電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制是電網(wǎng)安全的核心工作，變電站電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)好壞直接決定電網(wǎng)安全運(yùn)行情況，設(shè)備出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)若不及時(shí)處理很可能發(fā)展成故障，造成設(shè)備損壞甚至人身事故。隨著光學(xué)科技水平的提高，紅外溫度監(jiān)測(cè)成為設(shè)備故障預(yù)判的主要途徑之一，電力系統(tǒng)中的故障高壓設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中總會(huì)因各種原因產(chǎn)生一些熱故障點(diǎn)，即設(shè)備故障前的熱征兆。紅外檢測(cè)技術(shù)能夠遠(yuǎn)距離、非接觸、實(shí)時(shí)、快速、不停電、不取樣地快速獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，可作為設(shè)備診斷分析的常規(guī)方法。
1 傳統(tǒng)熱缺陷檢測(cè)設(shè)備在應(yīng)用方面面存在的問(wèn)題
（1）使用傳統(tǒng)手持式紅外測(cè)溫儀勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，無(wú)人值守變電站需運(yùn)行人員驅(qū)車到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定期檢測(cè)。
110 kV變電站每半月檢測(cè)1次，一旦在區(qū)間內(nèi)發(fā)生故障，運(yùn)行人員就無(wú)法得知，若在人員檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生故障，如互感器瓷套炸裂，設(shè)備安全運(yùn)行和人身安全將受到威脅。
因此，傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在以下不足：
①浪費(fèi)人力物力資源；②檢測(cè)到的數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確、及時(shí)地接入管理信息系統(tǒng),對(duì)設(shè)備的歷史溫度不方便存檔查詢，無(wú)法對(duì)溫度突增設(shè)備科學(xué)分析原因，科學(xué)預(yù)警；③在雷雨等惡劣天氣條件下，人工巡檢存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，且無(wú)法及時(shí)進(jìn)行巡檢。
（2）若采用視頻紅外監(jiān)控系統(tǒng)，由于受到定點(diǎn)監(jiān)控，存在很大的監(jiān)控盲區(qū)，很難真正滿足視頻監(jiān)控全方位覆蓋的要求。同時(shí)由于系統(tǒng)復(fù)雜、需要的紅外攝像頭數(shù)量多、成本也較大，安裝布線工作量大，加之?dāng)z像頭安裝于構(gòu)架上，維修、清灰作業(yè)安全距離不夠，存在安全隱患，停電維護(hù)困難。隨著智能變電站和無(wú)人值守變電站模式的推廣，對(duì)變電站巡檢提出了更高的要求，迫切需要一種更為先進(jìn)、智能的巡檢模式。
2 巡檢系統(tǒng)的主體功能設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)思路
智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，以巡線機(jī)器人搭載紅外熱成像儀與高清CCD可見(jiàn)光攝像頭為主體，通過(guò)識(shí)別固定路線移動(dòng)，改變?cè)O(shè)備巡視觀測(cè)距離與角度，通過(guò)通信手段，人員不用到現(xiàn)場(chǎng)，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)死角高清晰度巡檢，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可傳回。
2.2 主體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由機(jī)器人主體（見(jiàn)圖1）、監(jiān)控基站、通信系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成。機(jī)器人包括移動(dòng)車體、紅外視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)組成；監(jiān)控基站主要由后臺(tái)控制軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)組成；通信系統(tǒng)包括機(jī)器人與監(jiān)控基站間的無(wú)線與有線通信設(shè)備；電源系統(tǒng)包括車載電池、車載充電模塊和穩(wěn)壓模塊。整個(gè)系統(tǒng)各部分承擔(dān)相應(yīng)功能，通過(guò)串口、無(wú)線通信協(xié)同工作，形成有機(jī)配合整體，實(shí)現(xiàn)整體功能。


 　　2.3 主要功能
系統(tǒng)以全自主、本地或遠(yuǎn)方遙控模式部分代替或輔助人工按照固定巡視路線進(jìn)行變電站常規(guī)巡檢，遇巡視點(diǎn)自動(dòng)停留，云臺(tái)按照程序自動(dòng)掃描設(shè)備、拍照。巡檢內(nèi)容包括設(shè)備溫度、設(shè)備外觀、刀閘開(kāi)合狀態(tài)、儀表等，監(jiān)控系統(tǒng)集巡視內(nèi)容、時(shí)間、報(bào)表管理于一體，實(shí)現(xiàn)了巡檢全過(guò)程管理，并能夠提供數(shù)據(jù)分析與決策支持依據(jù)。系統(tǒng)的紅外檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ψ儔浩?、互感器等設(shè)備本體以及各開(kāi)關(guān)觸頭、母線連接頭等的溫度進(jìn)行檢測(cè)，并采用溫升分析、歷史趨勢(shì)分析等手段，對(duì)設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備熱缺陷的判別和自動(dòng)報(bào)警。
3 巡檢系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    3.1 基于圖像識(shí)別的導(dǎo)航方式
目前，用于機(jī)器人導(dǎo)航的方式主要是電磁巡線，而導(dǎo)航系統(tǒng)采用圖像識(shí)別軌道導(dǎo)航定位方式可以提高運(yùn)行可靠性并大幅降低成本。在巡檢路線上預(yù)先噴涂軌道，?？课恢脜^(qū)域布置十字標(biāo)志，導(dǎo)航系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別軌道，調(diào)整行走方向，可自動(dòng)識(shí)別十字標(biāo)志?？浚⒂涗浳恢眯畔?，通過(guò)預(yù)先設(shè)置規(guī)劃行走過(guò)程。此種導(dǎo)航方式和電磁導(dǎo)航模式比較，無(wú)電磁干擾威脅，可有效降低電磁巡線模式下的巡線裝置價(jià)格劣勢(shì)，且電磁軌道成本高，布線施工困難，需要對(duì)變電站路面開(kāi)挖，埋入磁條，路線變更不方便。采用圖像識(shí)別軌道導(dǎo)航定位方式能夠大幅度地降低智能巡視系統(tǒng)的總體成本，且方便變更路線，增加巡視點(diǎn)，系統(tǒng)對(duì)變電站路面現(xiàn)場(chǎng)的要求不高，基本無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)改造，布線工作2個(gè)工作日即可完成，便于現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。
3.2 電池管理系統(tǒng)
紅外成像儀對(duì)系統(tǒng)電壓要求高，電壓不穩(wěn)將造成系統(tǒng)通訊中斷或重啟，因此有必要對(duì)系統(tǒng)使用2套蓄電池組，1套供行走系統(tǒng)用電，1套供紅外檢測(cè)系統(tǒng)用電，保證用電高峰互不干擾，蓄電池組接UPS穩(wěn)壓裝置，有效防止路面顛簸對(duì)逆變器電流質(zhì)量的影響，UPS穩(wěn)壓裝置必須能有效防止蓄電池過(guò)充，對(duì)電池電量判斷較為精準(zhǔn)，可直接接入中斷信號(hào)，強(qiáng)制中斷巡檢任務(wù)，回站充電。
3.3 設(shè)備異常手機(jī)短信提醒
從電力企業(yè)信息安全角度考慮，必須應(yīng)用內(nèi)網(wǎng)傳輸圖像信號(hào)，而采用手機(jī)模塊內(nèi)加sim卡，通過(guò)短信運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)平臺(tái)可將系統(tǒng)生成的設(shè)備檢測(cè)異常報(bào)告，以短信的方式發(fā)至相關(guān)管理人員手機(jī)，起到報(bào)警作用，可以解決企業(yè)內(nèi)網(wǎng)無(wú)法發(fā)送短信的問(wèn)題。
3.4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)
機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程行走控制對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求較低，但是可見(jiàn)光CCD視頻信號(hào)及紅外熱成像實(shí)時(shí)圖像傳輸都對(duì)無(wú)線信號(hào)提出了較高要求，通常為了解決類似問(wèn)題，可以采用多個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋作為中繼器架設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。但是數(shù)量較多的無(wú)線網(wǎng)橋和室外全向天線價(jià)格不菲，本系統(tǒng)采用了一種降低成本的辦法，采用4臺(tái)無(wú)線路由分別置于變電站四角，天線之間用雙絞線連接，圍于四墻，系統(tǒng)本體裝設(shè)定向天線，指向圍墻，由于系統(tǒng)本體行走時(shí)一面始終面向變電站圍墻，有效保證了定向天線的信號(hào)質(zhì)量。
4 應(yīng)用效果
機(jī)器人巡檢裝置在希望110 kV無(wú)人值守變電站進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。如圖3所示，運(yùn)行人員根據(jù)巡檢時(shí)間、周期、路線、監(jiān)測(cè)目標(biāo)靈活進(jìn)行任務(wù)定制，機(jī)器人按照定制任務(wù)、定制時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)巡檢，任務(wù)完成后自動(dòng)回到出發(fā)點(diǎn)充電。系統(tǒng)自動(dòng)生成設(shè)備紅外測(cè)溫異常報(bào)表和報(bào)告，若按監(jiān)控計(jì)算機(jī)硬盤500 G計(jì)算，可保存3年巡視數(shù)據(jù)，設(shè)有硬盤空間不足報(bào)警功能。自系統(tǒng)在希望110 kV變電站運(yùn)行至今一年來(lái)，共發(fā)現(xiàn)設(shè)備熱缺陷4處，第一時(shí)間傳達(dá)給了運(yùn)行人員，通過(guò)及時(shí)消缺，保證了設(shè)備運(yùn)行安全。


 　　5 結(jié)論
（1）采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行變電站設(shè)備巡檢，機(jī)器人可靈活移至作業(yè)位置，借助雙向語(yǔ)音對(duì)講，實(shí)現(xiàn)變電站遠(yuǎn)程視頻工作指導(dǎo)和安全監(jiān)督，提高了現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控水平。
（2）采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行變電站設(shè)備巡檢，既具有人工巡檢的靈活性、智能性；同時(shí)也克服和彌補(bǔ)了人工巡檢存在的一些缺陷和不足，機(jī)器人巡檢克服了定點(diǎn)紅外監(jiān)控系統(tǒng)高成本，難維護(hù)的缺點(diǎn)，是無(wú)人值守變電站巡檢技術(shù)的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。