摘要：随着电网规模的不断扩大，智能电网技术愈发成熟。同时，随着人工智能技术的不断进步，机器人巡检技术在变电站中广泛应用，机巡为主、人机结合未来将成为变电站巡检的趋势。本文对智能巡检机器人技术及应用场景进行了介绍，并对智能巡检机器人在变电站应用进行了分析。

关键词：变电站；智能巡检机器人；智能化控制；应用

引言：机器人是21世纪文明科学的高新产物，给人们的生活和工业生产带来了极大的便利。在我国变电站巡检工作中，智能巡检机器人将代替传统的人工巡检，成为未来的主要发展趋势，而且智能机器人的优越性更加明显。使用智能机器人巡视变电站，能够及时获取电气设备的状态信息和其中存在的安全隐患。同时，智能电网的快速发展推动了变电站的智能化管理，使得变电站的无人化成为一种趋势。相比于传统的人工巡检方式，变电站巡检机器人的便捷性、可靠性、经济性尤为突出。

一、智能变电站相关内容

在科技发展水平不断提升的背景下，智能设备被广泛应用于各个领域，极大方便了人们的工作和生活。目前，我国对电力资源的需求量较大。如果没有电力能源的支持，人们的工作和生活质量将会无法保证。因此，相关人员应该重视智能化设备的利用，重视智能变电站的可持续发展，加强先进技术的支持，促使电力行业稳定发展。智能变电站建设中，要充分考虑环保性，通过提升设备利用信息的通畅性，将智能变电站工作产生的数据传输至数字化控制中心，实现整个变电站的信息共享。智能化变电站与常规的变电站存在较大的区别，其中最大区别在于智能化设备可以实现自动化工作，可以为电力工作的开展节约大量的人财物力资源，能够自动完成电力设备对信息的采集和测量。智能变电站中光纤的使用，降低了设备和电缆的能源消耗。智能变电站的使用情况由管理应用层直接控制，设备内部含有很多智能一次设备。

二、变电站巡检机器人的优势

与传统的人工巡检方式相比，变电站巡检机器人将人工智能与互联网相融合，极大地推动了变电站的智能管理。除此之外，机器人的引入大大提高了变电站检测、管理的智能性和安全性，它可以解决传统人工巡检方式劳动强度大、效率低、可靠性低等一系列问题。另外，变电站巡检机器人采用六自由度机器手臂技术，可以在很大程度上减少现有变电站人工带电作业存在的安全隐患，降低由于工作人员不谨慎所引起的人身伤亡事故的可能性。变电站巡检机器人还可以完成“无轨”巡检，即巡检机器人在巡检变电站相关设备时可脱离轨道约束，将巡检范围扩大，从而大大降低了人工巡检角度所带来的误差。考虑到信息保密性能方面的内容，特在通信中端和机器人终端添加加密系统，以防变电站位置被泄露。通过加密系统可以让信息的保密性能得到质的提升。

三、变电站智能巡检机器人的应用情况

3.1整体应用情况

变电站智能巡检机器人可通过搭载可见光摄像机、红外热像仪等传感检测设备，利用自主导航、图像识别、红外带电检测、自动充电等智能化、自动化技术，通过自主或遥控模式实现对变电站设备、周围环境的智能巡检。

目前，变电站智能巡检机器人可实现变电站内的设备外观巡视、设备红外测温、表计自动抄录、高清图像对比以及气象数据采集等功能，给变电运维工作带来了极大的便利，实现了运维工作的减负增效。但由于自主导航、图像处理、超声波避障等相关技术尚处于发展起步阶段，相关技术的工程应用经验欠缺，导致在现场应用中，智能巡检机器人经常出现因导航定位丢失而脱轨、自主充电失败、表计识别不精确、运行稳定性不高等诸多问题。

3.2智能巡检机器人导航方式

机器人在未知环境中，要实现智能化需要完成定位、建图、路径规则。因此，导航定位是智能巡检机器人能否完全自主运行的关键，智能巡检机器人导航系统的性能直接决定了其完成巡检任务的质量和效率。变电站智能巡检机器人可采用磁轨导航、激光导航、GPS导航、视觉导航等方式。由于早期采用磁轨导航方式的智能巡检机器人存在磁轨铺设工作量大、维护成本高、运行路线不灵活、越障高度受限等问题，目前投运的智能巡检机器人已全部采用激光导航，可实现自动路径导航。

3.3识别检测功能的应用

在智能化变电站巡检机器人利用中，要想保证各项功能的完善，需要安装各种检测设备，实现对障碍物的有效检测和功能识别，从而科学判断各种路障。其中，巡检机器人设备主要配备的工具是可见光摄像机，主要功效是实现对图像、音频等信息的采集。利用巡检机器人能够独立读取、记录和分析有效信息，便于科学分析变电站的工作状态。同时，利用图像匹配方法分析变电站的数据库信息，能够有效匹配变电站的可见图像和数据库中的图片。在算法设计中，能够矫正图像信息的形变，使灰度差别降至最低。如果利用能量归一化和灰度均衡化、投影直方图法、主成分分析法等分析图像信息，巡检机器人的图像匹配程度会更高，准确度也会更高。以上方法可以人工标定图片库中所有的设备数据，一旦图像匹配成功，便可识别和定位智能变电设备，提升识别检测功能的准确率。

3.4路径规划

在实际应用中，部分巡检机器人存在路径规划不合理的问题，如实际运行的路径并非全局最优路径或局部最优路径，导致机器人巡检任务不够高效，在电池续航时间内巡检设备减少。目前，大多数巡检机器人的转弯位置、掉头位置均在巡检地图上设定为固定点。考虑机器人在较窄的道路上转弯或掉头时易发生跌落，对于宽度较窄的道路一般均不设置转弯或掉头巡检点。但当这些没有设置掉头或转弯点位的巡检路径上出现异物阻挡时，巡检机器人会停留在原地不动直至电量耗光，而不能智能地倒退或绕开障碍物继续前行。当机器人巡检道路上遇到障碍物阻挡时，巡检机器人会触发超声波停障功能，立即停止前行。而该道路上的巡检点位全部为单向巡检点位，机器人遇到障碍物停止后便无法调头或转弯继续前行。因此，针对此类狭窄道路，需优化路径点位设置方式，可设置为双向巡检点，当机器人遇到障碍物停止前进时，可采用机器人倒行的方式避开狭窄道路上的障碍物，直到最近一个转弯点后调转车头继续前进。

3.5远程操作和维护

使用这种变电站智能巡检机器人同时具有实现变电站标准化和统一管理的数据接口功能和远程服务，可以方便工作人员远程对自动化巡检的机器人系统功能进行标准化统一控制和自动化管理。智能变电站的巡检自动化机器人体积尺寸更小，使之其操作应用范围更加丰富灵活，各方面的工作方式都能进一步得到优化改进。为此，运维或巡检操作人员将可以完全实现随时使用该能移动监测设备来实现远程操作或通过控制变电站。

3.6巡检机器人与SCADA系统联动

智能巡检机器人与变电站SCADA（监控与数据采集）系统之间，可采用DL/T860协议进行数据通信，中间设置横向加密装置进行安全隔离，以满足电网数据传输的安全要求。通过巡检机器人与变电站SCADA系统的联动配合，实现一次设备遥控操作前后状态的自动校验以及重要遥信告警信号的状态确认。当无人值守变电站SCADA系统发生断路器SF6压力告警、油压低告警等重要遥信告警时，巡检机器人可立即启动对应的临时巡检任务，自动完成相应告警信息的现场检查，并将检查结果以图片和报告形式上传远端后台，为运维人员的应急处置提供可靠判据。

3.7巡检机器人与VR技术结合

研究变电站智能巡检机器人与VR（虚拟现实）仿真技术的融合协同，通过建立高精度的变电站可视化三维仿真模型，利用VR技术实现变电站的情景模拟，并在高精度的变电站三维仿真场景中置入模拟的巡检机器人。当无人值守变电站中发生设备异常时，便可通过VR设备直接快速遥控巡检机器人第一时间赶赴现场检查确认。通过将变电站三维仿真环境中集成设备实时数据和机器人现场采集数据进行叠加处理与分析，使运维人员能够更加精准、实时、真实、沉浸式地监测变电站状态和进行事故异常处置，达到真正人机协同工作的目的，大大提升无人值守变电站的事故应急响应速度。

四、发展建议

（1）能够尽快地做到各个充电终端接口数据的完全一致性，才能有效满足不同机器人公司研制生产销售的各类不同用途机器人的各种充电产品需求。

（2）企业要进一步建立较为完善高效的智能监督管理工作体系，实现其对内部各类机器人的全过程集中有效管控目标。构建集成软件对其进行监督，智能巡检机器人耗时且存在一定的监控漏洞，因为它们必须由多个不同的系统进行监管。为此，需要建立专门的集成标准软件，可以对监控软件进行监督和管理，使其不至于花大量时间切换。

（3）用户目前在使用上的智能巡检机器人功能上比较一致，无法集中执行比较全面复杂的智能化巡检自动化任务，产在品实际使用安装调试过程中，就容易会出现质量问题，未来的智能自动化巡检智能机器人会同时具有多种监控功能，使自动化变电站智能化的巡检运行维护和管理维护会更加高效。

（4）为实现与智能巡检机器人进行一体化的管理功能目标，需要采取措施保证与智能巡检机器人进行可持续远程协同控制，保证系统标准化，实现信息系统和自动化管理实现系统域内有效的实时信息实时共享。

五、结束语

随着社会经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，再加上国家对电网发展的大力支持和投入，电力网络朝着自动化方向发展，而变电站巡检方式也将完成一次伟大的革新，由传统的人工巡检逐渐向智能机器人巡检迈进。

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