智易時(shí)代變電站與換流站智能巡檢解決方案

一、方案背景

傳統(tǒng)人工巡檢模式存在作業(yè)強(qiáng)度大、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、缺陷漏檢率高的痛點(diǎn)，已難以滿足高壓電網(wǎng)、特高壓換流站無(wú)人值守、少人值守的發(fā)展需求。隨著人工智能、機(jī)器人技術(shù)與傳感技術(shù)的成熟應(yīng)用，多品類智能巡檢機(jī)器人的協(xié)同部署，可實(shí)現(xiàn)變電站、換流站全場(chǎng)景、全時(shí)段的自動(dòng)化巡檢，大幅提升設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)效率，降低運(yùn)維人員勞動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，保障電網(wǎng)核心設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本方案針對(duì)變電站與換流站不同場(chǎng)景特性，匹配對(duì)應(yīng)機(jī)器人巡檢方案，明確功能定位與巡檢標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建空地一體、覆蓋全域的智能巡檢體系。

二、變電站智能巡檢方案

變電站設(shè)備分布涵蓋室外開(kāi)闊高壓場(chǎng)地、室內(nèi)封閉配電室、地下電纜隧道與非結(jié)構(gòu)化狹窄區(qū)域，需根據(jù)不同場(chǎng)景地形特征、設(shè)備類型部署對(duì)應(yīng)類型的巡檢機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)覆蓋。

（一）輪式巡檢機(jī)器人（室外開(kāi)闊區(qū)域）

輪式巡檢機(jī)器人主要部署于220kV及以上電壓等級(jí)的室外高壓場(chǎng)地，適配開(kāi)闊平整的作業(yè)地形，具備自主導(dǎo)航避障、全自動(dòng)化作業(yè)能力，核心功能與巡檢內(nèi)容如下：

·       紅外測(cè)溫：自動(dòng)規(guī)劃巡檢路徑，對(duì)主變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線接頭、電流電壓互感器等核心發(fā)熱部位進(jìn)行逐點(diǎn)掃描測(cè)溫，系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫差閾值，當(dāng)檢測(cè)部位與同工況同類設(shè)備溫差＞5℃時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)異常報(bào)警，并生成溫度曲線存檔。

·       表計(jì)讀數(shù)識(shí)別：通過(guò)高清可見(jiàn)光相機(jī)采集儀表圖像，依托AI圖像識(shí)別算法讀取電流、電壓、主變油位、SF6氣壓等各類儀表數(shù)值，識(shí)別誤差控制在5%以內(nèi)，替代人工完成讀數(shù)記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存檔與趨勢(shì)分析。

·       設(shè)備外觀異常識(shí)別：通過(guò)AI視覺(jué)算法自動(dòng)識(shí)別設(shè)備外觀缺陷，包括套管裂紋、設(shè)備本體滲漏油、絕緣子放電痕跡、金具銹蝕變形等異常，發(fā)現(xiàn)缺陷自動(dòng)拍照標(biāo)記位置。

·       局部放電檢測(cè)：機(jī)器人搭載特高頻局部放電傳感器，可沿巡檢路徑對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行不間斷局放檢測(cè)，準(zhǔn)確定位電暈放電、懸浮放電等異常放電源，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷。

（二）掛軌式巡檢機(jī)器人（室內(nèi)固定場(chǎng)景）

掛軌式巡檢機(jī)器人依托預(yù)制固定軌道部署，適配室內(nèi)配電室、控制室、換流站管廊等線性場(chǎng)景，可沿預(yù)設(shè)軌道連續(xù)自動(dòng)開(kāi)展巡檢，核心巡檢內(nèi)容如下：

·       開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)：讀取開(kāi)關(guān)柜內(nèi)集成的溫濕度數(shù)據(jù)、面板電流顯示數(shù)值，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜柜門是否處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)柜門未關(guān)、溫濕度超閾值及時(shí)報(bào)警。

·       電纜夾層巡視：對(duì)電纜夾層內(nèi)的電纜接頭進(jìn)行紅外測(cè)溫，識(shí)別電纜絕緣層老化、破損缺陷，同時(shí)監(jiān)測(cè)夾層環(huán)境是否存在積水、遺留施工工具等異物異常。

·       消防與安防聯(lián)動(dòng)：機(jī)器人接入站內(nèi)消防告警系統(tǒng)，當(dāng)站點(diǎn)觸發(fā)煙霧報(bào)警時(shí)，可自動(dòng)沿軌道快速行進(jìn)至告警區(qū)域，上傳現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻畫(huà)面，輔助運(yùn)維人員快速確認(rèn)警情，提升應(yīng)急響應(yīng)效率。

（三）輪足式機(jī)器人（非結(jié)構(gòu)化地形場(chǎng)景）

輪足式機(jī)器人具備強(qiáng)越障能力，可適配樓梯間、不平坦地面、設(shè)備密集狹窄空間等非結(jié)構(gòu)化地形，解決傳統(tǒng)輪式機(jī)器人通行受限的問(wèn)題，核心巡檢內(nèi)容如下：

·       地下電纜隧道巡檢：進(jìn)入電纜隧道開(kāi)展常態(tài)化巡檢，完成電纜接頭紅外測(cè)溫與局部放電檢測(cè)，自動(dòng)識(shí)別電纜本體過(guò)熱、絕緣破損等異常缺陷。

·       狹窄空間深入檢查：可進(jìn)入輪式機(jī)器人無(wú)法到達(dá)的設(shè)備底部、墻角間隙等狹窄區(qū)域，完成設(shè)備底部滲漏油、附件松動(dòng)等隱蔽缺陷檢查，消除巡檢盲區(qū)。

·       多模態(tài)數(shù)據(jù)融合采集：融合可見(jiàn)光視覺(jué)、紅外熱成像、聲紋傳感多模態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)多特征融合算法提升缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率，降低單一檢測(cè)方式的漏檢概率。

（四）智能驅(qū)離型機(jī)器人（全域安防巡檢）

智能驅(qū)離型機(jī)器人在完成常規(guī)設(shè)備巡檢的基礎(chǔ)上，集成動(dòng)物驅(qū)離與異物預(yù)警功能，解決變電站內(nèi)小動(dòng)物入侵引發(fā)設(shè)備短路的風(fēng)險(xiǎn)，核心功能如下：

·       常規(guī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)：完成對(duì)應(yīng)責(zé)任區(qū)域內(nèi)的設(shè)備紅外測(cè)溫、表計(jì)讀取、外觀檢查等基礎(chǔ)巡檢任務(wù)，滿足常規(guī)運(yùn)維需求。

·       動(dòng)物入侵識(shí)別與自動(dòng)驅(qū)離：通過(guò)AI視覺(jué)識(shí)別鳥(niǎo)類、蛇、鼠等入侵站內(nèi)的小動(dòng)物，自動(dòng)啟動(dòng)激光威懾、超聲波驅(qū)離、高分貝汽笛警示等分層驅(qū)離手段，將小動(dòng)物驅(qū)逐出設(shè)備區(qū)域，避免引發(fā)設(shè)備故障。

·       異物入侵預(yù)警：自動(dòng)識(shí)別掛落于母線、設(shè)備上的風(fēng)箏、塑料袋等漂浮異物，及時(shí)觸發(fā)預(yù)警通知運(yùn)維人員處置，避免異物引發(fā)短路跳閘事故。

三、換流站智能巡檢方案

換流站作為特高壓直流輸電的核心節(jié)點(diǎn)，設(shè)備類型多、場(chǎng)景復(fù)雜度高，包含室外直流場(chǎng)、室內(nèi)閥廳、地下管廊、高空輸電線路等多類場(chǎng)景，需采用復(fù)合部署與協(xié)同巡檢模式滿足巡檢需求。

（一）輪式+掛軌復(fù)合部署方案

根據(jù)換流站室內(nèi)外不同場(chǎng)景特性，采用輪式與掛軌機(jī)器人組合部署，實(shí)現(xiàn)全域覆蓋：

·       室外直流場(chǎng)區(qū)域：部署輪式巡檢機(jī)器人，完成平波電抗器、避雷器、直流隔離開(kāi)關(guān)等室外設(shè)備的常態(tài)化巡檢，開(kāi)展紅外測(cè)溫、外觀檢查、閥值報(bào)警等標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

·       室內(nèi)閥廳、控制室、管廊區(qū)域：部署掛軌式巡檢機(jī)器人，沿預(yù)設(shè)軌道實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，對(duì)閥廳設(shè)備溫度、控制屏參數(shù)、管廊環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行不間斷巡檢，保障核心控制區(qū)域設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）四足機(jī)器人（復(fù)雜地形精密檢測(cè)）

四足機(jī)器人具備優(yōu)異的越障與地形適應(yīng)能力，可用于閥廳周邊、冷卻系統(tǒng)管道區(qū)等地形復(fù)雜區(qū)域，輔助開(kāi)展精密檢測(cè)作業(yè)，核心任務(wù)包括：

·       換流變壓器油色譜數(shù)據(jù)輔助核查：通過(guò)紅外熱成像與可見(jiàn)光圖像聯(lián)動(dòng)檢測(cè)，結(jié)合油色譜在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，輔助判斷換流變壓器內(nèi)部潛伏性過(guò)熱、放電故障，提升故障預(yù)判準(zhǔn)確性。

·       冷卻系統(tǒng)巡檢：對(duì)換流閥冷卻系統(tǒng)的油泵、風(fēng)扇進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)檢查，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別確認(rèn)管道閥門開(kāi)閉狀態(tài)正確，通過(guò)聲紋檢測(cè)判斷油泵風(fēng)機(jī)是否存在異常振動(dòng)異響，保障冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。

·       閥廳密封性檢查：監(jiān)測(cè)閥廳空調(diào)除濕系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)采集閥廳內(nèi)部環(huán)境濕度，確保濕度控制在40%-55%的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，避免濕度過(guò)高引發(fā)設(shè)備絕緣故障。

（三）無(wú)人機(jī)+機(jī)器人空地協(xié)同巡檢

采用無(wú)人機(jī)與地面機(jī)器人協(xié)同作業(yè)模式，構(gòu)建“廣域快巡+重點(diǎn)精檢”的立體巡檢體系，適配換流站輸電線路與應(yīng)急場(chǎng)景需求：

·       換流站出線輸電線路巡視：依托無(wú)人機(jī)開(kāi)展高空線路巡檢，替代巡線工攀爬高塔、穿越復(fù)雜地形，高效排查鐵塔金具、絕緣子、線路本體的缺陷，降低高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

·       應(yīng)急場(chǎng)景快速勘察：在汛期、山林火情、覆冰冰雪等應(yīng)急場(chǎng)景下，無(wú)人機(jī)可快速抵近事故區(qū)域開(kāi)展勘察，快速掌握現(xiàn)場(chǎng)整體情況，為運(yùn)維人員制定應(yīng)急方案提供依據(jù)，避免人員盲目進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。

·       地面機(jī)器人精準(zhǔn)復(fù)檢：無(wú)人機(jī)完成廣域排查發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)位后，由地面機(jī)器人對(duì)異常點(diǎn)位開(kāi)展近距離精準(zhǔn)檢測(cè)，確認(rèn)缺陷類型與嚴(yán)重程度，形成完整的巡檢閉環(huán)。

四、方案優(yōu)勢(shì)

五、實(shí)施建議

1. 分階段部署：優(yōu)先完成核心區(qū)域室外高壓場(chǎng)地、室內(nèi)配電室的機(jī)器人部署，逐步拓展至電纜隧道、閥廳等區(qū)域，最后搭建空地協(xié)同體系，降低項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

2. 數(shù)據(jù)對(duì)接：實(shí)現(xiàn)智能巡檢系統(tǒng)與現(xiàn)有變電站、換流站運(yùn)維管控平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接，將巡檢數(shù)據(jù)、告警信息統(tǒng)一納入現(xiàn)有運(yùn)維體系，避免形成信息孤島。

3. 算法迭代：基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際缺陷數(shù)據(jù)持續(xù)優(yōu)化AI識(shí)別算法，針對(duì)站點(diǎn)設(shè)備類型調(diào)整檢測(cè)閾值，不斷提升缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率，適配站點(diǎn)個(gè)性化需求。