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Ｖ■专化硕生学位絶史！变电站觀器人智能巡捡系細菊研窠扁ｏｆｏｎｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＲｏｂｏｔ．ＳｉｌｍｍａｒｙＡｌｉｃａｔｉＲｐｐＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｉｉＳｙｓｔｅｍ＂．＾．驚；ＩＢＩ＇互－’．？作稷，勢．禪．．‘．—１古町井．沪斬巧张：志义；．．＇．．－．？，＇■．．，‘＇．，．．■圓．■．—？．．２０１５６巧．年．．．．．＼．，Ｉ．．．＇．．， 华北电力大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声巧；此处所提交的硕±学位论文《变电站机器人智能巡检系统应用研究》，是本人在导师指导下，在华北化力大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果，。据本人所知论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：円期：年月円＾华北电力大学硕±学位论文使用授权书《变电站机器人智能巡检系统应用研究》系本人在华北化为大学攻读硕上学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归华，北电为大学所有。于本论文的研内容不得Ｗ其它单位的名义发表本人完全了解华北电力大学关保究、，送用学位论文的规定同意学校保留并向有关部口交论文的复印件和电子版存使，，可本允许论文被查阅和借阅。本人授权华北巧力大学Ｗ采用影印、缩或其他印，可复制手段保存论文Ｗ公布论文的全部或容。部分内＂＂上Ｖ本学位论文属于（请在Ｗ相应方框内打）；保密□，在年解密后适用本授权书不保密作者签名；；円期年知打每斋占。？：导师签名期；年日月日ｆ／ 国内图书分类号：TM762学校代码：10079国际图书分类号：621.3密级：公开专业硕士学位论文变电站机器人智能巡检系统应用研究硕士研究生：张志飞导师：宋玮教授申请学位：工程硕士学科：电气工程专业领域：电力系统及其自动化培养方式：在职所在学院：电气与电子工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：华北电力大学 ClassifiedIndex:TM762U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeSummaryofApplicationResearchonSubstationRobotIntelligentInspectionSystemCandidate：ZhifeiZhangSupervisor：Prof.WeiSongSchool：SchoolofElectrical＆ElectronicEngineeringDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity 摘要摘要本课题研究配电网中智能巡检系统的应用及相关问题，如何使机器人正常稳定运行，并能够更有效准确的发现隐患部位和具体缺陷程度，防止事故进一步扩大，进而提高变电站的安全等级。变电站机器人巡检系统在现今的电网运行模式下将起到至关重要的作用，本文将从功能、原理和实际操作中遇到的问题对该系统进行研究。首先，从变电站机器人智能巡检系统的运行进行分析。该系统以智能巡检机器人为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及物联网技术等，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控，有效降低劳动强度，降低变电站运维成本，提高正常巡检作业和管理的自动化和智能化水平，为智能变电站和无人值守变电站提供创新型的技术检测手段和全方位的安全保障，更快递推变电站无人值守的进程。智能巡检机器人的外部结构主要由铁皮包裹，机身上拥有各种必要的功能部件。包括：红外热像仪、前置∕后置摄像头、RFID传感器、传输天线、调试网口及充电装置等等。文中将会对这些功能进行研究，整体的对该系统进行描述。其次，对变电站机器人智能巡检系统进行原理研究。将会从该系统的主要功能比如红外测温和可见光巡视两个方面进行原理研究。其中对红外测温的信息采集和报警功能依据给予详细阐述。也对可见光巡视对挂搭在设备或线路上的异物识别原理还有对充气设备的压力表检查功能给予叙述。这部分最后还对机器人智能巡检系统的运行方式进行研究。重点针对RFID标签点和阅读器进行讲述，主要从系统的识别到传送再到收集最后到后台机显示的一连串功能实现。最后对变电站智能机器人在实际运维中的实施情况进行讲述。变电站智能机器人的巡检内容与实际人工巡视结合紧密，基本可以完成所有人工能够做到的工作，甚至可以超过人工检查的效率和精准度，比如避雷器指数检查、气体压力值检查、变压器的油温油位及档位检查、一次设备街头测温检查等。并且智能巡检机器人在安装上的细节上存在一些纰漏，文中会给予详细描述。并在文章最后编制了适合于晋中变电站，其他变电站可以具体实施的机器人智能巡检系统运行规程，此规程非常有利于系统的正常运行实施，是从实践和理论研究中提炼出的产物。变电站机器人智能巡检系统以其具有的智能性、客观性、灵活性、开放和互动性、集成度高，检测手段多样等特点，在变电站的日常巡视工作中起着革命性的作用。此论文就将重点讨论变电站智能巡检机器人在变电站主要发挥的作用和基本原理，还有它在目前变电站的实际运行中存在的问题和弊端。从本论文的研究成果可以看出，未来智能巡检系统的发展方向在完善后台程序和提高智能巡检设备巡检效率上。关键词：智能；巡检系统；变电站；机器人I AbstractAbstractTheapplicationandrelatedissuesofintelligentinspectionsystemofpowerdistributionnetworkintheresearch,thetopicdiscussedhowtomaketheoperationoftherobotnormalandstable,andmoreeffectiveandaccuratetofindhiddenpartsandspecificdefectdegree,preventfurtherexpansionoftheaccident,soastoimprovethesafetylevelofthesubstation.Substationinspectionrobotsystemwillplayavitalroleinthemodernpowersystemoperationmode.Inthispaper,thefunction,principleandpracticaloperationproblemsofthesystemwerestudied.Firstly,theoperationofsubstationrobotintelligentinspectionsystemwasanalyzed.Thesystemtakeintelligentinspectionrobotasthecenter,robottechnology,powerequipmentnon-contacteddetectiontechnology,multi-sensorfusiontechnology,patternrecognitiontechnology,navigationpositioningtechnologyandnetworkingtechnologywereintegrated,itcanrealizeall-weather,all-round,fullindependentintellectualinspectionandmonitoringofthesubstation,canreducethelaborintensityeffectively,reducecostsofsubstationoperationandmaintenance,evenimprovetheautomationandintelligentlevelofthenormalinspectionoperationandmanagement,toprovideinnovativetechnologyandafullrangeofsecurityforSmartSubstationandunattendedsubstation,expresstopushtheprocessofunattendedsubstation.Theexternalstructureoftheintelligentinspectionrobotismainlymadeofmetal,andthefuselagehasallkindsofnecessaryfunctions,including:infraredthermalimager,front/rearcamera,RFIDsensor,transmissionantenna,debuggingnetworkportandchargingdeviceandsoon.Inthepaper,thefunctionwasstudiedandthewholesystemwasdescribed.Secondly,theprincipleofsubstationrobotintelligentinspectionsystemwasstudiedfromtwoaspectsofthemainfunctions,suchasinfraredtemperaturemeasurementandvisiblelightinspection.Theinformationcollectionandalarmfunctionofinfraredtemperaturemeasurementwasdescribedindetail.Therecognitionprincipleofvisiblelightinspectiontohangintheequipmentandinflationpressureontheequipmentalsogaveanarration.Theoperationoftherobotintelligentinspectionsystemwasstudied,focusedontheRFIDtagsandreaders,mainlyaseriesoffunctionsfromtheidentificationtothetransmissionandthentothecollection,lasttoachievetheendofthebackgroundmachine.Finally,theimplementationofthesubstationintelligentrobotinactualoperationandmaintenancewasdescribed.Theinspectioncontentwascombinedwithpracticalmanualinspectionofsubstationintelligentrobotclosely,candotheworkallthatmancandobasically,evenefficiencyandaccuracywerehigherthanmanualinspection,suchaslightningarresterindexexaminationandgaspressurevalueexamination,transformeroiltemperaturelevelandgearcheck,astreetinspectionofequipmenttemperatureandsoon.Therearesomeflawsanddetailsintheinstallationofintelligentinspectionrobot,itwillbegivenadetaileddescriptioninthepaper.Andattheendofthispaper,thepreparationofrobotintelligentinspectionsystemoperatingproceduressuitableforJinzhongsubstation,andcanspecificimplementationofthesubstationwasproposed,thisprocedureisveryconducivetonormaloperationandimplementationofthesystem,istheproductderivedfromtheresearchofthetheoryandpractice.SubstationintelligentroboticinspectionsystemplaysarevolutionaryroleintheII Abstractdailyinspectionworkinsubstationwithitsintelligence,objectivity,flexibility,opennessandinteractivity,highintegration,testingmethodsanddiversecharacteristics.Thispaperwilldiscusstheimportantroleandthebasicprinciplesofintelligentsubstationinspectionrobotinthemainsubstation,aswellasitscurrentproblemsanddrawbacksintheactualoperationofthesubstation.Ascanbeseenfromtheresultofresearch,thedevelopmentofthefuturedirectionofintelligentdataloggingsystemwillbeinimprovingandenhancingtheefficiencyofintelligentdataloggingequipmentinspection.Keywords:Intelligence;Inspectionsystem;Substation;RobotIII 目录目录摘要........................................................................................................................IABSTRACT................................................................................................................II目录.........................................................................................................................IV第1章绪论...............................................................................................................11.1选题的背景及意义...........................................................................................11.2国内外发展现状...............................................................................................11.3选题的主要工作...............................................................................................3第2章变电站机器人巡检系统整体方案设计.........................................................42.1需求分析...........................................................................................................42.2系统构架...........................................................................................................42.2.1终端层.......................................................................................................52.2.2通讯层.......................................................................................................62.2.3基站层.......................................................................................................62.3变电站机器人的具体功能和技术要求...........................................................72.4变电站机器人系统方案设计及指标...............................................................8第3章变电站机器人巡检系统原理和搭建...........................................................103.1红外测温原理研究.........................................................................................103.1.1机器人巡检系统的红外测温.................................................................113.1.2可见光巡视.............................................................................................123.1.3机器人巡检系统可见光与红外成像的结合.........................................143.2轨道铺设及原理研究.....................................................................................153.2.1机器人巡视轨道铺设.............................................................................153.2.2机器人导航及RFID点识别原理研究..................................................173.3辅助设备安装和使用.....................................................................................193.3.1网络传输设备.........................................................................................193.3.2机器人充电室安装和作用.....................................................................203.3.3后台视频软件支持.................................................................................213.4本章小结.........................................................................................................22第4章存在的问题及解决方法...............................................................................234.1国内外研究进展.............................................................................................234.2存在的问题及解决方案.................................................................................23IV 目录4.2.1机器人巡视到位情况..............................................................................234.2.2机器人运行情况......................................................................................264.2.3机器人软件情况......................................................................................274.3变电站机器人智能巡检系统运行规程.........................................................274.3.1运行规程适用范围及标准......................................................................284.3.2变电站机器人简介..................................................................................284.3.3晋中变电站机器人巡检系统正常巡检方式..........................................284.3.4变电站机器人智能巡检系统运行规程内容..........................................284.4本章小结.........................................................................................................31第5章结论与展望...................................................................................................32攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果.............................................................37致谢.........................................................................................................................38作者简介.....................................................................................................................39V 华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1.1选题的背景及意义电力作为现今世界发展最主要的能源之一，其在人们的生产工作和日常生活中起到的作用已经达到不可或缺，这将对电力供应的质量和安全需求提出更高严格，也无疑使稳定地传输成为衡量电网运维安全的重要指标。而其中在电网中起到枢纽作用的变电站也成为了承载这一切的重中之重。现阶段，变电站数量每年大幅增加，并且趋向于建立更多的高压、超高压乃至特高压变电站。这就对运维人员的素质提出更高要求，但有些时候光靠人力的付出是不够的。在这种情况下如果不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。而无人值守智能变电站可满足足够多的需求。出于对人和设备的保护，我们更多的是考虑尽可能的提高设备运行的自动化进程，实现变电站的智能化。如今的变电站正在朝着大运行的理念进行改造，已从之前的有人值班转变为有人值守和无人值班。以往的变电站存在的问题：(1)一次设备的可靠性不高，无法完全满足“无人化”的运行要求，如一次设备的绝缘故障、机构失灵、拒动或误动、漏气等严重影响安全运行的问题，有的隔离开关在操作时存在不能远程控制或者合闸不到位的问题，必须现场处理，无法监控设备运行工况。(2)自动化系统存在信息无法在线共享、设备之间不具备互操作性、系统可扩展性差、系统可靠性受二次电缆影响等不足。(3)目前保护定投、定值区改变等操作采用硬压板、保护插把等方式，保护硬压板投退的操作不能远程控制，均由集控中心转令给现场值守人员执行，保护压板的投退耗费值守人员的时间和精力，且一次设备状态的确认必须依靠人工干预。1.2国内外发展现状机器人大家并不陌生。机器人的说法始于1920年捷克作家卡雷尔·查培克的剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想[1]。20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，这是1 华北电力大学硕士学位论文一种主从型控制系统，主机械手的运动。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式[2]。与此同时，智能机器人的研究也有了新进展，1961年美国麻省理工学院研制出有触觉的MH-1型机器人，在计算机控制下用来处理放射性材料。1968年斯坦福大学研制出名为SHAKEY的智能移动机器人。从60年代后期起，喷漆、弧焊机器人相继在工业生产中应用，由加工中心和工业机器人组成的柔性加工单元标志着单件小批生产方式的一个新的高度。几个工业化国家竞相开展了具有视觉、触觉、多手多足，能超越障碍、钻洞、爬墙、水下移动的各种智能机器人的研究工作，并开始在海洋开发、空间探索和核工业中试用[3]。我国从20世纪80年代开始涉足机器人领域的研究和运用。慢慢的各式各样的机器人出现在越来越多的领域，包括农业、探索和服务等。电力系统巡检机器人属于典型的特种机器人，它不同于以上提到的任何一种机器人类别，但也结合了所有这些机器人的特点和功能。其研究应用范围越来越广，在国际上形成了独特的电力特种机器人应用研究领域。国内外研究并已投入实际应用的电力特种机器人主要有：变电站设备巡检机器人、高压带电作业机器人、高压巡线机器人、变电站瓷瓶清扫机器人、核电站作业机器人、锅炉承压部件检测机器人、电缆管道检测机器人等。1999年，依托山东电力集团和电力研究院，电力机器人技术实验室成立，正式启动“高压带电作业机器人”项目，成为我国最早开展电力机器人研究的机构。经过多年的探索，国内目前在变电站机器人设备巡检研发领域取得了长足的进展，并积累了许多宝贵经验。2005年10月，国内第一台“变电站设备巡检机器人”开始在济南长清500kV变电站投运[4]。相继开发的产品也在天津吴庄等多个500kV变电站得到实际应用，并且效果良好。变电站机器人智能巡检系统以其具有的智能性、客观性、灵活性、开放和互动性、集成度高，检测手段多样等特点，在变电站的日常巡视工作中起着革命性的作用。然而，因为机器人智能巡检系统进入电力生产应用的时间较短，且不同电压等级、不同厂家制造的设备差别较大，该系统未能在实际应用中发挥出其应有的作用。此论文就将重要讨论变电站机器人智能巡检在变电站主要发挥的作用和基本原理，还有它在目前变电站的实际运行中存在的问题和弊端。随着智能巡检系统的逐渐完善，其必将在变电站的日常巡检工作中发挥愈来愈重要的作用，并在不远的将来取代传统的人工巡检方式。从本论文的研究成果可以看出，未来智能巡检系统的发展方向在完善后台程序和提高智能巡检设备巡检效率上（如避免场地灯干扰，在二维2 华北电力大学硕士学位论文云台调节的基础上增加云台高度的调节，在此基础上提高智能巡检系统的异常分析能力将成为其下一步发展的关键）。1.3选题的主要工作对于变电站的智能化成为电网系统的大势所趋。变电站的一整套自动化系统,可以将电网中可能存在的故障、实时信息传输、一次设备数据采集等一切工作迎刃而解。但在这其中变电站的一、二次设备的智能化多是采用增加更加精密的仪器、仪表和更换更为先进的设备来实现。智能变电站从一次到二次都实现了稳定和可监控性的特点，相比较常规变电站有着极大的优势。但常规变电站的有人值守模式可以每天多次的巡视变电站设备，进而在最快的时间里消除变电站设备隐患。这样将会给我们提出一个如何改造的问题。变电站的智能化改造是一定要继续做下去的，而变电站的例行巡视将以怎样的方式得到解决呢？解决的方法就是变电站机器人智能巡检系统。拟于此问题本文将做如下工作：(1)对变电站机器人智能巡检系统进行需求分析，完成此系统的整体方案设计。文章将从现今智能化变电站的发展趋势来剖析在大运行、大检修的运维一体化结构中，已有的运维模式弊端。并从机器人智能巡检系统的内部功能出发，去解决现今模式存在的问题。最终给出结论，阐述此巡检系统在工作中的必要性和不可替代性。(2)分析变电站机器人智能巡检系统各环节的工作原理，使其系统形成搭建。文中将会对该系统的终端层、通讯层和基站层进行描述，解析各层的作用和工作原理。其中对变电站机器人智能巡检系统的最主要功能，包括红外测温和可见光巡视进行深入的原理分析。并着重探讨支持此系统运行的轨道铺设方案及原理。对设备各传感器的作用给予了充分说明。最后对变电站机器人智能巡检系统的信息上传方式加以解析，使得系统能够从终端层到通讯层最终上传至基站层的整个过程有个明确的工作原理分析。可以把系统真正的智能化、实操化以及合理化。(3)分析变电站智能巡检系统的运行效果，制定符合本站实际情况的运行规程，为此系统之后在智能变电站的推广给出理论依据。本文将结合变电站智能巡检系统的实际运行情况给出参考数据和案例分析。指出系统的不足之处，并提出理想解决办法；结合所处变电站实际情况给系统功能开发以更合理的建议；为系统的运行和维护制定出可行的变电站智能巡检系统运行规程，并借鉴于此规范各变电站该系统的运行方法。3 华北电力大学硕士学位论文第2章变电站机器人巡检系统整体方案设计2.1需求分析由于山西超（特）高压改造的进程加快，需要运行人员能够更高效的完成运维任务，这样就将摒弃之前的常规变电站模式转而向操作队模式发展。可操作队模式本身对变电站的智能化要求极高，变电站也必须向智能变电站发展。在实际的工作中，现今的变电站已经慢慢的被集控化，也就是运用各种自动化设备对无人变电站进行遥信、遥测、遥控和遥调。目前的调控中心已经可以满足从监视设备运行状况到操作设备的一条龙工作。但在一次设备的运行过程中会出现很多的问题，例如设备发热、漏油、漏气等故障。这些故障时监控人员很难去发现的，现在的变电站仍然使用人工去巡检来避免。但操作队模式却让这些巡视工作变得不能做到随时随地，因为操作队模式会有固定的例行任务，可能去一个站巡检会有一定时间的间隔期，有时是三两天，有时会是一个星期。这样就给事故的蔓延提供了时间，所以就要在不能够人为进行巡检这段时间里使用机器人巡检系统来弥补。本文所研究的变电站机器人巡检系统是由山东鲁能智能技术有限公司为适应智能化变电站以及无人值守变电站发展需求，全面提高变电站智能化水平而研制开发的，拥有完全自主知识产权和发明专利，整体技术处于国际领先水平。变电站机器人智能巡检用于替代人工完成变电站巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作，属国内首创。该系统以机器人智能巡检为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及物联网技术等，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控。可以携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替值班员对室外高压设备进行巡检，以便及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如异物、损伤、发热、漏油等等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。并且可以在运行人员不便于巡视时或恶劣天气情况下，无需监控人员的参与，该系统可按照预先设定的线路和方式进行巡检，能够实现变电站全天候、全自主巡检，有效降低劳动强度，降低变电站运维成本，提高运行作业的安全性，提高巡检作业和管理的自动化和智能化水平。2.2系统构架变电站机器人智能巡检系统为网络分布式构架，整体分为三层，分别为基站层、通讯层和终端层。基站层由机器人后台、硬盘录像机、硬件防火墙及智能控制和分4 华北电力大学硕士学位论文析软件系统组成；通讯层由网络交换机、无线网桥等设备组成，负责建立基站层与智能终端层的网络通道；终端层包括智能巡检机器人、充电室和固定监测点等。2.2.1终端层变电站智能机器人的外部结构如图2-1所示。变电站机器人作为系统的核心部分，集成红外热像仪、可见光摄像机、高灵敏度扩音器等多种传感器，能够在全天候条件下，通过近期的自主导航和设备定位，以全自主或遥控方式，完成预先设定的任务，对变电站进行全方位巡检。变电站机器人主体外观为传统工业机器人造型，在机器人主体外壳上设置巡检所需的设备。其主体高1.6m，重量75kg，0-2m/s，运动精度达到1.5cm，与无线网桥的传输距离达到10km，可持续工作温度最低零下25摄氏度，最高50摄氏度，并能在大雨及积雪厚度50毫米的雪地正常行走，抗风等级8级。(1)机器人的顶部为机器人头部造型，中间的玻璃视窗内部拥有一部设备红外测温摄像头，其焦距达到30倍变焦。视窗外部按有雨刮器，可在特殊环境时擦拭视窗玻璃上的雨水和浮雪。视窗上方两个圆孔为红外射灯，其作用是为了提高红外摄像仪夜间观察距离和清晰度。头部两侧配有扩音器，以便在人工就近操作时与后台人员进行沟通。(2)主体机身上方装设云台，并与头部相连，操纵机器人的可视仰角，云台设计上下仰角70度，前后转角270度。主体机身前后配置摄像头，上部有运行指示灯，机身前方顶角处安放有天线。(3)机身底部装设有RFID传感器扫描仪和磁感应器，机器人的行走主要依靠机身上配置的驱动轮，转弯则依靠随动轮。右侧下部有充电插头，当自动充电时会自动伸出插入充电设备。(4)机身后补下方有一个防水盖，打开盖子内部设计有电源总开关、开机/关机按钮、手动充电插座和开关等。5 华北电力大学硕士学位论文图2-1变电站智能机器人的外部结构Fig.2-1Theexternalstructureofsubstationintelligentrobot2.2.2通讯层通讯层主要是辅助设备与后台主机（即上位机）的连接，通过网线连接的，由铺设在楼顶到主控室主机之间的两根网线（裸露部分需通过PVC管穿线）连接，通过网线进行各类数据信息的传输。2.2.3基站层运用于晋中站的机器人巡检系统的软件系统为新开发软件系统，与之前的软件相比优点就是更加简明、易操作，并且功能强大，这套系统可以实现同时操作两台机器人的日常巡检工作。软件的功能除了操作机器人的运行，还包括监测机器人的实时状态和所发现问题体现在后台机上，其功能归纳为以下几点。(1)操作功能后台软件系统可以对机器人进行控制，如任务设置、红外测温、可见光视频、云台控制、电子地图等。(2)数据分析及管理软件可以查看查询结果，并对结果进行分析，对历史数据的查询分析，对机器人的运行状态统计，为分析过程提供红外图像知识库。6 华北电力大学硕士学位论文2.3变电站机器人的具体功能和技术要求500kV晋中变电站机器人智能变电站智能巡检主要用于变电站电气设备的巡视检查、检测运行中的电气设备及其结点实时温度，此系统符合国家电网《关于开展变电站智能巡检机器人性能检测的公告》内容要求。本机器人巡检系统具体功能如下：(1)在任意设定时间里按照任意设定任务进行巡检检查工作的功能(2)可见光摄像头日常巡检的功能机器人可运用可见光摄像头对户外一次设备根据路线及巡检点对所有表计、油位计进行定点、定时拍照、摄像或者遥控拍照摄像，可满足巡检全覆盖的要求，覆盖率达到100%。(3)红外摄像头红外测温功能对设备本体及接头的温度生成清晰的红外测温视频影像。红外影像可显示影像中温度最高点位置及温度值，并在本地监控后台及远程集控后台存储。(4)自主和遥控巡检功能巡检系统包括自主巡检及人工遥控巡检两种功能，支持自主巡检与人工遥控巡检自由无缝切换，切换响应速度小于0.1s，切换过程中，智能机器人巡检系统的巡检状态和巡检姿态不发生变化。(5)图像遥传功能在距离不小于1km处，具备可见光视频、红外影像的全向、实时传输功能。(6)自动停障功能(7)巡检机器人本身状态信息采集及分析功能机器人本体故障：电池电源、驱动模块、检测设备、遥控遥测信号。(8)机器人巡检系统历史事件查看功能系统提供不同信息显示及查询功能。包括显示、存储巡检机器人本体信息和检测信息功能。(9)各巡检设备历史数据分析及报表生成功能提供事项及其查询、巡检数据及其查询、告警信息自动分类、报表及其查询、巡检数据自动形成巡检报告等功能。(10)智能报警功能热型缺陷或故障分析、三相设备温度温差分析、各类表计及油位计拍照读取识别，执行设备分合状态识别等各类状态自主分析判断，并报警。(11)基于红外专家库的设备红外图片手动分析功能7 华北电力大学硕士学位论文(12)最优路径规划功能在接收到特训任务时，机器人会立即停止正在执行的巡检任务，自动寻找最优路径，以最短时间到达巡检点进行检查。(13)对讲与喊话功能巡检系统具备双向语音传输功能。(14)具备微气象信息采集系统可对实时气象情况进行采集和预警。集以上功能于一身的变电站机器人巡检系统，我们可以看到它基本囊括了常规变电站值班员日常例行巡视的所有工作。并且效果更好，效率更高。例如，在例行的变电站巡视中，SF6气体压力测试是值班员比较头疼的一项巡视内容。由于500kVSF6断路器安放位置较高（距离地面大概十米），虽然表计放置在断路器底端，加之角度原因，也需要值班员爬上断路器中控箱构架观看才能得到准确数值。这样不仅会因为近距离靠近设备而增加值班员的危险，也会因为这样重复的工作而降低值班员的工作效率。由于变电站机器人巡检系统中的红外测温摄像头，可以变焦30倍，所以机器人可以在任意路线上运用它的红外热像仪轻松扫描变电站任意设备的气体压力值。2.4变电站机器人系统方案设计及指标变电站机器人智能巡检系统将根据所要安置的变电站的实际情况安装。这里我们主要根据山西省电力公司省检修公司500kV晋中站的情况来描述。晋中500kV变电站工程是山西省电力公司重点建设项目，站址位于晋中市毗邻祁县乔家大院8公里，面积127亩，其中围墙内占地面积107亩。全站总建筑面积16025平方米。变电站线路南边贯穿霍州、榆社两大电厂，北边连接太原侯村、云顶山500kV变电站，是一座位置显著，作用突出的中间站。2012年后，晋中变电站按照智能化、无人值守站方向发展。建设规模:主变压器选用750MVA三相一体、自藕、无载调压变压器，安装2台。500kV配电装置选用HGIS设备，采用3/2接线，出线七回，成四个完整串和一个半串，另外还有两台500kV高抗。220kV采用双母线双分段接线，出线6回。35kV采用单母线分段接线，安装3组电容器及4组电抗器。为能更全面、细致的将机器人的视野覆盖整个变电站。那定要对机器人的设计进行周密的布置，以期发挥其最大属性。机器人将沿着前期铺设好巡视路线也就是红色路线进行巡视检查。机器人所经路线下方采用定位巡检系统RFID点的方式来实现，全线铺设磁条和定位磁点。磁条用来牵引机器人的行动，包括前进和倒退，而磁点用来标注巡视重点设备。8 华北电力大学硕士学位论文机器人智能巡检系统的指令普遍使用无线通讯技术进行与后台计算机的数据传输。巡检指令参数的设定需要对全站设备进行现场查验，厂家调试人员使用便携式计算机在现场对机器人进行设定，并通过后台校验机器人的检测效果。变电站机器人巡检系统在设计及巡检道路铺设阶段将根据存在的因素设定较为严格的巡检参数。机器人智能巡检系统的功能效果见表2-1。表2-1机器人智能巡检系统的功能效果Table2-1Effectofrobotintelligentinspectionsystem影响因素影响程度处理办法处理难度处理效果坡度较大减小斜坡角度容易实现佳场地灯严重按时设定场地灯闭灯操作繁琐佳场地杂草严重敦促修剪草坪一般一般设备区较大较大划定后台智能分析范围厂家调试一般月光较小云台角度调整厂家调试不佳其他较小云台角度调整厂家调试不佳在500kV晋中变电站机器人智能巡检系统中，巡检任务按照变电站的设计情况而定，一般分为可见光与红外测温两部分，主要的检测设备有：套管、接头、电抗器、刀闸温度、变压器及其附属设备以及其他各类仪表。在两天或三天时间里完成一次全站设备巡检，每天执行一次可见光巡检，一次红外测温巡检。辅助设备与后台主机的连接是通过网线连接的，通过网线进行各类数据信息的传输。并经由穿线通过计算机室与安放在晋中站主控室内的后台机连接。在500kV晋中变电站机器人智能巡检项目中，后台主机的安装需根据预留的位置在主控室内进行安装。后台主机通过无线通讯对机器人进行各项控制，并存储机器人从变电站内采集的信息，包含红外热图、可见光图像、声音视频等信息。此外后台主机还配备有配套的麦克风和音响，以方便机器人采集的红外超温报警及双向语音功能等。机器人充电室设备信息采集网络传输操作系统光纤通讯运行人员处理数据识别、整理后台机图2-2变电站智能机器人智能巡检系统设计流程Fig.2-2Thedesignprocessofsubstationrobotintelligentinspectionsystem9 华北电力大学硕士学位论文第3章变电站机器人巡检系统原理和搭建3.1红外测温原理研究红外测温技术是基于在高科技的帮助下，在大负荷供电、停送电前后和高温高热等特殊环境时检测设备运行状况，并通过设备表面的温度及分布情况来判断设备、发现设备运行的异常和缺陷。长期有效的测温可对变电站安全运行提供有利的依据和数据支持。是目前针对变电站稳定运行最高效、经济、先进的技术手段。通常的测温手段是在运行人员在日常巡视或特殊巡视时手持测温仪，在避光的环境下对所检测设备进行测温，并将测温图片及数据带到计算机进行比对，有时会针对某个重点设备的重点测温点，将数据发往专职人员寻求更专业的检测结果。变电站使用的红外成像仪的基本原理是将被测物体的红外辐射通过光学系统映射到红外探测器的序列平面上成像，之后转换为电子信号，再通过放大电路、补偿电路等具体线性处理后，就可以利用红外成像仪内置的采集图像功能加以描述，生成被测物体表面温度分布的热像图，最终再将这些热像图存储到图像存储器中或者利用成像仪呈现在其它终端上。如图3-1所示。图3-1红外成像效果图Fig.3-1Theresultofinfraredimage此图为机器人智能系统通过红外成像系统拍摄到的1号主变35kV汇流母线测温照片。其中黑色十字指示最高温度点，旁边标注此点具体温度数值。下方显示拍摄照片时的环境温度和整个画面中的最高温度。我们看到机器人利用红外辐射系统将所测物体进行成像，并在红外系统内部通过转换变为电子信号，经过内部处理后10 华北电力大学硕士学位论文再利用红外成像仪内置的采集图像功能对电子信号进行描述，使之得到一个温度分部的热像图，最后对热像图的组成加以叙述，最终得到这张我们看起来非常直观易懂的图谱来。正常的测温巡视需要运行人员对重要设备或缺陷设备更加了解，那样才能采集到更为有利于设备测温之后的检测工作。并且一般的测温间隔可能是一天，有时可能是几天，这样的测温频率不利于尽快发现故障点，所以运用机器人巡检系统可以根据变电站设备需要，自行设计巡检间隔时间，能够及时的发现隐患，排除故障，安全稳定运行。变电站机器人巡检系统的红外测温系统，包括巡检机器人、红外热像仪、电动云台以及主控计算机，其中，巡检机器人置于变电站内，负责根据主控计算机控制指令沿规定路线巡检。红外热像仪与电动云台安装在巡检机器人上部，负责根据主控计算机的控制指令对现场设备进行红外测温。系统使用在线式、非制冷焦平面红外图像探测器，并加装在电动云台上，基本原理与普通成像仪相似。也是通过探测热辐射点并对辐射点的局部表面的热像图进行采集，通过RJ45数据连接线与主控计算机相连。主控计算机安装在机器人智能巡检系统内部，负责控制巡检机器人沿预设路线行动，同时控制红外成像仪对现场设备进行红外温度图像及可见光图像采集，并将此图谱进行初步认定和存储。并经由信号线传输到上位机电脑加以验证和再次存储。3.1.1机器人巡检系统的红外测温机器人巡检系统在正常红外巡视时，会对所检测设备运行情况进行初步认定。当设备在巡视时出现超过正常温度20度、三相温度差超过10度等异常情况时，会触发感应模块，并对上位机发出文字警报和语音警报等提示。一张拍摄完好的图谱提供给我们大量的信息和数据，上面举例的成像图中我们可以看到所侧设备的位置，测温时的环境温度还有所侧设备的最高温度及发热点。(1)设备的位置：可以告知监控人员此设备是什么，处在什么位置。由此监控人员可以证实此设备的运行状况、是否为缺陷设备、正常运行温度和最高运行温度等相关此设备的所有信息（参见各站的现场运行规范）。(2)图谱拍摄时间：可以将拍摄到红外成像图的具体时间直观显示，利于监控人员更准确推断发热的时间，以便与相关操作或事故相联系。(3)环境温度：环境温度即进行测温时设备所处的环境温度。环境温度会对设备的温度造成影响，监控人员不能用寒冬的设备温度与酷夏的温度相比较，这样会对正确检测造成误判。(4)最高温度：最高温度即红外成像仪拍摄到的整个成像图中所侧物体检测到的11 华北电力大学硕士学位论文最高温度，也就是黑色十字中心点指向的位置温度。如所指向物体确为设备位置，则该最高温度则为检测到的有效数值，可为监测人员提供有价值的数据显示。机器人巡检系统报警功能的依据主要包括：1.预设差别变电站机器人巡检系统在设置时会对照GB763的有关规定，根据高压电器长期工作时发热试验的技术要求，对机器人进行预设。当所测设备温度超出规定温度时，将会触发报警感应模块。2.设备比对当机器人在进行红外测温任务时，它通常会对不止一个的设备进行巡视。当发现同类设备的温度有明显差异时，也会触发报警。并且高压设备多为三相，当某一设备的其中一相与其它两相温度超过预设值时，也会触发报警。3.预存比对在机器人巡检系统安装前，机器人的中控电脑内会预存全站设备的类型档案和红外专家库数据。当设备所测温度较之设备数据温度有明显升高时，机器人也会对此发出报警信息。除了机器人的报警提醒，运行人员也可根据其发送的热成像图谱对异常设备加以控制。一般情况下变电站正常运行时，变电站设备的温度分布具有一定的稳定性和特征性，物体各部位温度不同，形成了不同的热场。当某个电器设备的某处发生故障，运行不稳或功能改变时，就会导致该处局部温度改变，表现为温度偏高。机器人智能系统上装设的红外成像仪测温灵敏度极高，能描记低于0.03----0.05度的微温度变化，直观的反映出被测电气设备异常温区，能够在变电站设备没有明显体征情况下发现潜在的隐患，更早地发现问题。远红外成像图谱比结构影像可提前半年甚至更早发现质变，为事故的早期发现与防治赢得了时间。3.1.2可见光巡视根据晋中站需要，巡检项目可按照35kV设备、220kV设备，500kV设备及主变四部分划分。1.500kV设备区避雷器表计、主导流部分（触头、线夹）；断路器本体、主导流部分（触头、线夹）、SF6压力表（道路上可见）、分合状态指示；主隔离开关本体状态、主导流部分（触头、线夹）、接地隔离开关本体；电流、电压互感器瓷套外观及油位、本体、主导流部分（触头、线夹）。12 华北电力大学硕士学位论文2.220kV设备区避雷器表计、主导流部分（触头、线夹）；断路器本体、主导流部分（触头、线夹）、SF6压力表（道路上可见）、分合状态指示；主隔离开关本体状态、主导流部分（触头、线夹）、接地隔离开关本体；电流、电压互感器瓷套外观及油位、本体、主导流部分（触头、线夹）。3.35kV设备区避雷器表计、主导流部分（触头、线夹）；断路器本体、主导流部分（触头、线夹）、SF6压力表（道路上可见）、分合状态指示；主隔离开关本体状态、主导流部分（触头、线夹）、接地隔离开关本体；电流、电压互感器瓷套外观及油位、本体、主导流部分（触头、线夹）。4.主变主变本体、各套管出线、油枕、油位计、油温表、呼吸器、瓦斯继电器、冷却系统、主变专用消防系统变电站机器人巡检系统可见光巡视部分主要是监测设备的运行情况，观察设备是否出现漏油、气体压力异常、风扇停滞等故障，在特殊天气还可以替代运行人员进行更严密的检测。在巡检过程中机器人会拍摄所测设备的各类照片，随即进行上传并由上位机存档。即便运行人员当时不在上位机前，也可以进行比对，进而及时发现故障并加以排除。除此之外可见光可以识别设备正确的位置和正常运行情况。如图3-2所示，显示设备的运行状态，即合闸。机器人会在中控电脑中预设合闸的线性示意图，当机器人拍摄到隔离开关的机械位置时，会将图片与线性示意图加以比对，当连接两个设备之间能够以直线连接时，即被认为是合闸状态，分闸与之相反。而当设备上出现异物时，中控电脑识别出线性图像与实际拍摄图像有不同，中控电脑会将所拍图像的设备影像虚化。当设备影像被完全虚化掉时，同时出现了异物，即被认定设备有异常。13 华北电力大学硕士学位论文图3-2设备的运行状态Fig.3-2Therunningstateoftheequipment3.1.3机器人巡检系统可见光与红外成像的结合实际监测时由于各种难以预计的影响因素存在，将会对红外成像图的测量精度造成很大影响。所以为了避免成像真度损失，提高监测的精确度，要对红外成像图进行处理，目的是成像逼真度加强和降噪。在巡检过程中获得的红外成像图谱和可见光图像后，要利用图像配准将不同的两幅图进行结合，经过这样的结合会呈现出效果更佳，更具研究效果的图像。智能巡检机器人上的可见光电耦合元件（CCD）获取现场扑捉画面和设备的红外成像图，由相关分析法进行预处理，校正图像的颜色和信息，并对此图片进行增强和降噪。对预处理后的图像进行识别、目的的分割和滤波，对分割出来的目的图像进行特征提取及分类，根据得到的坐标确定出发热缺陷的具体部位并报警，最后对事故的相关信息进行统计并存入数据库。如图3-3。14 华北电力大学硕士学位论文图3-3智能巡检机器人的图像处理Fig.3-3Imageprocessingofintelligentinspectionrobot图像结合的目的就是综合利用已有图像中包含的各种空间结构信息，生成一组在空间上一一对应的图像，以求对这组图像进行其它处理。图像结合的步骤如下：(1)建立原始图像和待配准图像坐标系；(2)确定两幅图像的对应控制点；(3)应用对应控制点建立图像间的畸形模型；(4)根据畸形模型对偏移图像进行重采样；(5)几何纠正精度分析。3.2轨道铺设及原理研究由于我们提到晋中站的占地面积大，设备多并且具有多样性。为了使变电站机器人智能巡检系统更全面的运行，并覆盖整个变电站，监测到每台设备，机器人的轨道设计必须周密。经过厂家技术人员对晋中变电站的前期考察，综合考虑站内设备布局与道路分布，避开道路上的电缆盖板、井盖、围栏、伸缩缝等不良因素，并考虑到观测设备的最优路径，依照全面性与智能性等原则，设计磁轨道铺设路线。3.2.1机器人巡视轨道铺设为了最大限度的发挥机器人的检测能力，如图3-3所示，为晋中500kV变电站的一次系统图，其中红色线指示为机器人运行的路径。晋中站轨道铺设总长2850米，其中原道路改造线路1650米，新修道路1200米。原道路改造主要是在巡视通15 华北电力大学硕士学位论文道和电缆盖板上加以改造。新修道路为在机器人巡视路径上加筑的混凝土道路，可以方便机器人行驶到有利于观测设备的路阶上。1.巡视道路铺设在500kV晋中变电站机器人智能巡检系统实施中，原有道路铺设铺设机器人巡检路线选取均为道路靠近设备一侧，开凿1厘米宽，1.5厘米深的槽，这个槽就是最终机器人巡视的路线。槽内放置带有伸缩缝的道路磁轨道，要偏离伸缩缝，铺设磁轨道距离路边缘1.8米，新修道路与原有道路需要铺设热缩管磁条。磁条长50cm，宽1cm，高1.2cm，全站磁轨道热缩管磁条敷设长度约为2500米。在原有道路基础上，整个系统还新增路线，主要为方便机器人的近距离观测设备及爬坡需求而设置。新增道路铺设与原有道路相同的热缩管磁条，全部铺设于道路中间，全长约1000米。2.盖板道路铺设电缆盖板上由长50cm，宽3cm的扁形AGV磁带和ABS磁条共同完成铺设，铺设于盖板中间，AGV磁带采用打孔后“胀塞+垫片+自攻丝”固定的方式进行固定固定。全站ABS磁带铺设550米。图3-4显示为晋中站的机器人智能巡检系统路线图，其中红色线为热缩管磁条埋设，双杠代表电缆沟，其上为AGV磁带、ABS磁条混合铺设。图3-4晋中站的机器人智能巡检系统路线图Fig.3-4TherouteofrobotintelligentinspectionsysteminJinzhongsubstation16 华北电力大学硕士学位论文3.2.2机器人导航及RFID点识别原理研究在晋中500kV变电站机器人智能巡检系统采用的导航方式为磁导航。磁导航区别于光电传感器和视觉传感器的侧条导航方式而言，磁导航的可靠性更高，不受过多环境和地面条件的影响，并且投入更加低廉。晋中站机器人智能巡检系统使用的磁轨道主要有防水封装磁条、ABS磁条和AGV磁带三种。机器人内部装有磁导航传感器，此传感器具有一到多组微型检测传感器，在磁导航传感器上，每个磁场检测传感器对应一个探测点。埋设在地下和铺设在地面对的磁条和磁带会产生磁场。当磁导航传感器位于磁条或磁带上方时，每个探测点上的磁场传感器能够将其所在位置的磁场强度转换为电信号，并传输给磁导航传感器的控制芯片上，控制芯片通过数据转换就能够测出每个探测点所在位置的磁场强度。根据磁条或磁带的磁场特性和传感器采集到的磁场强度信息，AGV和ABS就能够确定磁带和磁条相对磁导航传感器的位置。磁源周围会产生磁场，越靠近磁场强度越大。最靠近的磁导航探测点会针对此磁场获得周围的磁场分布，并且根据磁场分布情况对机器人进行控制，给出下一步命令。例如AGV方式，当AGV沿着磁条行进，磁导航传感器应该位于磁条正上方。当磁导航传感器检测到磁条不在传感器的正下方，而是偏左或者偏右时，AGV就会通过向左或向右的移动来寻找磁条的位置，直到传感器检测到磁条是位于AGV正下方时。机器人的定位巡检系统也采用射频识别（RFID）点的导航方式。普通混凝土路面上采用的RFID规格直径为50mm，厚度8mm，型号为C111003B，约用量700个，电缆盖板上采用RFID的规格为直径50mm，厚度2mm，约用量为300个。施工直角路口处RFID需两个方向埋设，T型路口需在转弯处三个方向埋设，十字路口需四个方向埋设；所有RFID距离机器人前进方向磁轨道右侧14cm，转弯处RFID位于沿机器人行走方向纵向磁轨道右侧距离横磁条55cm。检测用的RFID点，其位置由施工人员根据巡检设备信息和现场实际情况合理选取。图3-5中显示黑色为ABS磁条，黑色为AGV磁带，黑色小圆片为RFID标签点。17 华北电力大学硕士学位论文图3-5晋中站机器人智能巡检系统使用的磁轨道及RFID标签点Fig.3-5MagnetictrackandRFIDtagsofrobotintelligentinspectionsysteminJinzhongsubstation变电站机器人在巡检过程中完成路径规划、检测和预定作业任务，必须要测量到自身所在位置和姿势。现有的定位方式主要分为小尺度相对定位和GPS导航定位。前者会由于漂移误差而导致在长时间、大范围的运行中造成精确度下降的问题；后者则会因为信号问题造成机器人运行失常的情况。晋中站使用的机器人智能巡检系统使用的射频识别（RFID）技术，主要用于解决小尺度定位问题，利用射频方式双向数据通信，自动识别目标并获取信息。对环境要求不高，并且精度高，抗干扰能力强。基本的RFID技术由三个部分组成：标签、阅读器和天线。标签内置有天线，可以进行通信，阅读器用来读取标签信息，天线是用来传递标签和阅读器间的信息。晋中站的机器人智能巡检系统所使用的RFID系统，工作流程是由阅读器通过天线发送一定频率的射频信号，当标签进入天线工作范围内是产生感应电流，标签获得能量而被激活。之后标签将自身的信息通过内置天线回馈往阅读器，阅读器对接收的信号进行解读后，最后通过机器人的外置天线发送到上位机进行保存。图3-6为简单的RFID数据读取示意图。18 华北电力大学硕士学位论文阅读天线标签上位图3-6RFID数据读取示意图Fig.3-6SchematicdiagramofRFIDdatareading在正常的巡检中，机器人被视为一个阅读器，它随着铺设好的轨道正常行驶。这时铺设在巡视路线上的RFID点是关闭的，只有当机器人进入一个标签信号范围时才会激活内置的RFID检测模块。阅读器接收所设标签的标签代码并解读，进而控制机器人在此RFID点的工作内容。巡视道路预设RFID标签点会设置很多工作内容，上文我们已经提到。除此之外，在岔路口和拐弯处还要指挥机器人的转弯。3.3辅助设备安装和使用3.3.1网络传输设备无线网桥、温湿度传感器为变电站机器人智能巡检系统的辅助设备，分别承担着智能巡检系统的无线通讯和特定功能。机器人智能巡检系统内部包含有多种传感器，其中包括：(1)定位传感器用于为机器人驱动轮和随动轮的定位。(2)导航传感器为机器人提供位移指示和命令。(3)超声波传感器利用超声波原理为机器人提供周围障碍物轮廓信息。(4)电源管理传感器用于监测机器人电池电量信息，为机器人自主充电提供状态参考。(5)温湿度传感器用于监测机器人运行环境。机器人将自身状况通过无线网络传输到后台机的过程是：当机器人在运行中出现状况信息传入机器人控制模块中，经过模块分析将信息数据进行处理，通过无线设备发送至主控楼接收天线。接收到的信息再通过网线传输至后台机。后台机对这些数据加以运算分析，并给出下一步指令，并对机器人进行控制。19 华北电力大学硕士学位论文后台机数据交换无线网各种传感器控制系统数据交换图3-7网络传输流程Fig.3-7Processofnetworktransmission3.3.2机器人充电室安装和作用晋中站机器人智能巡检系统的充电室安置于变电站500kV设备区东侧边缘。此处西边邻近500kV设备区，东侧即为主变和35kV设备区，便于机器人运行如图3-8所示。充电室路基为2m*2.8m，厚为15cm，充电室周围修筑方形滴水岩，宽度厚度都为10cm。图3-8晋中站机器人智能巡检系统的充电室安装Fig.3-8BatterychargingroominstallationofrobotintelligentinspectionsysteminJinzhongsubstation充电室电源取于南侧水泵房内，使用220V交流电，大于40A空开。充电室电源取电所用电缆型号为ZR-YJV22A3×4的电缆，电缆敷设距离约为80米，电缆附管埋设用DN25镀锌钢管穿线，埋设深度为50厘米。充电室入口右手侧放置密码锁，用来运行人员进入充电室所用。密码锁内有感20 华北电力大学硕士学位论文应模块，当机器人需要进入时，机器人内部的传感器会发出“开门”命令，入口门闸会自行打开。机器人充电包括自动充电和手动充电两种方式：(1)充电室内部设有充电座，当机器人接到后台机“一键充电”命令时，会行驶到充电座前，并伸出位于机器人左侧的充电插头插入充电座中充电。机器人并携带自充电功能，即当机器人电源管理传感器感应到内部电量仅能维持行走变电站一圈时，会中断巡检任务，运用这部分电量回到充电室充电。(2)当机器人受外部影响停滞于某处而耗尽电量时，运行人员可以将机器人下部的电源防水侧盖打开，使用配置的电源线为机器人手动充电。3.3.3后台视频软件支持(1)模型配置对设备、停靠点、检测点、巡检任务等进行配置。并在设备与停靠点、检测点之间建设关联。(2)云台伺候配置对云台到位的准确度进行监督和调节，利用视觉伺候功能对云台位置进行纠正。(3)模式识别配置配置模式识别的各项参数，包括仪表识别、断路器分合状态识别、开关状态识别和设备识别等。系统会将正常运行方式的设备状态输入其中，之后形成模板，再利用此模板对设备的运行情况进行识别。(4)RFID信息表配置当系统检测到有RFID信息时，会显示该信息。并有运行人员对此RFID信息做所需操作。(5)系统配置工具配置工具主要对整个系统的相关配置信息进行可视化的显示、编辑，运行人员可以根据这些修改后的信息对配置信息进行修改。(6)数据库表结构维护工具数据库表结构有改变时，可使用该工具进行自动更新，保持同步，并储存到预设系统的存储路径。21 华北电力大学硕士学位论文3.4本章小结本章针对变电站机器人智能巡检系统原理进行了探讨，包括红外测温、轨道铺设、辅助设备的安装和使用，提出了系统的实现方案和搭建设计。影响变电站机器人巡检系统的主要关键点在于：红外巡温系统的测温及其图像处理、机器人导航及RFID点的识别。22 华北电力大学硕士学位论文第4章存在的问题及解决方法4.1国内外研究进展国外的运用于工业的机器人的真正智能化始于20世纪90年代初期，当时已经有了服务于废料、核辐射等艰难环境下的特种机器人。而运用于变电站巡检的机器人，它们的巡检方式大多建立在地理信息系统上，以GPS为定位，并将巡检结果存入数据库中。所不同的知识巡检信息的采集方式，分别为：机器人自动记录和分辨率图像模式识别信息记录等。然而因为人工巡检有高度的适应性和灵活性，从而保证高质量的巡检结果，在电力巡检中人工巡检仍占据主流。之后，变电站自动化技术一直是我国电力行业的热点技术之一。近年来我国变电站投入逐年以较大比重新增，其中500kV变电站新增率更高，也就促使变电站要以更先进的智能化模式运行，并且还要包括对常规变电站的智能化改造，就更增加了智能化进程任务。但是变电站机器人智能巡检系统能否完全脱离人工而自主运行仍然是机器人实现真正“智能化”的关键。从2005年我国第一台变电站机器人投入以来，我国一直在这方面进行着摸索，发展到本文所研究的机器人已经是第四代。在这过程中，变电站机器人以服务变电站例行巡视为目的，不断推陈出新，但仍然遗留有些许问题与不足需要我们给予更多的重视和修改。4.2存在的问题及解决方案我们以晋中变电站机器人智能巡检系统使用情况为例来做研究。在此系统使用的六个月时间里，日常的例行维护基本做的基本到位，现场巡视设备状态准确，红外测温基本与人工测温结果相符，上传与下传指令完成情况良好，信号接收准确。但在使用中还是会有之前几代机器人已发生的和未曾发生过的问题存在。4.2.1机器人巡视到位情况变电站值班员可以对机器人巡检系统进行任务下达，然后传到机器人任务管理器使其完成任务指令。在使用期间，机器人的任务到位情况还是基本满足现今运行模式的，但在日后施行无人值班模式后会对变电站的安全带来隐患。在巡视方面主要存在的问题有：(1)变电站智能机器人巡检系统主要巡视的是一次设备，对二次设备及直流系统的巡视是完全缺失的。现在使用的机器人可以对变电站一次设备进行较全面的巡视，但鉴于二次设备的所处位置和独特性，机器人难以完成对此类设备的巡视检查工作。变电站的二次设备和直流系统一般放置在变电站的主控楼内或是独立的小室23 华北电力大学硕士学位论文中。这样会给机器人的行进设置天然的“屏障”。而且变电站的室内设备的门口加装了防小动物隔板，这样也不利于机器人的行驶。但是变电站二次设备与直流系统一样在变电站稳定运行中起到关键作用，所以在没有运维人员的检查时，拥有一台机器人能够完成这项工作是很有必要的。今年9月份，晋中供电分公司平遥220kV变电站发生一起爆炸起火事件，整个10kV开关小室被烧毁。当时此变电站已施行无人值班的操作队模式管理，运维人员在短期的例行维护间隔时间里没有对变电站进行巡视，是造成此事故的直接原因。但是这样的事故在拥有变电站机器人的情况下仍然可能发生，就是因为变电站机器人局限于行驶的不利因素，而无法对变电站所有的设备巡视到位。需要解决这样的问题容易达到的方法就是在主控或小室铺设磁轨道以便机器人进出。并且为了防止小动物误入室内，应对进出的门加以改造，可以改造成例如机器人充电室那样的自动开关门。当机器人驶近时，对自动门发送信号后进入；出门时再次发送信号驶出。(2)变电站机器人智能巡检系统的红外测温系统可为运维人员提供比较准确的测温数据，但它仍然存在弊端。当机器人运行至监测点位时，云台会对所测设备有着固定角度。在红外测温仪的检测范围内可能会出现其它物体对测温结果造成干扰。如图4-1所示。图4-1月光干扰下的红外成像图Fig.4-1Infraredimageunderthemoonlightinterference此成像图监测的是500kV一处隔离开关的运行温度，在图中可以看出图像中央确实呈现的是一相隔离开关，但也能清楚看到在环境温度23摄氏度的情况下，成像图最高温度达到了174摄氏度，这样的温度可能早已将触头烧化使该相隔离开关跳开，但站内后台机却没有收到相关的跳闸记录。仔细观察该成像图，图谱里的黑24 华北电力大学硕士学位论文色十字中心点指向一个黄色的球体，说明最高温度也是出自于这里。这个黄色球体之后经判断，其实是站内的3号高杆灯。这个高杆灯在机器人的监测点位置朝向检测设备，正好要迎面面对它，这样就会对日常的监测造成不必要的麻烦。这样的问题存在主要与站内RFID标签点的设置有关。在设置标签点时，施工人员并未考虑机器人云台的转向角度和所监测设备背后的高杆灯对之后监测可能造成的影响。这样的问题应该由厂家人员在施工时，对站内所有可能造成监测误差的因素进行分析，标签点的位置还有云台的转向角度都应考虑在内，将不必要的误差在设备安装前消除。(3)变电站的例行维护巡视包括很多工作，其中包括定期的六氟化硫泄漏检查。现在的变电站断路器多使用六氟化硫断路器，此气体的主要作用是绝缘和灭弧，当断路器六氟化硫气体泄漏时，会造成气体压力降低，当降低到闭锁值时会使断路器闭锁，当发生跳闸事故时，闭锁的断路器时无法进行分闸的，这样将无法断开事故点，极易使事故的影响扩大化。变电站机器人在巡视中会对断路器以及其它的气体断路器进行巡检，但断路器的气体压力表位置偏高，并且有些气体压力表的设计存在缺陷。首先，这些压力表对于地面的夹角过大，不利于机器人的观测。其次，压力表的指针过小，或是隐藏于表面下部，这样也对机器人的观测造成了影响。在这样的情况下，运维人员会使用望远镜或爬上高压设备构架观察，而机器人却只能一筹莫展。应对这样的麻烦最直接的办法就是检测这些六氟化硫设备是否漏气。六氟化硫设备的气体压力降低多数是因为设备密封不严密导致的漏气造成。六氟化硫气体与空气接触会发生化学反应而生成有毒气体，在日常的巡视中，运维人员会使用六氟化硫气体检漏仪对是否泄漏加以判断。变电站机器人也可以应用这个办法对设备进行检查，既能准确检测出设备是否漏气，也可以省去观测气体压力表的时间。(4)就目前机器人智能巡检的技术水平而言，除在极端恶劣条件下，均可完成正常工作。但其巡检路线依赖站内主要道路，在执行夜间任务时存在特殊情况下发生意外碰撞的可能。机器人的可见光功能突出，能够应对多数条件下的巡视，但在夜间站内会定时开启高杆灯，高杆灯的光线非常明亮，会对机器人的视觉造成一定的影响，导致机器人在进行一定角度观测的时候，误将可见光探头直对高杆灯，而造成短时间的“视觉”空白时间，最终发生碰撞到附近设备的情况。为了减少以上的情况发生，建议在智能巡检机器人机身上装设反光器件，以增加其在夜间工作的安全性。25 华北电力大学硕士学位论文4.2.2机器人运行情况1.变电站机器人的行驶需要较为平整的路面，所以在投入前期对站内的路面进行了改造。机器人行驶不会因为磁条或磁带上方的遮挡物而发生无法识别的情况，但是超声波检测系统会发生对非遮挡物的物体识别错误导致停障的情况。机器人为了不碰撞设备和其它物体使用了超声波检测系统。超声波是一种非接触式的检测技术，不受光线和被测对象外表形状、颜色等影响，易于定向发射、方向性好和强度好控制的特点，同时安装方便和成本低。超声波技术运用本体发出超声波，当超声波遇到障碍物时会发生反弹，然后由本体内的超声波感应器感应而得到障碍物的信息和距离，继而对本体的位移下达命令。机器人的行驶轨迹上是没有遮挡物的，所以机器人设有超声停障功能。也就是当机器人检测到障碍物时会自动停止行动，并向后台机文字和语音发送“超声停障”信息，寻求下一步指令。可是在晋中站的设计并非像其他变电站那样，地面除了设备就是石子，而是在设备间隔间种植了草坪，并在巡视通道路旁种植了鲜花。到了夏季，植物生长茂盛的时候，如果未及时对植物进行修剪，长高的植物枝叶会伸出路边延伸到机器人行驶的路面上。在这样的情况下，机器人从这里经过，超声波会检测到有障碍物而停止运行。如果是无人站，运维人员长时间不在变电站，机器人会一直开机停止在障碍物前直到机器人电量耗尽，当运维人员赶到再将机器人放置到充电室是很费力的。所以这个功能有它的必要性，但也存在比较大的弊端。虽然现在的变电站都不再种植植物，但是机器人仍然会对突如其来的塑料袋或其它物体遮挡。为了避免这样的事情发生，可以在机器人内部增加物体识别装置，对不会造成行驶障碍的物体加以识别，而下达机器人强制执行继续行驶的命令，实现机器人的避障功能。2.机器人执行命令使用RFID标签的技术，可当标签信息混乱时会造成机器人偏离轨道。上文说到，变电站机器人在识别任务时是根据固定在地面的RFID标签点来实现。但变电站开始的设计并未对以后机器人的运行做考虑，设备的间隔距离只根据现场的要求确定。这样致使机器人的标签点有时会放置过近，而使机器人的RFID识别发生混乱。在一次机器人的运行中，看到系统后台视频显示机器人摔倒在盖板边上。运维人员到现场并联系厂方，调试人员现场对故障进行判断认为是因为机器人磁带旁的转弯标签点与巡视下一个设备的标签点之间的距离较近引起。机器人行驶到岔道时探测到两个RFID标签信息，为了执行下一个标签指令，却忽视了前行并转弯的标签指令，使得它没有经过转弯就直行准备去做下一个指令，此时偏离轨道。因为盖板与地面有10公分的高度差，而造成机器人摔倒。26 华北电力大学硕士学位论文这样两个RFID标签点互相干扰的情况在晋中变电站不是个例，会导致机器人无法准确完成预设任务，并且还可能损坏机器人。应对这样的情况，应采用多种导航定位技术相融合的方案，确保机器人在行走过程中不会出现较大的偏差和失控的情况。一旦出现无法控制的情况，机器人采用多种处理方式使自己停止运行。继而运维人员采取远程控制的方法进行操作，一旦导航系统出现故障则可以采取人工对机器人行走加以控制。4.2.3机器人软件情况变电站机器人智能巡检系统的终端是PC机和后台程序系统，这样可能因为终端的不稳定和系统功能缺失而影响机器人整体作用的发挥。1.后台系统多使用常规PC机软件，没有稳定的后台服务器，容易出现后台软件关闭（或数据库程序关闭）而导致智能巡检机器人无法执行任务或巡检信息不能上传保存的情况。应使用更加稳定的后台服务器，并配置持续续航的能源支持设备，保证机器人系统在终端的储存能力。除此之外还应采用高可靠性、高传输带宽的网络设备，既保证了机器人和控制中心之间的通讯畅通，也可使监控室的视频、红外图像保持流畅，减少了控制中心与机器人失去联系的情况。同时为了防止网络出现中断，机器人还应配置网络监测模块，可实时监测网络的连接状况，一旦发生网络中断，机器人停止运行并启动返回功能。2.后台操作系统较为复杂，如下传及取消巡检任务等，没有经过培训的运维人员无法进行操作。面对这样的情况，一方面应该加强运维人员对机器人巡检系统的熟练程度，能够做到每个人都能较熟练掌握系统运行程序。另一方面，则要制造厂家投入更多的技术力量，改善系统的可操作性和操作的便捷程度，以求减少运维人员在机器人运行上的时间投入。3.系统设定每一项巡检任务一天只能一次自定执行，需要对异常设备进行一日多次的检查只能手动下传。变电站会在特殊时期或特殊环境下对全站或是某一个设备进行重点巡视。但操作队模式的变电站不允许太多的运维人员长期将精力放在一个变电站，所以就对变电站机器人提出更多的巡检要求。应当为机器人设置间隔时间内反复执行同一个命令的功能，比如对疑似发热的设备每隔一个小时拍摄一张红外图谱上传，这样的功能在维持变电站安全运行的角度上来讲是切实需要且非常有必要的。4.3变电站机器人智能巡检系统运行规程为了更好的使变电站机器人智能巡检系统发挥它应有的作用，我站制定了关于机器人操作和命令施行的相关规程，并在运行伊始正式实施。27 华北电力大学硕士学位论文4.3.1运行规程适用范围及标准1.适用范围变电站机器人智能巡检系统运行规程规定了500kV晋中变电站的机器人巡检系统的操作、维护和记录的相关规定，及报警时的处理原则。2.引用标准本规程引用《中华人民共和国电力工业部DL/T572-1995电力变压器运行规程》、《电力安全工作规程（发电厂和变电所部分）》、《500kV晋中变电站现场运行规程》、《LER-3000A变电站智能巡检机器人系统操作与维护手册》等相关智能变电站及智能巡检系统的适用标准制定。4.3.2变电站机器人简介500kV晋中变电站于2014年9月15日正式投运变电站机器人智能巡检系统。该系统是国家电网机器人重点实验室为适应智能化变电站以及无人值守变电站发展需求，全面提高变电站智能化水平而研制开发的，拥有完全自主知识产权和发明专利，整体技术处于国际领先水平。此系统以智能巡检机器人为核心，整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感融合技术、模式识别技术、导航技术以及互联网技术于一身，能够实现变电站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控，提高正常巡检作业和管理的自动化水平，是智能变电站和无人值守变电站巡检技术的发展方向，具有广阔的发展空间和应用前景[6]。4.3.3晋中变电站机器人巡检系统正常巡检方式晋中变电站500kV侧为3/2接线，进出线7回，Ⅰ段母线装有母线高压电抗器，晋霍Ⅰ线装有线路高压电抗器，电抗器配有中性点小电抗，1号主变带Ⅰ母，2号主变带Ⅱ母；220kV侧为双母四分段接线，进出线5回，C母、D母配有电压互感器，1号主变带A、C母，2号主变带B、D母；35kV侧采用单母接线，装有电容器三台，电抗器三台。调试人员须将以上正常运行方式输入机器人巡检系统，用以根据此运行方式为变电站机器人智能巡检系统提供正常巡检状态下的各种数据和行驶方式。当变电站以非正常运行方式运行时，会在控制栏内取消或修改机器人的初始运行轨迹和参考数据。4.3.4变电站机器人智能巡检系统运行规程内容1.机器人操作制度28 华北电力大学硕士学位论文（1）操作人员应持有经山东鲁能智能技术有限公司专业人员培训合格后颁发的《培训合格证书》，持证操作。（2）当后台操作系统视窗显示“警告”或“注意”标志时，应停止操作，查明原因后方可继续操作。（3）手动充电时，应先插入充电线，再将插头插上，最后在启动手动充电开关。（4）当电流值低于4A时，对机器人进行遥控操作。（5）机器人连接状态文本框显示红色时说明连接断开，查看网线后再试。（6）机器人的正常电压值为26V~29V，低于26V时应及时充电。（7）机器人必须在充电室时才能自动启动定时任务。（8）机器人脱离轨道要再次返回轨道时应使用手动控制。（9）手动控制时，应控制机器人低速运行。（10）操作时鼠标焦点需保持在控制平台上，否则操作无效。（11）使用“一键返回充电点”按钮应确认机器人在运行轨道上。（12）特殊巡视期间禁止操作“禁用定时”按钮；在站内有施工时应启用“禁用定时”按钮。（13）设备温升超过20度时，会产生红色报警信号。2.巡视设备规范(1)机器人的报警信息和可疑事故处理应遵循晋中站现场运行管理规程。(2)机器人在夜间进行红外测温巡视时，运行人员应关掉站内设备区所有照明，待巡视结束后恢复。(3)机器人在巡视过程中，运行人员应密切关注机器人的行动。(4)夏季应敦促绿化单位对植物进行必要修剪。(5)冬季下大雪后应及时清扫机器人巡视路线上的积雪。(6)一个月进行一次人工测温，以对机器人的红外测温结果进行校准。(7)每天的8:00、15:00、20:00三个时段进行巡视。具体巡视任务及周期见表4-1。表4-1具体巡视任务及周期Table4-1Thespecifictasksandperiodicofinspection巡检时间巡检类型巡检任务第一天08：00可见光500kV任务20：00红外测温500kV任务第二天08：00可见光220kV任务20：00红外测温主变及35kV任务第三天08：00可见光主变及35kV任务20：00红外测温220kV任务29 华北电力大学硕士学位论文(8)恶劣天气和大负荷运行期间应对变电站设备进行特殊巡视。(9)雷雨后应对避雷器进行一次特训。3.机器人交接制度（1）交接班时交班人员告知接班人员机器人所处位置，如在设备区内，应告知巡视任务和巡视程度。（2）交班人员告知接班人员机器人本班巡视任务及情况。（3）接班人员应查看机器人外观和运行情况。（4）接班人员应仔细观看机器人近期的巡检报警信息。4.机器人本体保养（1）机器人本体外壳附有灰尘应用棉布及时擦去，不可使用腐蚀性清洁剂。（2）清洁摄像头表面玻璃时应将雨刷抬起，使用棉布擦拭。（3）清洁自动门天线和无线通讯天线周围时注意不要弯折天线。（4）两个星期为机器人进行一次保养，每次保养注意查看机器人外部可视的各紧固螺丝是否有松动。（5）严禁私自拆卸机器人任何零部件。（6）更换保险时应使用相同规格保险进行替换，更换时机器人应处于断电状态。5.机器人异常情况处理（1）通讯异常时，智能巡检机器人与后台计算机失去通信。由于电磁辐射或大风等恶劣天气引起，等待1-2分钟可恢复。如不能恢复通信，可将机器人关机重启，如还不能恢复需联系厂家人员。（2）机器人偏离磁道时，而正执行自动巡检任务时，若机器人偏离磁道不能正常执行任务，需运行人员将机器人摆放至直线的磁道上。手动巡检时，机器人偏离磁道，如果控制平台显示磁道信息未完全丢失，只是偏离，可后台手动控制机器人返回磁道。如不能，需运行人员将机器人摆放至直线的磁道上。（3）当机器人不能执行巡检任务时，最可能原因是后台计算机运行程序未启动，应首先启动数据库（mysqld）程序，再启动智能巡检系统软件，并重新下传巡检任务。6.机器人报警时的处理原则（1）查询报警数据，运行人员应现场对异常设备进行特训，确定报警原因。（2）查阅后台机保留的以往数据综合判断异常，并提取出必要的数据便于总结分析。（3）可利用智能巡检机器人进行特训，做跟踪检测。30 华北电力大学硕士学位论文4.4本章小结本章针对变电站机器人智能巡检系统的智能化实现过程中存在的问题及解决方案进行了研究。存在的问题主要包括：机器人对二次设备的巡视不够全面，解决办法提出在主控或小室铺设磁轨道以便机器人进出，并且为了防止小动物误入室内，应对进出的门加以改造；变电站机器人对断路器的气体压力表检查可以使用六氟化硫气体检漏仪对是否泄漏加以判断；对机器人执行夜间任务时站内高杆灯造成的视觉影响，可以通过在智能巡检机器人机身上装设反光器件的方法来解决。并对机器人运行和系统终端软件应用提出需要注意的问题及解决方案。31 华北电力大学硕士学位论文第5章结论与展望我国经济的高速增长，致使电力需求强劲，因而电力行业的发展十分迅猛，电气设备发生故障时造成电网大面积停电事故的重要原因之一，每年导致的事故约占所有电网事故的一半。因此为了保障电力系统安全、可靠运行，人们致力于变电站电气设备在线监测系统的研究和开发，变电站机器人智能巡检系统就起到了无人监控而对变电站进行实时监控的目的。本文以变电站机器人智能巡检系统为研究对象，围绕变电站机器人智能巡检系统的实现和应用展开了一系列的研究工作，包括系统整体方案、系统原理和搭建、存在的问题及解决办法等。并提出变电站机器人智能巡检系统在自动巡检的同时红外成像和可见光图像相结合的监测方式和工作原理，并从RFID标签点和轨道铺设对变电站机器人智能巡检系统的功能和运行加以阐述。将机器人在变电站无人值班情况下对站内设备的监控情况给予详尽的描述。并从机器人智能巡检系统的功能和运行状况等方面对机器人智能化应用提出了存在的问题及解决方案。首先，本文对现有变电站的运维状况加以分析，体现了使用变电站机器人智能巡检系统的必要性。就目前机器人智能巡检的技术水平而言，除在极端恶劣条件下，均可完成正常工作。该机器人系统可以携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人对室外高压设备进行巡测，及时发现电力设备的热缺陷等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。该机器人系统可以部分代替运行人员在特定的时间进行设备巡视工作，在不要运行人员的参与下按照固定的路线进行巡检，并且自动返回出发地点，同时生成巡视报表。其次，对研究目标的功能实现和原理进行研究分析。期间着重对变电站机器人巡检系统的红外测温原理、可见光巡视原理做出原理分析，并对系统的行驶原理给予说明。智能巡检机器人2014年9月在山西省电力公司省检修公司晋中500kV变电站投入运行以来，取得了预期的效果。目前就晋中变电站机器人智能巡检系统使用情况来看，日常的例行维护做的基本到位，现场巡视设备状态准确，红外测温基本与人工测温结果相符，可见光监测效果明显，数据上传与下传完成情况良好，信号接收准确，能够满足国家电网对变电站巡检能力的要求。智能巡检机器人以自主或遥控方式，辅助人工完成变电站高压变电设备的可见光及红外巡检作业，提高了巡视精确度、站内设备运行的安全性；减少了变电站运行人员的工作强度，提高了工作效率及工作质量；同时机器人的投运提高了变电运行管理水平，也是目前电网32 华北电力大学硕士学位论文运行的一次技术革新。最后，指出变电站机器人智能巡检系统在一些细节的不足之处。比如，道路设置的局限性；非设备发光点对机器人的干扰；超声停障的识别错误可能导致机器人做出的错误判断等等。虽然晋中站使用的机器人已经是此类智能机器人中最先进的推出设备，但还是无法完全满足变电站运维的日常要求。有些情况所产生的误差可能对变电站正常的运维造不成太大的影响，但有些误差会发出没有判断性的警告信号而误导运维人员更或是监控人员。这样的错误信息可能会导致运维人员做更多的无用功。所以在现今机器人的智能水平下要不断更新巡检内容和准确度，这样才能更加全面和精准的为运维人员提供更加值得参考的数据。在以后的工作中，我们会利用机器人的各种特性，更好地利用机器人为高压电网、特高压电网的可靠运行提供充分的保障。变电站智能化的提升已经成为整个电网发展的重要步骤，熟悉和正确利用智能设备也是运维人员应该去做到和探索的事情。毕竟智能化设备的出炉是要经过实践去验证的，哪里是值得保留的？哪里是应该加强的？都应该由现场操作人员去发现和回馈。之后再由设计部门去改良，设计出更加出色的，能够应对多种现场需求的巡检设备。变电站机器人智能巡检系统是推陈革新的变电站巡检设备，我们也会更加熟练的掌握它的功能而去发挥它的全部效用，在它不能涉及到的部分，我们也会给其补位将运维工作做到精益求精。从本论文的研究成果可以看出，未来智能巡检系统的发展方向在完善后台程序和提高智能巡检设备巡检效率上（如避免场地灯干扰，在二维云台调节的基础上增加云台高度的调节，在此基础上提高智能巡检系统的异常分析能力将成为其下一步发展的关键）。变电站巡检机器人作为集自动化、机械、人工智能、计算机等高新领域的尖端技术，在电力系统的引入，将大大提高电力系统自动化程度，同时减少运行人员劳动强度，提高设备巡视质量，对保障无人值班变电站及电力系统的安全运行，进一步促进智能变电站的发展，改变传统的生产方式有着重要的意义。随着智能巡检系统的逐渐完善，其必将在变电站的日常巡检工作中发挥愈来愈重要的作用，并在不远的将来取代传统的人工巡检方式。智能巡检已经在多个方面有了长足的发展。比如线路巡检机器人，线路故障地点识别飞机，包括文中提到的变电站机器人智能巡检系统，都是将智能化运用到实际运维工作中的实例。这些智能设备在实际意义上减轻了运维和检修人员的日常工作，可以为其争取更加宽裕的时间去做这些智能设备所不能涉及方面的工作。日后可能会发明出更加契合现场的设备去为各种工种进行必要的工作。在运维工作中，有些设备是运维人员所无法触及的，或者是很难触及的。这样的工作可以依靠先进的设备或者机器人去进行检测和实验。比如500kV线路停电检修，在断路33 华北电力大学硕士学位论文器和两侧刀闸都已分开的情况下，运维人员仍然要对线路去做必要的验电，而这个过程，运维人员却要用非常笨拙的验电器去验证此线路确实无电。500kV设备的安全距离很长，线路距离地面很高，所以验电器的长度也很长，所以将近二十米长的验电器并不适合每个运维人员能够举起的。停电的过程可以说是分秒必争，早点停电就可以让检修和保护人员早一些进入现场进行检修，也可能早一点终结工作。这样就可以减少停电时间，为用户提供更大的便利，也可以为电网的正常运行提供有利的条件。所以，如果设计出能够上到线路和母线的机器人，而为运维人员提供准确的验电信息，就可以免除之前的顾虑。综上所述，智能机器人的运用在电力发展的轨迹上是必不可少甚至是需要长远发展的。它的发展会将智能变电站，智能电网推到一个新的高度。电网已经成为现今社会不可或缺的能源输出，电网在之后的社会发展中也一定会起到必要的作用。每个变电站作为整个电网中的点的作用已经非常明显，这些点发挥了充分的作用，线路才能更加稳定的发挥作用，而最终使整个电网能够趋于一个更加稳定的状态去为每一个下属变电站，变电所，变压器，每一个用户送去可靠、稳定的电流。34 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华北电力大学硕士学位论文攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果（一）发表的学术论文[1]《谈电力系统调度运行的危险点及控制措施》城市建设理论研究2014年7月刊张志飞．郝娟37 华北电力大学硕士学位论文致谢在本论文即将完成之际，谨此向我的导师宋玮教授致以衷心的感谢和崇高的敬意!本论文的工作是在宋老师的悉心指导下完成的。宋老师以他敏锐的洞察力、渊博的知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和对科学的献身精神给我留下了刻骨铭心的印象，这些使我受益匪浅，并将成为我终身献身科学和献身事业的动力。真诚感谢晋中变电站的吴雷峰站长和其他几位同事，他们不仅在学术上给我指引，而且在生活上予以帮助，从他们身上我学到很多知识。正是在他们的帮助和指导下才使得我的论文得以顺利完成。衷心的感谢我的家人和其他亲朋好友对我的关心、支持和理解，没有他们对我的鼓励和支持，我无法完成现在的硕士学业。最后，感谢曾经教育和帮助过我的所有老师。衷心地感谢为评阅本论文而付出宝贵时间和辛勤劳动的专家和教授们！38 华北电力大学硕士学位论文作者简介1980年11月18日出生于山西省太原市。2001年考入武汉大学市场营销专业，2005年7月本科毕业并获得管理学学士学位。工作经历：2006年9月-2010年10月在山西省电力公司晋中供电分公司昔阳县支公司用电所工作；2010年10月-2014年10月在山西省电力公司晋中供电分公司变电运维室工作；2014年10月至今在山西省电力公司检修公司工作。39
