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[摘 要]随着科技的不断进步、电力体制的不断改革、国家对电网发展的大力支持，变电站巡检工作慢慢趋于无人化或少人化。变电站日常巡检任务主要依赖于人工巡视，存在一定的安全隐患，给巡检机器人的推广和使用提供了更多的空间。本文针对无人值班变电站巡检机器人的相关内容展开分析，希望能够给相关行业工作人员提供参考。
[关键词]巡检机器人；无人值守；变电站
中图分类号：T663 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0227-01
引言
随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，变电设备运行可靠性面临更加严峻的考验。为了确保变电站设备的安全平稳运行，开始运用巡检机器人完成巡检作业，并且无人值守变电站逐渐出现取得了很好的检测效果，但这同样也存在不足之处。因此，对无人值守变电站机器人巡检应用进行探讨，是目前变电站的重要任务之一。
1 变电站巡检机器人系统组成
1.1 无人值班变电站巡检需求分析
变电站巡检机器人的日常巡检任务包括定点巡检区域、巡检路线、巡检设备。如果变电站覆盖的区域范围较广，就可以结合变电站的具体情况，将巡检区域划分为更小的部分，在各个巡检区域内设置相应的视角，确保在巡检机器人的运行轨道上可以设置相应的停靠点。与此同时，还可以根据变电站的电力设备分布情况和视角的不同，设计更加合理的运行轨道路线；将变电站巡检任务设置为不同的巡检点，将相应的巡检点预设设备的信息编入数据库，以便进行机器的控制；电力设备是巡检工作的基本对象，例如断路器、刀间、母线、隔离开关、避雷器等。
1.2 巡检机器人系统组成
通过运用巡检机器人，可以在变电站内实时动态的检测相应的各项数据，借助通讯手段将收集到的各项数据传输给人机互交系统，通过对相关数据的分析得出设备存在的问题或者缺陷，将这些数据信息进行保存，最终生成完整的报告表。变电站巡检机器人主要包括人机交互监控系统、通讯系统、巡检机器人车体几个部分。人机交互监控系统的作用是实现对移动车体的实时监控显示；通信系统负责后台监控系统和移动车体之间的数据及指令交换；巡检机器人车体可以携带红外热成像仪、可见光摄像机、噪声传感器等有关传感器设备，在巡检线路轨道上以自主或者远程遥控方式，完全代替人工全方位、全天候的对室外高压电力设备进行日常巡检任务。
2 变电站巡检机器人硬件系统
2.1 巡检机器人控制器选择
控制器有下两种方案：1）嵌入式处理系统：把扩展模块、数据存储器、程序存储器或其他外围电路，通过电气连接构成控制系统；2）高性能工控机：工控机运算速度快，可靠性高，一般应用于控制大型机械或生产过程，其硬件结构与微型计算机基本相同。
2.2 传感器检测模块
传感检测模块包括编码式路标、铁磁传感器两个部分。在巡检机器人本体底部安装两个铁磁传感器，一个读取时钟信息，一个读取编码式路标位置信息。轨道上每隔一定距离安装一组编码式路标，当铁磁检测到编码式路标，同时读取实际编码式路标的信息，控制器将读回的信息解码成十进制位置信息，从而准确判断小车当前位置。
2.3 行程开关
行程开关又称限位开关，是一种常用的定位开关。利用产生机械运动部件的碰撞使其觸头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。在机器人车体的尾端，安装了限位装置，当巡检机器人移动到路径尾端，限位开关连杆驱动开关闭合，巡检机器人停止或者返回，以防小车脱轨损坏设备。当小车返回充电室，巡检机器人停止运转，利用惯性碰撞自动充电装置，起到缓冲作用。
2.4 电源电路
电源电路稳定、可靠的工作是变电站巡检机器人监测系统稳定工作的前提。电源电路为各个功能模块提供稳定的直流电源，保证巡检系统能够正常工作。所有模块的电压必须经过转换，并且在其内部具有自我保护电路，防止过压、过流、过热等现象出现。
2.5 通信系统
通讯系统包括无线网桥、网络集线器等模块，主要负责数据、视频图像和指令的交换。根据变电站巡检线路的需求，在巡检线路任何地方都能稳定的与集控中进行通信。在进行通讯系统选择的时候，要遵循测试要求，保证图像、数据和指令的可靠传输，灵活部署网络系统，实现更大化部署无干扰无线网络系统，充分保证无线覆盖安全。
3 变电站巡检机器人软件设计
3.1 设计原则
在设计软件过程中，必须遵循以下原则：1）可靠性：能避免一切故障，防止程序发生“跑飞”的现象；2）可移植性：即使更改系统控制芯片，也不需重新编写代码，可以提高代码效率；3）易理解性：编写代码语言简洁易懂，在必要的地方添加代码注释；4）先进性和可扩展性：上边留相应的接口，方便系统以后的升级和功能扩展。
3.2 人机交互监控系统
人机交互监控系统可以实时监控和远程控制巡检机器人。1）客户端登陆界面：根据无人值班变电站需求，规范变电站巡检机器人的使用，对变电站巡检机器人的使用设置权限，必须登录个人账号才能启动机器人客户端，远程遥控机器人。2）数据库显示界面：数据库显示界面，包括数据库操作区、数据库显示区、数据曲线图显示区和测温图像显示区四个部分，其中，数据库显示区主要显示测量设备的信息，单击红外图片路径或高清图片路径将在图片显示区显示对应的高温报警图片图像，给巡视人员判断提供参考数据。
4 无人值守变电站巡检机器人工作方式的改进和管理
4.1 组织机器人管理人员的培训工作
巡检机器人操作管理人员需要科学的掌握控制管理知识，才能实现对巡检机器人正确的操作。因此，巡检机器人操作人员要加强对业务技能的学习，可以向厂家积极学习操作技巧，熟悉相关方面的规章制度。与此同时，变电站还要加强对职工的培训。作为一名机器人管理员必须精通机器人的基本操作，熟悉机器人的各项功能使用，还要对基本的使用规范和注意事项进行详细了解。当然，机器人管理人员还应当对机器人所巡检的设备项目了解充分，并对检查出的故障特征及日常维护方法要有充分掌握。
4.2 设立机器人管理岗位
确保机器人的正常运行就需要做好对机器人的日常维护，并且，严格按照相应的巡检计划安排进行。对巡检机器人的巡检路线和巡视结果进行汇总分析，将各项数据分类归档。此外，机器人管理员还应当定期对机器人进行全身检查，及时发现机器人的隐患，对机器人存在的故障或者问题及时处理，确保机器人工作的正常。
结语
在变电站特别是无人值班的变电站的巡检工作中，巡检机器人的使用越来越频繁。并且，随着电网规模的逐渐扩大，机器人发挥的作用会更大。因此，在实际的工作中，相关工作人员要正确对待巡检机器人，加强对巡检机器人功能和系统设计的研究，提高对巡检机器人的管理水平。通过在不断的改进中，提高无人值守变电站工作效率，促使巡检机器人发挥更大的作用。
参考文献
[1] 谭富民.无人值班变电站巡检机器人的研究及应用[D].长沙理工大学，2014.
[2] 彭林，王绍亚.巡检机器人在无人值守变电站的应用探究[J].电子世界，2017，01：157+159.
[3] 肖娟.变电站巡检机器人的路径规划研究[D].山东建筑大学，2015.
[关键词]巡检机器人；无人值守；变电站
中图分类号：T663 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0227-01
引言
随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，变电设备运行可靠性面临更加严峻的考验。为了确保变电站设备的安全平稳运行，开始运用巡检机器人完成巡检作业，并且无人值守变电站逐渐出现取得了很好的检测效果，但这同样也存在不足之处。因此，对无人值守变电站机器人巡检应用进行探讨，是目前变电站的重要任务之一。
1 变电站巡检机器人系统组成
1.1 无人值班变电站巡检需求分析
变电站巡检机器人的日常巡检任务包括定点巡检区域、巡检路线、巡检设备。如果变电站覆盖的区域范围较广，就可以结合变电站的具体情况，将巡检区域划分为更小的部分，在各个巡检区域内设置相应的视角，确保在巡检机器人的运行轨道上可以设置相应的停靠点。与此同时，还可以根据变电站的电力设备分布情况和视角的不同，设计更加合理的运行轨道路线；将变电站巡检任务设置为不同的巡检点，将相应的巡检点预设设备的信息编入数据库，以便进行机器的控制；电力设备是巡检工作的基本对象，例如断路器、刀间、母线、隔离开关、避雷器等。
1.2 巡检机器人系统组成
通过运用巡检机器人，可以在变电站内实时动态的检测相应的各项数据，借助通讯手段将收集到的各项数据传输给人机互交系统，通过对相关数据的分析得出设备存在的问题或者缺陷，将这些数据信息进行保存，最终生成完整的报告表。变电站巡检机器人主要包括人机交互监控系统、通讯系统、巡检机器人车体几个部分。人机交互监控系统的作用是实现对移动车体的实时监控显示；通信系统负责后台监控系统和移动车体之间的数据及指令交换；巡检机器人车体可以携带红外热成像仪、可见光摄像机、噪声传感器等有关传感器设备，在巡检线路轨道上以自主或者远程遥控方式，完全代替人工全方位、全天候的对室外高压电力设备进行日常巡检任务。
2 变电站巡检机器人硬件系统
2.1 巡检机器人控制器选择
控制器有下两种方案：1）嵌入式处理系统：把扩展模块、数据存储器、程序存储器或其他外围电路，通过电气连接构成控制系统；2）高性能工控机：工控机运算速度快，可靠性高，一般应用于控制大型机械或生产过程，其硬件结构与微型计算机基本相同。
2.2 传感器检测模块
传感检测模块包括编码式路标、铁磁传感器两个部分。在巡检机器人本体底部安装两个铁磁传感器，一个读取时钟信息，一个读取编码式路标位置信息。轨道上每隔一定距离安装一组编码式路标，当铁磁检测到编码式路标，同时读取实际编码式路标的信息，控制器将读回的信息解码成十进制位置信息，从而准确判断小车当前位置。
2.3 行程开关
行程开关又称限位开关，是一种常用的定位开关。利用产生机械运动部件的碰撞使其觸头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。在机器人车体的尾端，安装了限位装置，当巡检机器人移动到路径尾端，限位开关连杆驱动开关闭合，巡检机器人停止或者返回，以防小车脱轨损坏设备。当小车返回充电室，巡检机器人停止运转，利用惯性碰撞自动充电装置，起到缓冲作用。
2.4 电源电路
电源电路稳定、可靠的工作是变电站巡检机器人监测系统稳定工作的前提。电源电路为各个功能模块提供稳定的直流电源，保证巡检系统能够正常工作。所有模块的电压必须经过转换，并且在其内部具有自我保护电路，防止过压、过流、过热等现象出现。
2.5 通信系统
通讯系统包括无线网桥、网络集线器等模块，主要负责数据、视频图像和指令的交换。根据变电站巡检线路的需求，在巡检线路任何地方都能稳定的与集控中进行通信。在进行通讯系统选择的时候，要遵循测试要求，保证图像、数据和指令的可靠传输，灵活部署网络系统，实现更大化部署无干扰无线网络系统，充分保证无线覆盖安全。
3 变电站巡检机器人软件设计
3.1 设计原则
在设计软件过程中，必须遵循以下原则：1）可靠性：能避免一切故障，防止程序发生“跑飞”的现象；2）可移植性：即使更改系统控制芯片，也不需重新编写代码，可以提高代码效率；3）易理解性：编写代码语言简洁易懂，在必要的地方添加代码注释；4）先进性和可扩展性：上边留相应的接口，方便系统以后的升级和功能扩展。
3.2 人机交互监控系统
人机交互监控系统可以实时监控和远程控制巡检机器人。1）客户端登陆界面：根据无人值班变电站需求，规范变电站巡检机器人的使用，对变电站巡检机器人的使用设置权限，必须登录个人账号才能启动机器人客户端，远程遥控机器人。2）数据库显示界面：数据库显示界面，包括数据库操作区、数据库显示区、数据曲线图显示区和测温图像显示区四个部分，其中，数据库显示区主要显示测量设备的信息，单击红外图片路径或高清图片路径将在图片显示区显示对应的高温报警图片图像，给巡视人员判断提供参考数据。
4 无人值守变电站巡检机器人工作方式的改进和管理
4.1 组织机器人管理人员的培训工作
巡检机器人操作管理人员需要科学的掌握控制管理知识，才能实现对巡检机器人正确的操作。因此，巡检机器人操作人员要加强对业务技能的学习，可以向厂家积极学习操作技巧，熟悉相关方面的规章制度。与此同时，变电站还要加强对职工的培训。作为一名机器人管理员必须精通机器人的基本操作，熟悉机器人的各项功能使用，还要对基本的使用规范和注意事项进行详细了解。当然，机器人管理人员还应当对机器人所巡检的设备项目了解充分，并对检查出的故障特征及日常维护方法要有充分掌握。
4.2 设立机器人管理岗位
确保机器人的正常运行就需要做好对机器人的日常维护，并且，严格按照相应的巡检计划安排进行。对巡检机器人的巡检路线和巡视结果进行汇总分析，将各项数据分类归档。此外，机器人管理员还应当定期对机器人进行全身检查，及时发现机器人的隐患，对机器人存在的故障或者问题及时处理，确保机器人工作的正常。
结语
在变电站特别是无人值班的变电站的巡检工作中，巡检机器人的使用越来越频繁。并且，随着电网规模的逐渐扩大，机器人发挥的作用会更大。因此，在实际的工作中，相关工作人员要正确对待巡检机器人，加强对巡检机器人功能和系统设计的研究，提高对巡检机器人的管理水平。通过在不断的改进中，提高无人值守变电站工作效率，促使巡检机器人发挥更大的作用。
参考文献
[1] 谭富民.无人值班变电站巡检机器人的研究及应用[D].长沙理工大学，2014.
[2] 彭林，王绍亚.巡检机器人在无人值守变电站的应用探究[J].电子世界，2017，01：157+159.
[3] 肖娟.变电站巡检机器人的路径规划研究[D].山东建筑大学，2015.