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摘要：随着国家科学技术的不断创新和进步。变电站自动化水平也在不断提高，无人值守的现状也越来越普遍，而变电站作为电力系统的关键所在，其安全性对人们的生产和生活都有着重要影响，需要加强对变电站巡检。而传统的巡检方式已经不能满足现代变电站的发展，随着国家推广力度的增加，智能巡检机器人的应用也越来越广泛，机器人巡检也是未来主要的巡检方式。
关键词：变电站;智能巡检;机器人应用
引言
变电站智能巡检机器人有着广泛的应用前景，在我国已得到推广应用。研究分析了国内外机器人的推广应用情况，以及当前主流变电站巡检机器人的技术路线。同时也分析了机器人在推广应用过程中，仍存在的问题和未来研究热点，包括无线通信、网络安全、智能识别等，并对当前机器人研究热点进行了分析探讨。
1关于智能变电站的概述
1.1智能变电站的基本内容
智能变电站在建设的过程中采用的都是可靠、集成、环保、先进的智能设备，同时它还要求通信平台网络化、全站信息数字化以及信息共享标准化，智能变电站与普通变电站最大的不同就是，它能够自动地完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本的工作，在这个过程中，还可以对电网实施自动控制、在线分析决策和自动调节等高级功能。
1.2智能变电站建设的原因
随着社会不断发展，电力体制不断进行深化改革，先进的技术对电力系统的建设越来越重要，也为智能化电力系统的发展提供了保障。变电站是电网运行的基础，因此也是智能电网运行中的基础环节，对变电站进行智能建设已经是电力系统的工作重点。国外的智能变电站已经有了较快的发展，并取得了相关的建设经验，我国应积极吸取先进的技术，以及国外建设中对我们有用的经验来完善我国的电力系统。进而使我国的电力产业更加发达，国民用电放心，国家资源得到节约，促进我国可持续发展的步伐，为国家带来更大的经济效益。近些年来，我国的电力网络建设进入了崭新阶段，数字化技术、通信技术等的应用，实现了变电站的智能化。
1.3智能变电站的优势
智能变电站在技术上有三大优势，首先，智能变电站对于低碳环保有着很大的作用，主要是智能变电站抛弃了传统电缆，主要使用光纤电缆，在设备以及电缆上都降低了能源的消耗;其次，智能变电站具备很好的交互性，一方面智能变电站对电网的各种信息进行统计和分析，另一方面它还可以对这些分析的结果进行反馈;最后，可靠性是智能变电站的一个重要特点，在设备、传送以及反馈等各方面都具有可靠性。
1.4智能变电站的技术特点及建设原则
智能变电站的系统主要由间隔层、站控层以及过程层构成，内部含有很多智能一次设备，另外顺序控制可以实现智能化的高压设备操作。智能变电站主要有四大建设原则，每个大原则内部又含有很多小原则，首先，在智能变电站的建设过程中，相关人员应该充分体现数字化的设计理念;其次，应该在在电子式互感器和智能断路器的应用上体现一次设备智能化;再次，在系统结构的三层两网上体现二次设备网络化;最后，应该建设集约化、网络化、智能化的自动化功能。
2变电站巡检机器人应用现状
我国最早研究变电站巡检机器人的是山东省电力公司电力科学研究院和山东鲁能智能技术有效公司，从1999年开始，我国便致力于变电站巡检机器人的研究，直到2004年第一台功能样机出现，我国巡检机器人开始起步，随后由于我国综合国力和各项技术的不断提升，巡检机器人的研究和应用都得到了快速发展。目前，在变电站进行巡检的机器人主要有无轨机器人和有轨机器人两种，而无轨机器人的使用范围和应用范围相比有轨机器人更多，主要在室外使用。山东电科院和山东鲁能智能技术有限公司自主研发设计的变电站智能巡检机器人已在全国推广应用388台，服务于29个省的500多个变电站，覆盖110kV到1000kV电压等级，很好的解决了机器人续航问题对巡检的影响，并解决了特高压对机器人通信方面的问题。而国网宁夏电力公司共同研发的户内多维轨道式电力智能巡检机器人，在强电磁干扰和空间不足的情况下也可以对变电站进行巡检。中科院沈阳自动化研究所新研制成功的轨道式巡检机器人，有效弥补了四驱底盘的无轨机器人不能在冰雪天进行巡检的情况，即使下雪，挂冰，机器人也可以进行全天候巡检。
3高级应用
3.1巡检机器人与VR技术结合
研究变电站智能巡检机器人与VR（虚拟现实）仿真技术的融合协同，通过建立高精度的变电站可视化三维仿真模型，利用VR技术实现变电站的情景模拟，并在高精度的变电站三维仿真场景中置入模拟的巡检机器人，详见图1。当无人值守变电站中发生设备异常时，便可通过VR设备直接快速遥控巡检机器人第一时间赶赴现场检查确认。通过将变电站三维仿真环境中集成设备实时数据和机器人现场采集数据进行叠加处理与分析，使运维人员能够更加精准、实时、真实、沉浸式地监测变电站状态和进行事故异常处置，达到真正人机协同工作的目的，大大提升无人值守变电站的事故应急响应速度。
3.2巡检机器人与SCADA系统联动
智能巡检机器人与变电站SCADA（监控与数据采集）系统之间，可采用DL/T860协议进行数据通信，中间设置横向加密装置进行安全隔离，以满足电网数据传输的安全要求。通过巡检机器人与变电站SCADA系统的联动配合，实现一次设备遥控操作前后状态的自动校验以及重要遥信告警信号的状态确认。当无人值守变电站SCADA系统发生断路器SF6压力告警、油压低告警等重要遥信告警时，巡检机器人可立即启动对应的临时巡检任务，自动完成相应告警信息的现场检查，并将检查结果以图片和报告形式上传远端后台，为运维人员的应急处置提供可靠判据。巡检机器人与SCADA系统的联动流程如图2所示。
3.3巡检机器人与PMS融合
巡检机器人采用电力无线专网后，已满足电网信息安全的要求，可通过SDK（软件开发工具包）对接协议或API（应用程序接口）将巡检机器人与PMS进行无缝对接。机器人的巡检结果待人工确认正确性后，以固定格式或标准字段自动回传至PMS系统，实现巡检结果的自动填报，减轻运维人员的工作量。
结语
随着人工智能技术的发展应用，机器人替代人工已成为电网发展的必然趋势，机器人将成为未来电网发展中不可或缺的角色。但现阶段变电站智能巡检机器人在实际应用中还存在各种软、硬件方面的问题，通过在实际应用中不断总结、摸索，对智能巡检机器人的导航方式、定位精度、路径规划算法、硬件设计等方面进行优化、改进，提升巡检机器人在复杂环境下的自適应能力，提高其自主运行过程中的稳定性、可靠性、精确性，为变电站的智能化运维提供可靠的技术手段。
参考文献
[1]陈园园，王涛，周虎成.智能变电站巡检服务机器人[J].周口师范学院学报，2018，35（5）：45-49.
[2]李元吉.变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究[J].数字化用户，2018，23（43）：40-55.
[3]宋爱国，许春山，徐宝国，等.复杂环境下远程巡检机器人关键技术及应用[Z].东南大学，亿嘉和科技股份有限公司，扬州大学，南京天创电子技术有限公司，2018，12（33）144-199.
[4]姜道伟.变电站智能巡检机器人的定位和导航[D].新疆：新疆大学，2019，22（34）66-99.
[5]赵凯雅.用于移动机器人设备的视觉导航系统和方法：中国，CN201811027541.8[P].2018-12-04.
关键词：变电站;智能巡检;机器人应用
引言
变电站智能巡检机器人有着广泛的应用前景，在我国已得到推广应用。研究分析了国内外机器人的推广应用情况，以及当前主流变电站巡检机器人的技术路线。同时也分析了机器人在推广应用过程中，仍存在的问题和未来研究热点，包括无线通信、网络安全、智能识别等，并对当前机器人研究热点进行了分析探讨。
1关于智能变电站的概述
1.1智能变电站的基本内容
智能变电站在建设的过程中采用的都是可靠、集成、环保、先进的智能设备，同时它还要求通信平台网络化、全站信息数字化以及信息共享标准化，智能变电站与普通变电站最大的不同就是，它能够自动地完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本的工作，在这个过程中，还可以对电网实施自动控制、在线分析决策和自动调节等高级功能。
1.2智能变电站建设的原因
随着社会不断发展，电力体制不断进行深化改革，先进的技术对电力系统的建设越来越重要，也为智能化电力系统的发展提供了保障。变电站是电网运行的基础，因此也是智能电网运行中的基础环节，对变电站进行智能建设已经是电力系统的工作重点。国外的智能变电站已经有了较快的发展，并取得了相关的建设经验，我国应积极吸取先进的技术，以及国外建设中对我们有用的经验来完善我国的电力系统。进而使我国的电力产业更加发达，国民用电放心，国家资源得到节约，促进我国可持续发展的步伐，为国家带来更大的经济效益。近些年来，我国的电力网络建设进入了崭新阶段，数字化技术、通信技术等的应用，实现了变电站的智能化。
1.3智能变电站的优势
智能变电站在技术上有三大优势，首先，智能变电站对于低碳环保有着很大的作用，主要是智能变电站抛弃了传统电缆，主要使用光纤电缆，在设备以及电缆上都降低了能源的消耗;其次，智能变电站具备很好的交互性，一方面智能变电站对电网的各种信息进行统计和分析，另一方面它还可以对这些分析的结果进行反馈;最后，可靠性是智能变电站的一个重要特点，在设备、传送以及反馈等各方面都具有可靠性。
1.4智能变电站的技术特点及建设原则
智能变电站的系统主要由间隔层、站控层以及过程层构成，内部含有很多智能一次设备，另外顺序控制可以实现智能化的高压设备操作。智能变电站主要有四大建设原则，每个大原则内部又含有很多小原则，首先，在智能变电站的建设过程中，相关人员应该充分体现数字化的设计理念;其次，应该在在电子式互感器和智能断路器的应用上体现一次设备智能化;再次，在系统结构的三层两网上体现二次设备网络化;最后，应该建设集约化、网络化、智能化的自动化功能。
2变电站巡检机器人应用现状
我国最早研究变电站巡检机器人的是山东省电力公司电力科学研究院和山东鲁能智能技术有效公司，从1999年开始，我国便致力于变电站巡检机器人的研究，直到2004年第一台功能样机出现，我国巡检机器人开始起步，随后由于我国综合国力和各项技术的不断提升，巡检机器人的研究和应用都得到了快速发展。目前，在变电站进行巡检的机器人主要有无轨机器人和有轨机器人两种，而无轨机器人的使用范围和应用范围相比有轨机器人更多，主要在室外使用。山东电科院和山东鲁能智能技术有限公司自主研发设计的变电站智能巡检机器人已在全国推广应用388台，服务于29个省的500多个变电站，覆盖110kV到1000kV电压等级，很好的解决了机器人续航问题对巡检的影响，并解决了特高压对机器人通信方面的问题。而国网宁夏电力公司共同研发的户内多维轨道式电力智能巡检机器人，在强电磁干扰和空间不足的情况下也可以对变电站进行巡检。中科院沈阳自动化研究所新研制成功的轨道式巡检机器人，有效弥补了四驱底盘的无轨机器人不能在冰雪天进行巡检的情况，即使下雪，挂冰，机器人也可以进行全天候巡检。
3高级应用
3.1巡检机器人与VR技术结合
研究变电站智能巡检机器人与VR（虚拟现实）仿真技术的融合协同，通过建立高精度的变电站可视化三维仿真模型，利用VR技术实现变电站的情景模拟，并在高精度的变电站三维仿真场景中置入模拟的巡检机器人，详见图1。当无人值守变电站中发生设备异常时，便可通过VR设备直接快速遥控巡检机器人第一时间赶赴现场检查确认。通过将变电站三维仿真环境中集成设备实时数据和机器人现场采集数据进行叠加处理与分析，使运维人员能够更加精准、实时、真实、沉浸式地监测变电站状态和进行事故异常处置，达到真正人机协同工作的目的，大大提升无人值守变电站的事故应急响应速度。
3.2巡检机器人与SCADA系统联动
智能巡检机器人与变电站SCADA（监控与数据采集）系统之间，可采用DL/T860协议进行数据通信，中间设置横向加密装置进行安全隔离，以满足电网数据传输的安全要求。通过巡检机器人与变电站SCADA系统的联动配合，实现一次设备遥控操作前后状态的自动校验以及重要遥信告警信号的状态确认。当无人值守变电站SCADA系统发生断路器SF6压力告警、油压低告警等重要遥信告警时，巡检机器人可立即启动对应的临时巡检任务，自动完成相应告警信息的现场检查，并将检查结果以图片和报告形式上传远端后台，为运维人员的应急处置提供可靠判据。巡检机器人与SCADA系统的联动流程如图2所示。
3.3巡检机器人与PMS融合
巡检机器人采用电力无线专网后，已满足电网信息安全的要求，可通过SDK（软件开发工具包）对接协议或API（应用程序接口）将巡检机器人与PMS进行无缝对接。机器人的巡检结果待人工确认正确性后，以固定格式或标准字段自动回传至PMS系统，实现巡检结果的自动填报，减轻运维人员的工作量。
结语
随着人工智能技术的发展应用，机器人替代人工已成为电网发展的必然趋势，机器人将成为未来电网发展中不可或缺的角色。但现阶段变电站智能巡检机器人在实际应用中还存在各种软、硬件方面的问题，通过在实际应用中不断总结、摸索，对智能巡检机器人的导航方式、定位精度、路径规划算法、硬件设计等方面进行优化、改进，提升巡检机器人在复杂环境下的自適应能力，提高其自主运行过程中的稳定性、可靠性、精确性，为变电站的智能化运维提供可靠的技术手段。
参考文献
[1]陈园园，王涛，周虎成.智能变电站巡检服务机器人[J].周口师范学院学报，2018，35（5）：45-49.
[2]李元吉.变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究[J].数字化用户，2018，23（43）：40-55.
[3]宋爱国，许春山，徐宝国，等.复杂环境下远程巡检机器人关键技术及应用[Z].东南大学，亿嘉和科技股份有限公司，扬州大学，南京天创电子技术有限公司，2018，12（33）144-199.
[4]姜道伟.变电站智能巡检机器人的定位和导航[D].新疆：新疆大学，2019，22（34）66-99.
[5]赵凯雅.用于移动机器人设备的视觉导航系统和方法：中国，CN201811027541.8[P].2018-12-04.