身状态信息采集及分析功能;如采集电池电源能量信息,不足时,自主发出声光告警信号,机器人可自动从最短的路径返回充电室充电。
  7、机器人巡检系统历史事件查看功能;后台主机系统的储存空间很大,可以保存近三年历史数据,运维人员可调取历史数据资料,对设备性能进行动态跟踪分析,适应现代化企业对设备管理的要求。
  8、各巡检设备历史数据分析及报表生成功能;机器人后台系统自动生成设备检测报告,在检测报告中详细记录了设备的名称、巡检时间,红外检测图像以及三相对比的结果,减轻运维人员对测温图片命名的负担,运维人员还可以调取历史测温结果查看分析打印。
  9、温度分析功能——超温报警、差温报警及温度曲线分析报警;后台系统设有异常温度报警值,后台筛选巡视时间及设备类型等分析设备温度,识别区域的温度,在超过温升阀值时,发出提示报警信息,后台主机报警信息窗显示有时间、设备名称、报警类型(最高温度、温升分析、三相温差)、报警数值、报警级别(超温、温升、严重三相、危机三相报警)、报警内容、是否精确报警,提醒运维人员进行复测、缺陷定性。
  10、环境信息(温度、风速等)采集功能;安装温湿度及风速传感器以及无线通讯用的无线网桥,将风速、温度、湿度的信息传送至上位机,通过算法融入到检测结果中去,保证检测数据的准确性和可靠性.
  11、最优路径规划功能;35kV设备密集,机器人在道路上巡检不到设备,存在盲区,为全面发挥智能巡检机器人的功能和作用,扩大巡视范围,在35kV设备区增加辅助道路,为机器人提供行走线路。新修道路与电缆盖板连接处用皮垫隔离,防止结合在一块。自然放坡,高度差为15cm,坡度符合机器人运行要求。
  12、双向语音功能;可在主机后台系统与机器人现场进行實时对话。
  经过将近六年的磨合,机器人的运行工况日趋稳定,设备巡检、点位覆盖率、表计识别率100%,采用智能巡检机器人代替传统的巡视方式,在巡视的同时实时完成可见光及相应的红外成像,减少变电站运维人员的工作强度,节省时间,提高工作效率,为电网的安全稳定做出很大的贡献。
  作者简介:王云琴(1979.09-),女,1998年毕业于太原电力学校,2008年毕业于山西大学(本科),高级技师,国家电网晋城供电公司检修公司变电运维专业。
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