变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究
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摘 要：随着导航定位技术在电力行业的不断应用，变电站巡检机器人技术应用日益广泛，与此同时，变电站是电力行业中的关键环节，是对电能进行分配与转换的枢纽，因此对变电站进行长期巡检是必不可少的。本文主要分析变电站巡检机器人技术，为改善我国变电站巡检现状，提高工作效率、降低生产成本，并对巡检机器人技术以及其适用性进行研究。
关键词：变电站 巡检机器人 关键技术 适用性研究
中图分类号：TM63;TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0135-02
1 变电站巡检机器人技术研究现状
变电站的安全运转不仅决定了我国百姓的日常工作与生活，更决定了我国经济的发展，因此变电站的日常巡检以及特殊巡检都是必不可少的。变电站的巡检能有效避免设备的故障发生，还对变电站以及周边线路提供稳定的保障。传统的巡检方式是通过巡检人员手持红外探测仪的检验方式进行巡检[1]，不仅耗费大量的人员精力，同时巡检过程更是具有一定的危险性。日常巡检工作繁重，巡检工作量巨大，对于巡检人员的综合素质要求较高，此外，在城镇区域的变电站大多建于市中心，但对于偏远地区的变电站大多建于环境恶劣且地势险峻的地区，同时这样的变电站更是肩负着传输、分散、轉换电压等级等众多任务，是电力网架的核心，同时人工巡检容易出现漏检或是误检等事故。人工巡检还需通过手工记录的方式对故障进行分析，这样低效率的工作方式不能满足现阶段电力行业的发展、科技的进步及机器人技术的日趋完善，我国电力行业采取机器人对变电站进行巡检是必然趋势。变电站采取机器人巡检能有效克服巡检工作强度大、精确度低以及风险性高等缺点，同时还不受天气环境等影响。变电站巡检机器人技术的不断提高也将我国电力行业向智能化以及先进化的方向发展，机器人巡检技术的核心主要是包括数据反馈后台分析监控系统与巡检机器人移动端组成，通过移动端获取的数据并传输给后台进行高效的分析与反馈，从而实现对变电站设备的故障进行定位、分析、警告等操作[2]。由于变电站巡检环境的多变，虽然主要组成部分相同，但不同的变电站具有不同的运行环境，同时变电站巡检机器人技术缺乏综合整体适用性，不能及时对变电站的工作状态具有精确的感知，在信号不良好的情况下还会出现定位不准确等问题。
2 变电站巡检机器人关键技术
为实现智能化变电站巡检工作，还应不断提高变电站巡检机器人的核心技术，本文主要对以下关键技术进行探讨。为电力行业工作者提供更多的思路，攻克高压环境对巡检机器人高精度工作的干扰，提高整个巡检系统的稳定性与可靠性。
2.1 机器人移动系统
变电站内环境复杂，相对于巡检机器人来说地面障碍物极多，因此机器人巡检系统是有效保证巡检系统的高效稳定运行的根基系统，现有的巡检机器人越障系统主要包含以下几种越障方式，轮式系统、履带式系统、仿生腿式系统、固定轨道式系统等[3]。不同的越障系统具有不同的优势，轮式系统具有结构简单、操作灵活、但地形适应能力较差等特点，履带式具有操作平稳但结构复杂等特点、固定轨道式具有精度高但运作路径单一等特点，仿生腿式尚有许多技术难题待解决，复合式是综合以上越障系统优点组合成的，但仍需依据不同场景进行设计。
2.2 巡航机器人导航控制技术
导航控制技术直接决定了变电站巡航机器人的运行精度，现阶段主要使用的导航技术主要包含以下几方面：视觉导航、惯性导航、磁轨道导航、激光反射导航、GPS导航及SLAM导航[4]。不同的导航控制系统具有不同的优势与劣势，在具体应用时还应结合变电站实际情况进行分析应用，对于精度、生产成本以及操作性能等应采取综合分析评价方式确定具体方式。
2.3 机器人充电技术
限制巡检机器人技术发展的关键因素还有机器人工作时的续航问题，变电站工作范围较大，在使用过程中还需对采集的影像数据进行传输与反馈，为此需要长时间、不间断的电能，巡航机器人主要采用自主充电方式[5]。目前现有的自主充电方式有接触式充电、非接触式充电、光能自主充电等，同样的不同的充电方式还应结合具体情况而定。
2.4 巡检机器人通信网络技术
为确保巡检机器人与后台信息处理系统信息的实时交互，必须确保通信网络的高效稳定，但由于较多变电站建在偏远地区，难以确保通信网络信号良好传输，现阶段采用的通信网络技术主要有WIFI与UWB等。
3 变电站巡检机器人技术的适用性研究
本文主要针对上述中提到的四个关键技术的适用性进行探讨分析。（1）首先是机器人移动系统的适用性分析：对于仿生腿式结构由于其制造工艺及技术尚不成熟，近期内尚不能广泛推广使用，履带式结构巡检机器人由于其结构特点，不能进行连续越障操作，因此主要适用于地势平坦区域。固定轨道式结构巡检范围广泛但有局限性，同时能获取变电站设备三维信息等，但其巡检是依靠变电站内的墙体或棚顶等设施，因此适用于换流站或屏柜等设备的巡检。轮式结构是目前引动技术中较成熟的，且操作灵活成本低等优势，可以应用与室外设备的巡检工作。（2）导航控制技术的适用性研究分析：导航控制技术在变电站机器人巡检中精度要求较高，现阶段广泛使用的导航技术有3种，激光反射导航技术虽然测距精度高但具有巡检盲区，磁导航控制技术的生产成本较低，定位准确，但操作复杂，在电力行业中使用广泛的是雷达SLAM导航控制技术，其精度可达到厘米级且技术成熟。（3）充电技术适用性研究分析：巡检机器人在实际使用中不仅要考虑充电设备的体积还要考虑充电功率等问题，因此现阶段广泛使用的充电技术是接触性充电技术。（4）无线通信网络适用性研究分析：为确保传输数据的实时性以及稳定性，在变电站机器人巡检技术中，对于网络信号要求较高，现阶段由于WIFI技术的成熟、传输效率高且覆盖范围广泛等特点能很好的满足技术要求。
4 结语
本文主要针对我国电力行业中巡检机器人关键技术及其适用性进行研究分析，首先对变电站巡检机器人技术现状进行了总结，之后详述了巡检机器人关键技术，并总结了巡检关键技术的特点，最后针对这些关键技术在变电站巡检机器人中的适用性进行了分析，其中尚有部分关键技术未能在巡航机器人得到很好的应用，这也是未来我国电力行业智能化巡检发展的主要方向。
参考文献
[1] 毛健，王忠扬，袁发强，等.基于变电站智能巡检机器人智能移动的研究及应用[J].中国科技纵横，2015（2）：36-38.
[2] 张灿峰，黄景婧，汤国文，等.变电站智能机器人巡检系统应用案例分析[J].科技资讯，2015（30）.
[3] 张伟，龚娇龙，张惠芳，等.基于视觉导航的变电站智能巡检机器人的研究[J].陕西电力，2015，43（6）：63-66.
[4] 杨世仁.智能巡检机器人系统在变电站的应用和发展探讨[J].中国科技投资，2012（24）：99-100.
[5] 郑世翔，孙丕泽，张建伟.智能巡检机器人在500kV变电站的应用研究[J].山东工业技术，2017（15）：128.
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