变电站智能机器人红外测温应用研究
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【摘 要】随着电力系统“三集五大”体系改革的深入，人员结构的集约化和电网的快速发展对于人工智能替代的需求越来越显著，因此可用于替代变电站人工巡视的智能机器人巡检系统得到了广泛推广。本文对智能巡检机器人在变电站中工程的应用进行了研究，介绍了智能巡检机器人的导航控制系统及其在某变电站中红外测温的应用。
【关键词】变电站；智能巡检机器人；导航控制系统；红外测温
红外测温是在线监测电气设备的重要方法，其作为一种非接触、无损检测设备的综合性科学技术，具有不停电、不接触、不解体、大面积快速扫描以及被动式检测等技术特点。所以使用红外测温对变电站设备进行检测时，不仅完全不会影响变电站的正常运行，还能够及时发现变电站设备温度的异常，从而能够及时避免变电站因设备故障出现非计划停运的情况，体现了红外测温对变电站设备提前诊断的优越性。
1 案例工程
1.1案例背景
某500KV变电站占地总面积为110亩，采用计算机监控系统，从而实现且完善了“四遥”功能，属于综合自动化变电站。目前，变电站中有3台750MVA主变压器；9回采用3/2接线方式的500KV线路；12回采用双母线接线方式的220KV线路。
1.2机器人巡检系统构架设计
智能巡检机器人配备有磁导航系统、可见光摄像机、声音采集器、距离传感器以及红外热像仪等设备，不仅能够观测和监控设备的仪表读数，还能够检测设备的温度变化，从而在实现准确的设备定位以及自主导航同时，还可以提取和传输图像，识别变电站设备的温度状态等。
系统整体由终端设备、基站系统以及通信系统三部分组成。其中，终端设备除了智能巡检机器人外还包括固定监测设备以及充电室；基站系统中含有硬盘录像机、机器人后台、智能控制分析软件、硬件防火墙等；通信系统的主要作用在于建立并且保持终端设备和基站系统的通信，其包含无线网桥、网络交换机等设备。因此，远程监测和控制多个智能机器人在变电站中进行巡检是可以通过集控站系统来实现的。
1.3机器人巡检系统工程设计
根据智能机器人巡检系统构架以及该500KV变电站的现场实际情况，具体巡检系统工程设计主要包含磁轨道铺设、辅助道路浇筑、充电室安装、辅助设备安装、RFID点埋设以及上位机安装等六个方面。
2 相关技术支撑
2.1红外测温技术
红外线是自然界中与可见光相邻的不可见光，其波长范围是0.78～1000μm，在具有可见光的一般性能的同时还具有反映物体表面的温度场及能量场的特性。其原理为物体分子热运动与其所产生的向外界辐射的热红外能量成正比，而分子热运动又与物体温度成正比，所以，物体温度越高，其所辐射的能量也越大，反之，物体温度低辐射的能量就越小。红外测温技术正是基于这个原理，通过测量并且使用电信号处理系统处理目标辐射的红外能量，从而得出目标的红外成像图，并且通过红外成像图分析物体温度的分布情况，从而发现设备存在的缺陷。
2.2导航控制系统
由于机器人巡检路线在变电站内的路径大都为直线，且中长距离的转弯也可以分成多段直线路徑，故机器人巡检运行路径可简化为直线路径处理。在机器人实际导航时，高精度定位数据可由激光定位传感器输出，通过控制航向偏差AO和位置偏差AS以及机器人左右两轮的速度，即可确保机器人不会脱离既定的巡检路线。在机器人巡航时，激光定位传感器会对比匹配其所在路标坐标值与预先设定的路标坐标值，从而计算机器人位置及航向信息。
3 试验分析
变电站智能巡检机器人对变电站设备进行红外测温时，完全不会影响变电站的正常运行，因其红外测温具有不停电、不接触、不解体、大面积快速扫描以及被动式检测等技术特点。以某220KV变电站为例，分析变电站智能巡检机器人系统的红外测温效果。
其中，图1和图2是由连接不良造成的穿墙套管以及导线和母管的连接处局部过热，属于变电设备故障中的外部故障；图6和 图7分别是由变压器漏磁和套管介质重度偏损造成 的设备内部过热，属于变电设备故障中的内部故障。针对以上变电站的设备缺陷，可利用停电机会进行检修，采取更换套管，重新装接导线等措施检修消除缺陷。
从红外图片以及机器人检测分析结果可知，利用变电站智能巡检机器人系统对变电站的设备进行红外测温的工程应用是行之有效的。
4 结语
本文简要分析了机器人在变电站中的导航控制原理，最后通过在该变电站进行实际应用测验，测温效果良好。以此为智能巡检机器人在变电站中使用红外测温技术的发展提供了参考。
参考文献：
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[3]邱巍巍.红外测温技术应用于变电站图像监控系统的研究[D].保定：华北电力大学（河北），2006.
（作者单位：浙江省电力公司检修分公司天一运维站）
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