变电站机器人智能巡检系统设计及应用

随着电网规模的增大、电压等级的提高，对供电安全可靠性要求也更加严格，变电站正常运行成为保障电力系统供电安全的重要环节[1-2]。目前中国电网主要采用人工巡检作业方式，即采用人工巡视、手工记录的模式对运行中的变电设备进行检查。人工巡检存在劳动强度大、工作效率低、巡检质量不稳定等缺点，恶劣气象条件对巡检人员身体也存在危害[3-5]。近年来，采用机器人巡检代替人工巡检模式已成为变电站巡检发展的热点方向。

国外较早开展变电站机器人研究工作。日本在20世纪80年代开始研制的变电站巡检机器人使用可见光和红外传感器对变电站设备进行巡检，实现对巡检数据进行自动处理[9-10]。加拿大魁北克研制的变电站巡检机器人，实现了远程监控，可在后台对机器人进行实时控制和远程操作[11]。巴西研制了在变电站高空行走轨道移动的热点监测机器人，实现了变电设备异常发热的红外检测。

国内山东省电力公司于1999年最早开始变电站巡检机器人研究，并于2004年研制成功第1台功能样机，后在国家863项目支持下研制出变电站巡检机器人[13]。2012年重庆电力公司在500 kV巴南变电站成功应用机器人进行自主巡检作业。2014年浙江国自机器人公司研制的机器人在瑞安变电站投运。目前，中国在变电站机器人巡检领域取得了长足进展，但在多传感器综合探测、四轮驱动移动平台、综合导航和精确对准、故障精确诊断等技术方面还存在瓶颈[14-15]。

基于上述关键技术难点，研发了一套变电站机器人智能巡检系统。本文介绍巡检系统总体设计方案和组成部分，论述巡检系统各部分关键技术，说明变电站机器人巡检工程实施细节和在220 kV清远站和500 kV五邑站巡检应用情况，分析巡检应用存在的问题并提出解决措施。研发的变电站机器人智能巡检系统在后续巡检应用中能较好地完成巡检任务，取得良好的巡检效果，具有良好的推广应用前景。

1 机器人巡检系统总体设计

1.1 巡检系统组成

机器人巡检系统由机器人本体、充电系统、无线传输系统、中试控股本体监控后台及辅助设施组成。系统组成框图如图1所示。系统具有以下特点：(1)使用无轨导航方式，实现快速部署，可方便站间调配;(2)采用四轮独立驱动，适应于各种复杂环境，提供高清晰度红外及可见光视频图像，测温精度达0.5 ℃;(3)采用基于激光雷达和惯导组合的精确地形匹配的导航方案，定位精度达到1 cm;(4)超声防撞，提供高可靠性安全保障，可原地全方位运动，为巡检提供更强的易用性。