變電站巡檢機器人巡檢路線的優(yōu)化設(shè)計

付淵

（貴陽供電局，貴州貴陽 550000）

變電站巡檢機器人巡檢路線的優(yōu)化設(shè)計

付淵

（貴陽供電局，貴州貴陽 550000）

變電站巡檢機器人的工程應(yīng)用中，巡檢路線的設(shè)計是整個系統(tǒng)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)。本文首先論述了變電站巡檢機器人系統(tǒng)路線設(shè)計依據(jù)，既要滿足變電站室外設(shè)備的全面覆蓋和表計識別效果，又要綜合考慮機器人本體性能。最后結(jié)合500kV貴陽變電站巡檢機器人的工程應(yīng)用，論述了優(yōu)化充電室位置保證巡檢時間合理分配的方法，以及提高220kV區(qū)域開關(guān)設(shè)備分合識別效果、保證500kV區(qū)域設(shè)備多角度觀測、提高主變繞組油溫表和呼吸器觀測識別效果的優(yōu)化設(shè)計的注意事項。

變電站巡檢機器人 巡檢路線設(shè)計 巡檢點位

1 背景

采用變電站巡檢機器人技術(shù)進行巡檢，不但克服了人工巡檢存在的一些缺陷，還彌補了人工巡檢存在的不足之處，同時還適應(yīng)了智能變電站和無人值守變電站發(fā)展的實際需求，具有非常廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。在機器人巡檢變電站的工程應(yīng)用中，變電站巡檢機器人巡檢路線的設(shè)計是整個系統(tǒng)應(yīng)用中最重要的環(huán)節(jié)，既要滿足變電站室外設(shè)備的全面覆蓋，又要綜合考慮機器人本體性能。本文結(jié)合變電站巡檢機器人系統(tǒng)在貴陽500kV變電站中的應(yīng)用，對機器人巡檢線路的設(shè)計中重要的問題進行了詳細(xì)的論述。

2 設(shè)計依據(jù)

2.1 站內(nèi)巡檢設(shè)備全面覆蓋

整個系統(tǒng)由變電站巡檢機器人、 本地監(jiān)控后臺、 遠(yuǎn)程集控后臺、 機器人充電室、 通信基站等部分組成， 能夠通過全自主或遙控模式進行變電站巡檢作業(yè)或遠(yuǎn)程視頻巡視。 機器人檢測設(shè)備應(yīng)包含如下，主變壓器、電抗器、斷路器、隔離開關(guān)、電容器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、設(shè)備區(qū)箱體、母線及絕緣子等，同時應(yīng)具備設(shè)備本體、套管和接頭的溫度可生成清晰的紅外測溫視頻圖像，設(shè)備外觀、表計指示、滲漏油等能夠生成清晰的可見光視頻圖像，油位、油溫、壓力等表計能夠智能識別表計油位或者讀數(shù)。

2.2 機器人性能參數(shù)

可見光攝像機上傳視頻分辨率不小于720x576，最小光學(xué)變焦倍數(shù)20倍；紅外熱成像儀具備自動對焦功能，分辨率不低于320×240，紅外圖像為偽彩顯示、可顯示影像中溫度最高點位置及溫度值、具有熱圖數(shù)據(jù)。

3 巡檢路線設(shè)計

3.1 充電室位置設(shè)計

圖1 500kV貴陽變電站

充電室是機器人的能源補充場所，在考慮充電室位置布置時，應(yīng)著重考慮以下幾點：（1）使充電室位于變電站的中間位置，機器人每次從充電室出發(fā)完成單個巡檢任務(wù)的巡視路程盡量接近，方便后期調(diào)試過程中對每個巡視任務(wù)進行規(guī)劃。（2）充電室應(yīng)避免位于母線正下方，一方面母線本身較強的負(fù)荷可能對無線通訊產(chǎn)生一定影響，另一方面在進行充電室安裝過程中對還要額外注意施工設(shè)備與母線的安全距離，為充電室的安裝徒增風(fēng)險。（3）不應(yīng)安裝在變電站設(shè)備預(yù)留空間附近，主要是為了避免與變電站后期設(shè)備維修以及變電站改建和擴建產(chǎn)生干涉。

3.2 軌道和任務(wù)路線設(shè)計

軌道是機器人的導(dǎo)航方式，決定著變電站巡檢機器人在自動運行過程中的活動范圍，在設(shè)計時應(yīng)著重考慮以下幾點：（1）確保站內(nèi)一次設(shè)備的全面覆蓋，并選擇距離設(shè)備較近的一側(cè)道路進行。（2）針對站內(nèi)主道路和電纜蓋板要選擇合適的軌道的形式來滿足機器人運行。針對混凝土澆筑道路和瀝青道路要選擇合適的施工方式確保機器人軌道在機器人運行期間的導(dǎo)航穩(wěn)定性。（3）避免與站內(nèi)主道路上排水蓋板等道路設(shè)施產(chǎn)生干涉，避免規(guī)劃新修的輔助道路與站內(nèi)消防設(shè)施的正常取用發(fā)生沖突，注意規(guī)避設(shè)備區(qū)域分隔柵欄以及不可損壞站內(nèi)綠化。（4）出于機器人運行穩(wěn)定性考慮，軌道要與低抗等強電磁設(shè)備預(yù)留一定的安全距離，確保設(shè)備電磁干擾在機器人自動巡視時不產(chǎn)生影響。（5）能從巡檢路徑（包括蓋板）360°觀測設(shè)備間隔各檢測點。

3.3 巡檢點設(shè)計

（1）按照巡檢路線方向，機器人巡檢停靠點應(yīng)該保證正面拍攝目標(biāo)設(shè)備，且拍攝圖片背景盡量簡單。（2）每條軌道的巡檢點應(yīng)該統(tǒng)一放置在軌道同一側(cè)。便于后期規(guī)劃機器人任務(wù)時不必往返于同一條道路。（3）設(shè)計巡檢點時應(yīng)依據(jù)整體任務(wù)路線確定，盡量實現(xiàn)機器人蛇形路線穿梭于設(shè)備之間，同一條道路盡量不走往返，減少機器人行走路程。根據(jù)總體任務(wù)路線確定每條道路的巡檢點處于道路的一側(cè)。（4）紅外巡檢點應(yīng)盡量減少云臺轉(zhuǎn)動距離并保證較多的覆蓋設(shè)備，如果與臨近的可見光巡檢點運行距離不大于50cm時可以考慮與可見光巡檢點合并，但前提是可以覆蓋需要測溫的一次設(shè)備，且待測設(shè)備與機器人之間無障礙物遮擋。（5）可見光巡檢點應(yīng)盡量保證正對巡檢表計，確保表計與巡檢機器人之間沒有其他設(shè)備遮擋。在可以清楚看到表計的前提下要考慮拍攝表計時的仰角，盡量減小仰角便于提高識別準(zhǔn)確率。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

500kV貴陽變電站位于距貴陽市區(qū)28公里的白云區(qū)沙文鄉(xiāng)，海拔1300余米，占地150余畝，是我國西南地區(qū)第一座500千伏變電站。現(xiàn)已投運兩組容量為50萬千伏安和75萬千伏安的主變壓器，五回500KV出線，十二回220kV出線，出線采用直饋線輻射方式。遵循上節(jié)論述的原則，設(shè)計巡檢路線如圖1所示。

（1）充電室布置在主控樓一側(cè)，使每個電壓等級區(qū)域的巡檢時間近似。保證機器人充電和巡檢時間合理分配，滿足每天全面巡檢的要求。（2）220kV區(qū)域軌道布置在電纜蓋板上，對220kV隔離開關(guān)設(shè)備進行分合識別。（3）500kV區(qū)域每一串兩條軌道覆蓋三相，優(yōu)化了開關(guān)壓力、CT油位的讀取，完善設(shè)備接線板的多方位觀測。（4）主變四周進行了巡檢軌道的設(shè)計，優(yōu)化了主變滲漏油，繞組油溫表的觀測。

付淵（1981—），男，貴州貴陽人，職稱：技師、助理工程師，崗位：生產(chǎn)設(shè)備管理部變電運行專責(zé)，工作單位：貴陽供電局，研究方向：變電運行管理和基于智能機器人的設(shè)備巡視。