傳統的變電站值班員進行人工巡檢，人工巡視過程存在意外風險發生頻次高、巡視效率低等不足。近幾年，隨著新型前沿技術迅速發展，智能巡檢機器人在輸電線路、火力發電、變電站智能化等領域的應用研究取得了長足進步[1-6]。近幾年，智能巡檢機器人、無人機等新型前沿技術發展迅速，取得了長足進步，2019 年 7 月份，南方電網成立了全球首家數字電網研究院，擬加快推動智能電網、數字南網建設;其下屬的大數據中心主要推行無人機巡飛、智能機器人巡檢等，已經實現了高壓變電站的操作無人化、站內運維智能全覆蓋、設備 24 小時運維，高度集成監測、巡視、操作、維護、檢修、安防、新能源等多領域的智能化技術，走在了電力行業改革的最前沿，為新能源智能運維打下了根基。

　　針對變電站智能巡檢系統的設計、研究以及集成系統部署方案建設，諸多學者致力于理論與應用研究，并取得了一定成績。文獻[7]從本體功能、后臺監控、無線傳輸等方面介紹展示了機器人巡檢系統的設計思路和各環節關鍵技術;文獻[8]以遙控業務鏈為例，將介紹業務鏈各環節的模型映射方法、各協議關鍵信息點的關聯方法有機結合，進一步提出了網絡監視業務鏈分析展示方法以及在智能變電站的應用;文獻[9]介紹了一種基于移動機器人的設備巡檢系統在智能變電站的應用情況為智能變電站或無人值守變電站的運行管理提供了一種創新型的設備檢測和監控手段;文獻[10]選取典型機型的變電站巡檢機器人進行了試驗,總結分析了主要性能指標現狀,提出機器人巡檢范圍、機械功能、抗干擾等幾個方面的改進建議。

　　針對新能源智能巡檢，目前面臨較多問題，主要如下：一是各場站分布偏遠且分散、單個裝機容量較小;二是場站工作條件艱苦;三是場站運維人手不足、部分消缺工作不能及時開展。目前，新能源場站的智能巡檢方面出于起步階段，在智能機器人運維技術運用方面有待突破[11]。 本文主要設計實現一套針對光伏站的電力巡檢機器人系統，智能巡檢機器人可根據操作人員在管理平臺的任務操作或預先設定任務，變電站現場工作人員可通過機器人后臺管理系統收到的實時圖像與數據等信息，實現變電站的設備現場無人巡視工作，成功應用于普格洛烏溝光伏站。本文核心章節構成如下：(1)第 1 章重點介紹變電站智能巡檢監控系統設計方案和實現技術，主要包含機器人功能設計、智能巡檢方案的總體構架設計、機器人無線局域網組網設計、機器人巡檢方式設定、機器人后臺監控系統設計五部分;(2)第 2 章主要介紹所構建的機器人巡檢系統在光伏電站的實例應用介紹和經濟性分析，主要包含機器人主要性能參數、機器人視頻監控技術、機器人后臺監控管理平臺、機器人調試過程、機器人智能巡檢經濟性分析五部分。

　　1 變電站智能巡檢監控系統設計

　　1.1 智能巡檢機器人主要用途智能巡檢機器人將變電站中實時采集的數據、電子圖像，基于無線傳輸技術發送到后臺管控中心系統，及時監控運行設備運行/故障狀態并實施目標警告，并自動生成巡檢報告，可有效提高變電站內電氣設備的運行安全。當緊急或異常情形出現時，智能巡檢機器人作為移動監系統，可有效代替人工巡檢及時排查故障原因，保障人身安全，提升生產效率。智能巡檢機器人在表計讀數超出范圍或其它缺陷能夠自動報警并自動生成記錄。SF6 壓力密度、油位、紅外測溫、溫度、泄漏電流等表計讀數能自動生成歷史曲線。繼保室設備告警信號、告警信息、壓板信息，35 kV 開關柜開關位置、斷路器開關位置，室內 GIS 斷路器開關位置等信息自動識別，并自動生成歷史曲線。智能機器人應具有與站內的生產管理系統、安防、消防、調度自動化、一體化平臺等系統傳輸數據的功能，實現聯動。

　　1.2 智能巡檢方案的總體構架設計普格洛烏溝光伏站巡檢工作主要包含主控室繼保室巡檢區域、室外變壓器巡檢區域、GIS 巡檢區域、 GIS 室外進線及避雷器巡檢區域、35 kV 配電室、SVG 巡檢區域、刀閘及變壓器巡檢區域。整個站內大體巡檢區域示意圖如上圖 1 所示，虛線區域為巡檢路線擬規劃路徑，方案設計考慮該光伏站為高海拔地區，低溫天氣巡檢機器人電池續航能力較低的情況，針對繼保室、35 kV 室分別部署巡檢機器人自主充電樁，保證巡檢機器人就近進行電量補充，保證巡檢質量。

　　1.3 機器人無線局域網組網設計普格洛烏溝光伏站巡檢區域分布較多，存在室內外巡檢區域，單接入點(Access Point, AP)[12-13]部署無法滿足較好的巡檢數據傳輸要求，方案設計實現對不同區域進行漫游組網覆蓋。針對不同巡檢區域部署 AP，通過綜合集成單元硬件控制器來完成巡檢機器人在不同巡檢區域進行漫游切換，實現高質量的信息傳遞工作。

　　1.4 機器人巡檢方式設定智能巡檢機器人常用巡檢方式可分為定點定時巡檢與遠程遙控巡檢。其中，定點定時巡檢指根據設定路徑和巡檢目標點，通過設定巡檢時刻和時長，對待檢設備進行自動檢測;遠程遙控巡檢是指操作人員可以通過電腦控制遠程遙控機器人，完成云臺動作、機器人路線行駛、監控數據和圖像的實時采集。

　　1.5 機器人后臺監控系統設計光伏站巡檢機器人后臺部署至站內主控室，圖 3 所示為機器人后臺監控系統的總體功能框架。機器人后臺監控主要用于機器人控制管理、巡檢任務管理、巡檢結果分析、用戶操作設置、實時監控等工作。

　　2 實例展示

　　2.1 機器人主要性能參數機器人外觀展示圖如圖 4 所示。本文設計的變電站智能巡檢機器人是專業為變電站巡檢設計的機器人，集成了激光雷達定位功能[15]、紅外測溫技術 [16]、機器視覺技術[17]、數據分析與決策支持系統等核心技術，可有效替代現場人工巡檢人員開展設備儀表數據讀取、溫度檢測、開關狀態判定、聲音異常采集等各類巡檢工作。智能巡檢機器人的詳細功能介紹詳見表 1，其主要性能參數見表 2。機器人外殼前后端安裝軟性塑料，防止機器人故障后誤撞人和設備。外殼防護性能應至少符合國標 GB-4208 中 IP54 的要求[18]。

　　2.2 機器人視頻監控智能巡檢機器人自身具有紅外視頻圖像、可見光的實時采集功能[19]，工作人員通過操作上位機軟件完成紅外溫度監控系統移動與定位，并自由控制云臺旋轉，實現目標物體的近距離觀測拍攝，將監控范圍擴大覆蓋到盲區。同是，智能巡檢機器人的紅外視頻圖像、可見光的實時采集功能，可有效拍攝出巡檢環境內各種設備高清圖像和紅外熱成像，并經無線局域網將采集到的圖像視頻信息實時傳輸到后臺主控制系統，在后臺主控制系統的工作人員可依據接受到的視頻、圖像，對巡檢設備的運行狀態好壞做出及時有效判斷。當發現設備有異常情況，工作人員可立即查清設備問題的原因，并迅速采取相應措施以排除隱患。

　　2.3 機器人后臺監控管理平臺機器人巡檢主管理界面參考如圖 6 所示，該界面參考國家電網相關規范設計，主要機器人巡檢工作進行后臺監控管理。后臺監控系統主界面如圖 6 所示，該界面各窗口功能主要如下說明：(1)機器人自身狀態監視功能 “機器人信息”窗口可以實時監視機器人自身狀態，包括控制模式、當前運動速度、當前角度位置、機器溫度、電池電量狀態等信息。(2)現場環境監視功能 “環境信息”窗口主要反映安裝在現場氣象站返回到的實時狀態信息值，可以實現現場環境實時監控，包括設備現場的溫度、風速、濕度等信息量。(3)任務信息監視功能 “任務信息”窗口可以實時監視當前任務信息，包括巡檢任務類型、告警設備數、機器人當前動作、表計識別數值、當前任務描述。

　　3 結束語

　　本文以普格洛烏溝光伏電站實際勘查情況出發，將智能巡檢機器人等新技術與新能源場站將結合，設計實現一套針對光伏電站的電力巡檢機器人系統。工作人員通過遠程操控智能巡檢機器人完成變電站設備的巡檢任務，可以使工作人員遠離現場帶電設備，有效減少意外人身事故的發生;通過機器人巡檢從而代替人工巡檢，有效解決了現階段人手不足，有效節約了人力資源成本，不僅為新能源場站的新的運維模式提供了可靠借鑒，還為變電站無人值守模式的推廣提供了創新技術支撐。下一步主要圍繞機器人智能巡檢系統設備運維，進行精益化成本管控相關方面研究。

　　參 考 文 獻

　　[1] 彭向陽, 錢金菊, 吳功平, 等. 架空輸電線路機器人全自主巡檢系統及示范應用[J]. 高電壓技術, 2017, 43(8): 2582-2591.. Peng Xiangyang, Qian Jinju, Wu Gongping, et al. Full Automatic Inspection System and Its DemonstrationApplication Based on Robot for Overhead Transmission Lines. High Voltage Engineering, 2017, 43(8): 2582-2591.

　　[2] 騰云, 陳雙, 鄧潔清, 等. 智能巡檢機器人系統在蘇通 GIL 綜合管廊工程中的應用[J]. 高電壓技術, 2019, 45(2): 63-71. Tengyun, Chen Shuang, Deng Jieqing, et al. Application of Intelligent Inspection Robot System in Sutong GIL Utility Tunnel Project[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45(2): 63-71.

　　[3] 黃山, 吳振升, 任志剛, 等. 電力智能巡檢機器人研究綜述[J]. 電測與儀表, 2020, 57(2): 26-38. Huang Shan, Wu Zhengsheng, Ren Zhigang, et al. Summary of Research on Power Intelligent Patrol Robot[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2020, 57(2): 26-38.

　　《光伏變電站智能巡檢機器人功能設計與實現》來源：《電測與儀表》，作者：喻洋，董明知