变电站智能巡检机器人介绍材料

国标：QGDW 11513.1—2016 变电站智能机器人巡检系统技术规范第1部分：变电站智能巡检机器人

Q/GDW11513.1—2016

变电站智能机器人巡检系统技术规范第1

部分：变电站智能巡检机器人

Technicalspecificationforintelligentrobotinspectionsystemin

substation¬—Part1:Intelligentrobotforsubstationinspection

2016-11-25发布

2016-11-25实施

国家电网公司发布ICS25.040.30

Q/GDW国家电网公司企业标准Q/GDW11513.1—2016I

前言

为规范变电站智能巡检机器人的功能要求和性能指标，更好的指导和推进变

电站智能机器人巡检系统在公司系统的实用化应用，制定本部分。

《变电站智能机器人巡检系统技术规范》标准分为2个部分：

——第1部分：变电站智能巡检机器人；

——第2部分：监控系统。

本部分为《变电站智能机器人巡检系统技术规范》标准的第1部分。

本部分由国家电网公司运维检修部提出并解释。

本部分由国家电网公司科技部归口。

本部分起草单位：国网山东省电力公司。

本部分主要起草人：冀肖彤、张斌、任志刚、王兴照、吕俊涛、叶飞、周大

洲、黄锐、慈文斌、杜修明、郭源、孙志周、付崇光、王华广、孟海磊、韩磊。

本部分为首次发布。

本部分在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。变电站智能机器人巡检系统技术规范第1部分：变电站智

能巡检机器人

1范围

本部分规定了变电站智能巡检机器人的分类与组成、技术要求、检验以及标

志、包装、运输、贮存。本部分适用于变电站智能巡检机器人。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所

注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有

的修改单）适用于本文件。GB/T5170.13电工电子产品环境试验设备基本参数

检定方法振动（正弦）试验用机械振动台GB/T17626.2电磁兼容试验和测量

技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁

机器人关键技术综述变电站智能巡检

科技风2021年2月水利电力

DOI：10.19392/j. cnki. 1671-7341.202105093

机器人关键技术综述变电站智能巡检

景凯凯袁顺刚胡林林

许继电源有限公司河南许昌46100

摘要：变电站智能巡检机器人系统以自主或遥控的方式，在无人值守的环境中，完成对室外高压设备进行红外温度监测和仪表液位的图像识别等任务，替代人工完成巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作。本文介绍了变电站智能巡检机器

人的系统组成,重点探讨了巡检机器人的关键技术,包括行走机构、导航控制技术、视觉伺服校正技术及图像识别等技术,展

望巡检机器人的发展方向及应用前景，为变电站巡检机器人的更新迭代提供参考方向。

关键词：变电站；巡检机器人；导航；图像识别；关键技术

目前，全国多数变电站电力设备巡检仍为人工巡检方

式。巡检人员的巡视内容主要包括设备温度、仪表表计读

数、或高压电缆的接头状态等，巡视内容固定单一，巡视人员

工作效率较低*1+$随着电网安全运行的要求越来越高，变电站使用智能化设备的必要性也越来越强，能够使用一套既能对变电站设备自动进行数据采集，又能对所得数据进行全面

综合分析和比较的智能化无轨机器人系统，是非常必要的。

近年来，随着变电站巡检机器人持续深化应用,机器人

已可代替人工完成变电站高压变电设备的所有巡检作业。

采用变电站巡检机器人可提高变电站的数字化程度和全方

位监控的自动化水平，有效保障设备安全可靠运行,提高安

全生产工作效率和质量

1变电站巡检机器人系统组成

变电站智能巡检机器人系统分为三层体系架构，分别

为:车载子系统、本地监控后台及远程集控后台。车载子系

统通过无线局域网与本地监控后台进行数据、图像、视频等

信息交互,远程集控后台通过申请的电网专网对本地监控后

台、车载子系统进行任务下派、状态监控及数据管理。车载

子系统由控制单元、导航单元、行走机构、供电单元及传感单

元组成，其中传感单元包括云台、可见光相机、红外热像仪及

变电站-配电房挂轨巡检机器人技术方案

1

变电站/配电房挂轨巡检机器人

技

术

方

案

20XX年XX月

1

一、项目简介 ........................................................................................................ 3

二、系统设计方案 ................................................................................................ 4

2.1系统框架设计 .................................................................................................. 4

2.2机器人配置设计 .............................................................................................. 4

2.3轨道配置方案设计 .......................................................................................... 5

2.4充电配置方案设计 .......................................................................................... 6

2.5网络配置方案设计 .......................................................................................... 7

2.6机器人系统软件平台 ...................................................................................... 8

智能机器人巡检系统在500kV变电站的应用

随着智能机器人巡检系统在变电站的应用，变电站值班方式正由有人值守到少人、无人值守方式转变。文章首先对智能机器人巡检系统的设计及功能要求作了阐述，并针对巡检系统运行维护及验收工作等关键点，提出了符合生产要求的方法观点，对智能机器巡检系统的运行维护及验收工作具有指导性作用。

标签：智能机器人；变电站；巡检；运行

引言

500kV变电站在电能传输中有着极其重要的地位，变电站传统巡视方式是运维人员依据巡视计划，依赖综合感官，并借助一些检测仪器及巡检经验对变电设备运行状况进行以简单定性判断，该方式具有劳动强度大、主观因素多、发现问题隐患滞后等不足。随着国家电网超高压及特高压系统的不断发展，变电站值班方式正在由有人值守向少人、无人值守方式发展，智能机器人巡检系统定将成为新的发展方向。

智能机器人巡检系统在冀北电网500kV变电站处于试运行阶段。本文首先对智能机器人巡检系统的设计与功能进行分析，在此基础上着重对智能机器人的运维管理及常见问题的处理办法进行论述，最后阐述了智能机器人巡检系统验收过程中的注意事项。

1 智能机器人巡检系统的设计及功能要求

1.1 系统结构设计

智能机器人巡检系统总体框图如图1所示，共分为3部分：基站层、通信层和终端层。基站层即系统的监控后台，由机器人后台、硬盘录像机、硬件防火墙及智能控制和分析软件系统等部分组成，是整个系统的数据接收、处理与展示中心。基站层通过图像处理和模式识别等技术，实现设备缺陷的自动识别和报警。

通信层由网络交换机、无线网桥基站及无线网桥移动站等设备组成的，是基站层和终端层的网络传输通道。

终端层由移动机器人、自动充电室以及固定视频监测点组成。当机器人电量不足或完成巡检任务后自动返回充电室进行充电。固定监测点由云台和摄像机组层组成，机器人可将红外图像和可见光照片传输到监控后台。

1.2 系统的功能要求

变电站智能机器人应根据巡检计划和现场实际需求，对所辖变电站开展日常巡检任务和红外测温，将数据上传存储，对于问题数据能进行正确判断并报警，

电力行业室外及室内智能巡检机器人

电力行业室外及室内智能巡检机器人的应用与发展

随着科技的不断进步，智能化巡检机器人已经在电力行业中得到了广泛的应用。这些机器人不仅可以提高工作效率，还能减少人工操作带来的误差，为电力系统的安全运行提供了强有力的保障。本文将分别探讨电力行业室外和室内智能巡检机器人的技术原理、应用场景以及未来发展趋势。

一、室外智能巡检机器人

室外智能巡检机器人是专门为电力设备的室外巡检而设计的。它们具备自主巡航、图像识别、环境感知等功能，能够在各种复杂环境中自如行动。其技术原理主要包括传感器技术、移动机器人技术和图像识别技术等。

室外智能巡检机器人应用场景广泛，主要用于输电线路、变电站、配电设施等室外电力设备的巡检。在电力设备故障排查、设备状态监测、预防性维护等方面，室外智能巡检机器人发挥着重要作用。此外，它们还可以进行红外线热像仪检测，及早发现潜在的故障和隐患，提高电力设备运行的可靠性。

二、室内智能巡检机器人

室内智能巡检机器人主要应用于变电站、配电室等室内环境，进行24小时不间断的巡检工作。它们搭载了多种传感器和先进的技术设备，能够准确感知和识别室内电力设备的运行状态。与室外机器人相比，室内机器人在应用场景、技术实现等方面具有一定的特殊性。

室内智能巡检机器人的技术原理主要包括路径规划、环境感知、自主导航等技术。它们能够按照预设路径进行巡检，或者根据实时环境信息自主决策，灵活避开障碍物，保证巡检任务的完成。此外，室内机器人还配备了语音识别和合成技术，可以实现与操作人员的实时通信，提高工作效率。

三、未来发展趋势

随着人工智能技术的不断进步，电力行业室外及室内智能巡检机器人将迎来更加广阔的发展空间。未来，这些机器人将进一步增强智能化、自主化和高效化的能力，为电力系统的安全运行提供更加精准、可靠的保障。

1、智能化：通过深度学习技术，机器人将能够更好地理解和识别各类电力设备及其运行状态，实现更精准的故障预测和预防性维护。同时，机器人还将能够与操作人员进行更智能的交互，提高工作效率和巡检质量。

智能机器人在变电站的应用

摘要：变电站智能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，同时减少运维人员劳动强度，提高设备巡视质量，对保障无人值班变电站及电网的安全、可靠运行，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。

关键字：智能机器人；变电站；应用

1、智能机器人在变电站的应用

1.1智能机器人在变电站日常巡视中的应用分析

在变电站日常巡视中，智能巡检机器人主要通过三种手段进行设备巡视：一是白天可见光巡视。智能巡检机器人搭载高清摄像头，通过高倍数变焦和自动对焦功能，对充油设备的油位表、主变和高抗的温度计、充气设备的气压表以及避雷器的泄露电流表和计数器等表计进行高清图片拍摄。在内部识别程序对表计数据读取、识别和记录，并将数据和预置的告警值进行对比，对于超过阈值的数据提出告警，其中告警阈值也可以分等级设置，包括预警、一般告警、严重告警和危急告警四个等级告警。读数的误差小于5%。还可以识别注油设备表面和地面油污来判断设备是否存在渗漏油情况，识别呼吸器硅胶的颜色变化程度判断是否要进行硅胶更换，并且可以通过大量图片的识别和AI学习，不断提高识别的正确性。

二是夜间红外测温巡视。智能巡检机器人搭载的红外热像仪，能够对变电站内设备进行温度检测，保存红外测温图片并实时显示影像中温度最高点区域及温度值。能与智能巡检机器人后台计算机预设的告警值比对，判断温度是否超阈值并提出预警。红外测温报警分温升报警、最高温度报警和设备温度三相对比报警。

三是噪声识别功能。主变、高抗等设备正常运行时由于电流通过铁心产生交变磁通，会发出“嗡嗡”的均匀电磁声。当缺油、过负荷或者零部件松动时，均会发出异常声音。智能巡检机器人搭载的拾音器，能够对设主变、高抗等设备的运行噪声进行采集、远传、分析并与正常的噪声进行比对识别，判断设备有无异常。

在变电站的日常巡维中，智能巡检机器人的巡视任务，大都是在机器人后台计算机以自定义任务方式，周期性下达。按照南方电网《超高压公司设备运维策略表（智能变电站分册）》的要求，智能巡检机器人每四天对全站一次设备进行一次表计、外观和红外测温巡视，同时留存表计数据、外观图片、红外测温图片和温度数据。相较于人工巡维期间，基本一个月只进行一次表计数据抄录的频率，有巨大的提升。解决了人工巡视频率低、原始数据积累少的问题。利用智能巡检机器人后台计算机管理程序，可以很方便的生成设备原始数据历史曲线，能对事故的预防及排除、设备缺陷的及早发现提供有效的辅助性资料。

变电站智能巡检机器人关键技术研究

一、本文概述

随着科技的飞速发展，智能化、自动化的技术手段在电力系统的运维管理中扮演着越来越重要的角色。变电站作为电力系统的重要组成部分，其安全、稳定运行对于整个电网的健康至关重要。传统的变电站巡检主要依赖于人工完成，这种方法不仅效率低下，而且存在安全风险。研究并开发变电站智能巡检机器人成为了当前电力行业的一个重要研究方向。

本文旨在深入探讨变电站智能巡检机器人的关键技术，包括机器人的设计理念、系统架构、功能模块以及在实际应用中的性能表现。本文将概述变电站智能巡检机器人的发展背景和其在电力系统中的重要性。随后，将详细介绍机器人的设计原则和系统架构，包括硬件选择、传感器配置、控制系统设计等关键环节。接着，本文将重点分析机器人在变电站巡检中的功能模块，如自主导航、图像识别、故障诊断等，并探讨这些功能在实际应用中的表现和优化策略。

本文还将探讨变电站智能巡检机器人在实际部署中面临的挑战，如环境适应性、数据传输的稳定性和实时性、机器人的维护和升级等。针对这些挑战，本文将提出相应的解决方案和改进措施。本文将通过案例分析，展示变电站智能巡检机器人在实际应用中的效果和优势，并对未来的发展趋势进行展望。

本文通过对变电站智能巡检机器人的关键技术进行深入研究，旨在为电力系统的自动化、智能化巡检提供理论指导和实践参考，从而提高电力系统的运行效率和安全性。

二、国内外研究现状与发展趋势

随着电力行业向智能化、自动化方向的加速转型，变电站智能巡检机器人已成为提升运维效率、保障电力设施安全的重要工具。本节将概述国内外在变电站智能巡检机器人领域的研究现状，并对其未来发展趋势进行展望。

国内方面，近年来我国在变电站巡检机器人技术研发与应用上取得了显著进展。相关研究着重于以下几个方面：

控制算法：针对变电站复杂环境下的巡检任务，国内学者与企业不断探索与优化适用于巡检机器人的控制算法。这些算法旨在确保机器人在复杂环境中精确导航、避障以及执行精细化检测操作，如基于深度学习的路径规划、基于模型预测控制的运动协调策略等。

智能巡检机器人在变电站运维工作中的应用

当前，在智能变电站建设阶段会应用到众多技术手段，

核心目的是推动变电站向“无人值守”趋势发展，借助智能

巡检机器人取代人工劳作力，依据变电站各项工作要求进行

规范操作与严谨维护，就可增强变电站整体安全性、可靠性。

同时，随着各项技术手段的不断创新，直接关系到变电站智

能化成效，在运维工作中突出智能巡检机器人应用价值，提

升工作效率的同时，还能解决资源浪费问题，确保实践成效

与创新目标保持一致。

1 智能巡检机器人概述在电站中充分应用室外的电站工作中，以自动控制等方

式来完成智能巡检工作，由机器人来开展相对应的任务，通

过图像识别以及温度检测等方面的技术，通过现代智能化网

络系统来将数据信息传输到电网平台中，及时、有效、准确

地找到安全隐患问题。在运行维护管理工作中，应用智能巡

检机器人技术通常会体现出安全技术，为了确保智能巡检机

器人的工作安全性，需要通过定位导航方式来进行定位，采

用图像识别技术来确认具体位置，通过自动控制完成数据采

集操作，按照管理标准优化巡查工作，通过远程操纵防止受

变电站障碍。

抵达巡检位置时自动停车探测记录，完成规划路径之后

返航并提供相关数据，结合视觉识别功能可以采集各类所需

要的变电站参数，后台可以直观的了解到当前信息是否存在

偏差。同时可以利用FFT原理识别噪声，并结合视觉分析

处理系统生成曲线图，在此过程中必须融入自检功能，出现

风险问题后能够及时发出警报，异常情况快速上传至终端分

析当前所存在的故障信息。机器人设计需要结合保护装置、

移动装置、传感器装置、雷达定位装置等，复杂地形可通过

人工控制完成，通过完善的调配制度及管理制度节省成本消

耗。

2 智能巡检机器人功能

2.1 定位导航在传统背景下，对变电站的巡查工作主要采取人工形式，

不仅工作量繁重，而且效率也并不高，还易出现误判现象，

对于实际运行都会产生一些不良影响。基站系统层的由多个

部分构成，在windows系统中采用C++编程语言，以此提

智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用

摘要：智能巡检机器人是一种通过搭载各种传感器、摄像头和人工智能技术，能够自主巡检、自动识别异常并进行故障预警的机器人设备。在变电站的运维管理中，智能巡检机器人可以替代人工巡检，大大提高巡检的效率和准确性，减少人员的劳动强度和安全风险。本文将介绍智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用及其优势，探讨其在未来的发展前景和应用建议。

关键词：智能巡检机器人；变电站；运维管理

引言：

变电站是电力系统中重要的组成部分，负责输电、配电和变压等工作。传统的巡检方式主要依赖人工，存在效率低、准确性不高等问题。随着人工智能技术的快速发展，智能巡检机器人成为一种可行的替代方案。智能巡检机器人可以通过自主导航、传感器检测和数据分析等方式，实现对变电站设备的全面巡检和预警管理。本文将探讨智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用及其带来的优势。

一、智能巡检机器人在故障预警与维护管理中的作用

智能巡检机器人在故障预警与维护管理中具有重要的作用，可以提高巡检效率、降低人员风险，并实现故障预警和数据化管理。

1.故障预警

智能巡检机器人通过搭载多种传感器和使用人工智能算法，可以实时监测设备的状态和电气参数，并对数据进行分析和处理。一旦发现设备存在异常或故障风险，智能巡检机器人能够及时发出预警信号，通知运维人员进行相应的处理，避免设备故障进一步恶化或造成事故[1]。 2.维护计划优化

智能巡检机器人通过长时间的数据积累和智能分析，可以对设备的运行情况进行全面评估，并生成针对性的维护计划。运维人员可以根据智能巡检机器人提供的数据和建议，对设备进行定期维护和检修，避免设备出现故障或停机，提高设备的可靠性和安全性。

3.故障快速定位

当设备发生故障时，智能巡检机器人可以通过视频监控和传感器的实时数据，快速定位故障点，辅助运维人员进行现场维修。智能巡检机器人可以通过图像处理技术和数据分析，提供准确的故障信息，缩短故障排查的时间，提高维修效率。

变电站设备巡检机器人

一．机器人在电网领域应用概述

国家电网公司电力机器人重点实验室

国家电网公司电力机器人重点实验室实验室成立以来，根据“立足电力行业，以机器人技术和产品服务于电力生产，体现电力系统高新技术水平，注重发展自身优势学科，在机器人及机电自动化领域突出体现电力行业特点”的总体定位，先后投入上千万元，围绕变电站设备巡检机器人、高压带电作业机器人、锅炉管道检测机器人以及电力特种机器人所涵盖的机电一体化技术、计算机控制技术、人工智能技术、多传感器融合技术等学科在电力生产中的应用开展了一系列的研究，始终保持在电力特种机器人研究领域处于国内领先地位。承担了多个国家、省、部级重点项目，开发并形成了一系列具有自主知识产权的高科技产品，获得了多项技术专利、软件著作权及各类科技成果，多项技术达到国际先进水平，并自主研发出国内首台“变电站设备巡检机器人”和“高压带电作业机器人”。

研究方向

1、针对电力特种机器人的定向基础理论研究

为了保证电力特种机器人的可靠性、环境适应性、灵活性以及该类产品的推广应用，在基础理论研究方面主要开展电力特种机器人动态的不确定性与鲁棒控制问题、交直流传动系统的自适应控制、电力特种机器人智能控制问题、电力特种机器人产品标准、应用技术规范等基础理论研究。

2、电力特种机器人基础技术探索性研究

主要进行动力单元控制实验、机器人运动控制实验、多传感器融合技术、机器人嵌入式测控系统、计算机仿真技术、人工智能和模式识别、现代机械设计等基础技术探索性研究。

3、电力特种机器人应用技术开发

实验室先后开展了“10kV高压带电作业机器人”、“变电站设备巡检智能移动机器人”和“锅炉热交换管道检测机器人”项目的技术研究，为进行机器人产品的开发奠定了技术基础。目前，实验室结合当前所开发的 “变电站设备巡检智能移动机器人”项目的应用需求，重点进行视觉导航、目标识别、动力能源、运动控制等技术的研究，为产品的实用化提供技术支持和技术储备。