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摘 要：目前变电站普遍采用传统的人工巡检方式，对设备运行维护起到了一定作用，同时也存人员劳动强度大、检测效率低、检测精度不高、方法单一，检测到的数据不够精确、不能及时地输入管理信息系统，而且在天气恶劣条件下，人工巡检存在较大安全风险，无法按时巡检等，采用巡检机器人可以很好解决以上问题。本文首先分析了采用变电站巡检机器人的必要性，分析了巡检机器人在变电站应用，分析巡检机器人的功能特点，对采用巡检机器人提出了建议。
关键词：巡检机器人；变电站；应用研究
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0032-02
1 前 言
变电站场地面积较大，设备数量较多，人工检测采集、分析数据等工作费时费力，且检测数据的实时性和精度不能保证，为提高变电站巡检的质量水平，采用变电站巡检机器人系统，该系统能以全自主的检测运行模式结合传统的人工巡检，大大减少运行人员的工作量；并以红外测温、外观检测、表计检测、噪声采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检的不足，而且能够根据巡检内容要求，客观、标准的完成检测作业，提高了巡检检测质量和检测结果客观性。同时，运行人员、管理人员可以通过后台软件实现对巡检数据的科学、长期管理和智能分析判断，并根据巡检报告及时掌握设备运行状况，保障变电站的安全稳定运行。
2 引入变电站巡检机器人的必要性及应用分析
2.1 变电站巡检机器人的必要性
（1）针对目前变电站巡检任务重，运行人员工作量大，尤其是恶劣天气下，运行人员巡检难度和危险度增大的情况下，变电站巡检机器人可以进行远程操作，安全性好，可靠性高，可以显著地提高巡检精度和工作效率。
（2）变电站巡检机器人采用智能巡检程序，逐步替代和辅助人工巡检实现对变电站内设备红外测温、设备外观、刀闸分合状态、表计读数、设备噪声等的全自动巡检，并实现检测方式多样化、自动化、巡检工作程序化。
（3）建立设备巡检数据（温升、位置状态、仪表数据）的专业数据库，其采集的数据在经过软件程序分析后，从而形成设备的状态变化曲线，对设备运行状态的进行预判，为设备检修或设备评估提供有效数据支撑，避免或减少设备故障的发生。
（4）开发缺陷设备管控系统，能够实现自动生成设备红外测温或仪表读数报表，并自动将采集数据（温升、位置状态、仪表数据等）和异常告警信息上传管控系统，按设备种类生成设备各类图形曲线，对设备异常或故障原因进行分析，并提供处理方案，帮助巡检人员提高对设备异常或故障状态的分析和处理能力。
2.2 变电站巡检机器人的效益分析
应用变电站巡检机器人，首先能减少巡检人员的数量，节省人工费用；其次可以降低人员疏忽、遗漏等带来的设备故障几率，提高电网的安全运行。在减少劳动量方面：每周进行的温度监测工作，减少8h；制作设备巡视的记录表格，可以减少4h；当现场有较大风险时，机器人代替人工进行检测特殊设备，减少2h/月；按照每3年发现一次严重热缺陷、预防一次设备缺陷计算，避免计划外停电。处理故障期间，机器人可以减少15min的处理事故时间，加快了复电速度。还有，机器人可以跟踪定位设备运行状态并实时监测缺陷，相比人工监测更加精准。因此，采用变电站设备巡检机器人可避免较大的经济损失，并且平均每天可节约社会劳动时间4h，大大减少时间成本，具有很好的社会效益和经济效益。
2.3 变电站巡检机器人的应用分析
变电站人工巡检存在很多不足，例如：工作强度大、工作效率不高、检测精度不高、手段单一，收集到的数据也无法及时、准确地输入信息管理系统，在极端气候条件下，巡检人员存在安全风险较大，且无法保证及时巡检；采用巡检机器人系统，该系统能以全自动的检测运行模式代替传统的人工巡检，大大减少运行人员的工作量，减少巡检人员受到电磁辐射侵害；红外测温、外观检测、表计检测、噪声采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检手段单一的不足，保障变电站能够稳定安全运行；根据巡检内容要求，机器人按程序化要求完成检测工作，避免人工巡检检测质量不高的弊端。同时，监控软件可满足对巡检数据的管理和自动分析处理，并生成巡检报告，能够及时准确掌握设备运行状况。
实施后可以解决的问题：
（1）以自动化的运行检测方式，大大减少运行人员的工作量；
（2）以红外测温、外观检测、表计检测、声音采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检的不足，而且能够根据巡检内容要求，客观、准确的实现检测工作，提高了人工巡检检测质量和检测数据准确性；
（3）可以通过后台软件实现对巡检数据的科学、长期管理和智能分析判断，并根据巡检报告及时掌握设备健康状况；
（4）智能巡檢机器人采用激光导航、视觉导航和惯性导航的综合导航技术，克服了单一导航方式的局限性，充分利用多种信息，构成多方位和高精度的组合导航系统，极大提高了智能巡检机器人的适应性和可靠性。
3 变电站巡检机器人具备的功能
巡检机器人系统能够以全自动和遥控模式代替人工巡检，巡检内容包括设备外观、仪表读数、设备温升、噪声等，具备检测方式自动化、手段多样化、巡检程序化、客观准确等特点。并且系统集巡检项目、方式、线路、内容与一体，能够实现巡检过程自动化管理，并综合分析数据和采取执行策略。
智能机器人巡检系统的红外检测系统能够对变压器、开关等设备以及开关刀闸触头、母排的接头等的温升进行实时监控和分析，并采用温升分析、不同相或同类设备温升对比、历史数据变化分析等手段，对温升数据进行分析和处理，实现对故障设备的判断和自动发信报警。
（1）检测功能
应配备感光摄像机、热成像仪、噪声采集、微气象采集等检测设备，并能将所采集的成像图片、可见光图片、视频和噪声上传至监测主机。根据实际需要可灵活配置局放检测、超声波探伤等检测设备。 （2）测温功能
应能够监测站内设备温度，并依据规范的要求对致热类型进行分析，并自动生成缺陷或故障的报告，并发出告警信号。
（3）噪声识别
应对设备工作时的噪声数据进行采集，分析并上传数据信息。
（4）仪表读数
能够对温度、压力、油位等表计的读数进行采集，并进行分析判断，发出告警信号，采集数据的误差小于2%。
（5）微气象数据采集
能够对周围大气的温湿度和风速等数据进行采集。
（6）系统互联
遵循DL/T860标准，提供与变电站自动化系统、电网安全生产管理系统、安全防护系统、视频及环境监控系统等的接口。
（7）集控模式
系统应支持集控管理模式，实现多个变电站机器人巡检系统的集控管理，集控后台接口规约开放，适用于不同厂商机器人的接入。
（8）信息传输
应能与当地监控主机进行信息传输，本地监控主机应能与远方监控后台进行信息传输，信息传输内容包括设备数据信息和机器人工作状态信息。
（9）自检功能
应具备自检功能，自检应包括采集系统、信息传输系统、电源系统、动力系统等运行状态，发生异常状况时应发当地告警信号，并向监控后台发送报警信息。
（10）音視频远传
应具备声音和图像的远传功能，实现远方进行可视化巡查和相应的巡检指导建议。
（11）报警功能
应具备分析检测到的数据，根据设定的数据限值，自动发出告警信息，并有相应的告警提示音响和相应的报文信息，该报警信息可以手动或遥控复归。
（12）防碰撞
应配备防碰撞功能，在巡视过程中如遇到障碍物时应能暂停并发出相应信息，当障碍物移除后可以自动恢复运行。
（13）巡检报告
应具备自动生成巡检报告的功能。
（14）控制功能
应具备自动控制和人工控制功能，自动控制时，机器人完全自主运行，根据预设的控制指令进行一系列的巡检工作；人工控制时，机器人根据人工指令，进行相应的巡检内容。
4 结 论
本文针对变电站巡检的内容和特点，分析了人工巡检存在的缺陷和不足，同时分析采用巡检机器人的必要性并对效益进行了分析，还对巡检机器人的应用进行了分析，对巡检机器人的具备的功能进行了探讨，通过以上分析体现了采用巡检机器人的优越性，在经济方面和效率方面作用明显。随着科技的进步，巡检机器人的功能将会更加完善，在变电站的巡检方面发挥出更大的作用。
参考文献
[1]陈志明.变电站巡视方法优化探讨[J].科学时代，2014.
[2]朱兴柯，等.智能巡检机器人在变电站中的应用[J].云南电力技术，2012.
收稿日期：2018-11-1
作者简介：陈红许（1973-），男，广东广州人，高级工程师，大学本科，主要从事变电站电气二次设计等工作。
关键词：巡检机器人；变电站；应用研究
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0032-02
1 前 言
变电站场地面积较大，设备数量较多，人工检测采集、分析数据等工作费时费力，且检测数据的实时性和精度不能保证，为提高变电站巡检的质量水平，采用变电站巡检机器人系统，该系统能以全自主的检测运行模式结合传统的人工巡检，大大减少运行人员的工作量；并以红外测温、外观检测、表计检测、噪声采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检的不足，而且能够根据巡检内容要求，客观、标准的完成检测作业，提高了巡检检测质量和检测结果客观性。同时，运行人员、管理人员可以通过后台软件实现对巡检数据的科学、长期管理和智能分析判断，并根据巡检报告及时掌握设备运行状况，保障变电站的安全稳定运行。
2 引入变电站巡检机器人的必要性及应用分析
2.1 变电站巡检机器人的必要性
（1）针对目前变电站巡检任务重，运行人员工作量大，尤其是恶劣天气下，运行人员巡检难度和危险度增大的情况下，变电站巡检机器人可以进行远程操作，安全性好，可靠性高，可以显著地提高巡检精度和工作效率。
（2）变电站巡检机器人采用智能巡检程序，逐步替代和辅助人工巡检实现对变电站内设备红外测温、设备外观、刀闸分合状态、表计读数、设备噪声等的全自动巡检，并实现检测方式多样化、自动化、巡检工作程序化。
（3）建立设备巡检数据（温升、位置状态、仪表数据）的专业数据库，其采集的数据在经过软件程序分析后，从而形成设备的状态变化曲线，对设备运行状态的进行预判，为设备检修或设备评估提供有效数据支撑，避免或减少设备故障的发生。
（4）开发缺陷设备管控系统，能够实现自动生成设备红外测温或仪表读数报表，并自动将采集数据（温升、位置状态、仪表数据等）和异常告警信息上传管控系统，按设备种类生成设备各类图形曲线，对设备异常或故障原因进行分析，并提供处理方案，帮助巡检人员提高对设备异常或故障状态的分析和处理能力。
2.2 变电站巡检机器人的效益分析
应用变电站巡检机器人，首先能减少巡检人员的数量，节省人工费用；其次可以降低人员疏忽、遗漏等带来的设备故障几率，提高电网的安全运行。在减少劳动量方面：每周进行的温度监测工作，减少8h；制作设备巡视的记录表格，可以减少4h；当现场有较大风险时，机器人代替人工进行检测特殊设备，减少2h/月；按照每3年发现一次严重热缺陷、预防一次设备缺陷计算，避免计划外停电。处理故障期间，机器人可以减少15min的处理事故时间，加快了复电速度。还有，机器人可以跟踪定位设备运行状态并实时监测缺陷，相比人工监测更加精准。因此，采用变电站设备巡检机器人可避免较大的经济损失，并且平均每天可节约社会劳动时间4h，大大减少时间成本，具有很好的社会效益和经济效益。
2.3 变电站巡检机器人的应用分析
变电站人工巡检存在很多不足，例如：工作强度大、工作效率不高、检测精度不高、手段单一，收集到的数据也无法及时、准确地输入信息管理系统，在极端气候条件下，巡检人员存在安全风险较大，且无法保证及时巡检；采用巡检机器人系统，该系统能以全自动的检测运行模式代替传统的人工巡检，大大减少运行人员的工作量，减少巡检人员受到电磁辐射侵害；红外测温、外观检测、表计检测、噪声采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检手段单一的不足，保障变电站能够稳定安全运行；根据巡检内容要求，机器人按程序化要求完成检测工作，避免人工巡检检测质量不高的弊端。同时，监控软件可满足对巡检数据的管理和自动分析处理，并生成巡检报告，能够及时准确掌握设备运行状况。
实施后可以解决的问题：
（1）以自动化的运行检测方式，大大减少运行人员的工作量；
（2）以红外测温、外观检测、表计检测、声音采集分析等多种检测手段有效弥补了人工巡检的不足，而且能够根据巡检内容要求，客观、准确的实现检测工作，提高了人工巡检检测质量和检测数据准确性；
（3）可以通过后台软件实现对巡检数据的科学、长期管理和智能分析判断，并根据巡检报告及时掌握设备健康状况；
（4）智能巡檢机器人采用激光导航、视觉导航和惯性导航的综合导航技术，克服了单一导航方式的局限性，充分利用多种信息，构成多方位和高精度的组合导航系统，极大提高了智能巡检机器人的适应性和可靠性。
3 变电站巡检机器人具备的功能
巡检机器人系统能够以全自动和遥控模式代替人工巡检，巡检内容包括设备外观、仪表读数、设备温升、噪声等，具备检测方式自动化、手段多样化、巡检程序化、客观准确等特点。并且系统集巡检项目、方式、线路、内容与一体，能够实现巡检过程自动化管理，并综合分析数据和采取执行策略。
智能机器人巡检系统的红外检测系统能够对变压器、开关等设备以及开关刀闸触头、母排的接头等的温升进行实时监控和分析，并采用温升分析、不同相或同类设备温升对比、历史数据变化分析等手段，对温升数据进行分析和处理，实现对故障设备的判断和自动发信报警。
（1）检测功能
应配备感光摄像机、热成像仪、噪声采集、微气象采集等检测设备，并能将所采集的成像图片、可见光图片、视频和噪声上传至监测主机。根据实际需要可灵活配置局放检测、超声波探伤等检测设备。 （2）测温功能
应能够监测站内设备温度，并依据规范的要求对致热类型进行分析，并自动生成缺陷或故障的报告，并发出告警信号。
（3）噪声识别
应对设备工作时的噪声数据进行采集，分析并上传数据信息。
（4）仪表读数
能够对温度、压力、油位等表计的读数进行采集，并进行分析判断，发出告警信号，采集数据的误差小于2%。
（5）微气象数据采集
能够对周围大气的温湿度和风速等数据进行采集。
（6）系统互联
遵循DL/T860标准，提供与变电站自动化系统、电网安全生产管理系统、安全防护系统、视频及环境监控系统等的接口。
（7）集控模式
系统应支持集控管理模式，实现多个变电站机器人巡检系统的集控管理，集控后台接口规约开放，适用于不同厂商机器人的接入。
（8）信息传输
应能与当地监控主机进行信息传输，本地监控主机应能与远方监控后台进行信息传输，信息传输内容包括设备数据信息和机器人工作状态信息。
（9）自检功能
应具备自检功能，自检应包括采集系统、信息传输系统、电源系统、动力系统等运行状态，发生异常状况时应发当地告警信号，并向监控后台发送报警信息。
（10）音視频远传
应具备声音和图像的远传功能，实现远方进行可视化巡查和相应的巡检指导建议。
（11）报警功能
应具备分析检测到的数据，根据设定的数据限值，自动发出告警信息，并有相应的告警提示音响和相应的报文信息，该报警信息可以手动或遥控复归。
（12）防碰撞
应配备防碰撞功能，在巡视过程中如遇到障碍物时应能暂停并发出相应信息，当障碍物移除后可以自动恢复运行。
（13）巡检报告
应具备自动生成巡检报告的功能。
（14）控制功能
应具备自动控制和人工控制功能，自动控制时，机器人完全自主运行，根据预设的控制指令进行一系列的巡检工作；人工控制时，机器人根据人工指令，进行相应的巡检内容。
4 结 论
本文针对变电站巡检的内容和特点，分析了人工巡检存在的缺陷和不足，同时分析采用巡检机器人的必要性并对效益进行了分析，还对巡检机器人的应用进行了分析，对巡检机器人的具备的功能进行了探讨，通过以上分析体现了采用巡检机器人的优越性，在经济方面和效率方面作用明显。随着科技的进步，巡检机器人的功能将会更加完善，在变电站的巡检方面发挥出更大的作用。
参考文献
[1]陈志明.变电站巡视方法优化探讨[J].科学时代，2014.
[2]朱兴柯，等.智能巡检机器人在变电站中的应用[J].云南电力技术，2012.
收稿日期：2018-11-1
作者简介：陈红许（1973-），男，广东广州人，高级工程师，大学本科，主要从事变电站电气二次设计等工作。