近年來，堅強智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，多種類型的電力機器人先后被研發(fā)與應(yīng)用，并參與解決電網(wǎng)運行管理中的實際問題。佛山供電局試驗研究所經(jīng)過兩年多的研究與實踐，研發(fā)出移動式自組網(wǎng)遠程紅外監(jiān)測機器人，可對輸電、變電、配電一次設(shè)備及二次設(shè)備進行實時、連續(xù)的遠程監(jiān)測，大大提高了設(shè)備熱故障的檢測效率，為電網(wǎng)智能化又添一位新兵。
現(xiàn)狀——紅外檢測效率和精度有待提升
目前，電力設(shè)備紅外檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，這種手段方便、直觀，通過檢測電力設(shè)備溫度或熱場分布，可為設(shè)備故障診斷提供非?？煽康囊罁?jù)。比較常見的紅外檢測手段有便攜式紅外測試儀和紅外在線監(jiān)控系統(tǒng)等。便攜式的紅外測試儀成本較低、使用方便，但只能周期性進行，不能進行實時的監(jiān)控診斷，效率和精度較低，還可能因監(jiān)視延誤而引起損失。紅外在線監(jiān)控系統(tǒng)一般安裝在變電站場地的構(gòu)架上，能對整個視場的熱故障進行搜尋，但這種方式監(jiān)測范圍不靈活，投入及維護成本高，普及率非常低。
考慮到現(xiàn)階段紅外檢測手段的局限性，試驗研究所狀態(tài)監(jiān)測班技術(shù)負責(zé)人李慧提出了研制遠程紅外監(jiān)測機器人的構(gòu)想——利用機器人對目標設(shè)備進行實時、連續(xù)、范圍靈活的高頻率監(jiān)測，配合紅外在線監(jiān)控與智能診斷軟件平臺，全面、高效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的熱缺陷并給出診斷結(jié)果。這樣一來，對于狀態(tài)異常的設(shè)備、重載設(shè)備、保供電設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備或昂貴設(shè)備等需要進行連續(xù)實時紅外測溫的設(shè)備，遠程紅外監(jiān)測機器人的應(yīng)用無疑將具有十分重要的價值。
革新——研制連續(xù)實時測溫的紅外機器人
2013年底，試驗所狀態(tài)監(jiān)測班正式成立了由十多位技術(shù)骨干組成的研發(fā)小組，這個平均年齡只有二十七歲的青年團隊，從此開始了兩年多的研制遠程紅外監(jiān)測機器人的攻堅之路。
在研制機器人的過程中，團隊對于紅外機器人提出了很多設(shè)想。為了實現(xiàn)對設(shè)備紅外熱圖像的實時連續(xù)、范圍靈活的監(jiān)測，需要讓紅外機器人具備可移動的、自由配置的、全方位測試的紅外前端傳感測試平臺，同時，由于測試地點的氣候環(huán)境多變，還需考慮防水、散熱、移動便利性、固定放置的可靠性等多種因素，這就對技術(shù)層面提出了很高的要求。
遠程紅外監(jiān)測機器人及其軟件后臺的開發(fā)，涵蓋了紅外在線監(jiān)測、遠程測試控制、智能診斷后臺及大容量數(shù)據(jù)存儲等多種技術(shù)內(nèi)容。面對這些似乎遙不可及的目標，團隊并沒有畏難情緒。在接下來的兩年中，大家分工努力，對研發(fā)重點、難點各個擊破。
團隊技術(shù)骨干唐琪介紹說，“當時，僅僅在紅外機器人硬件的設(shè)計上，我們就需要解決十幾個方面的難題。”為了讓紅外機器人可以輕便靈活地使用，團隊機器人的組成架構(gòu)分為監(jiān)控前端、控制電柜與移動端三個部分，內(nèi)部采用體積小、重量輕、功能性好的器件，降低了機器人的自身重量，增強了靈活性。為了讓機器人能夠自由移動，團隊為機器人設(shè)計了底輪，可以根據(jù)檢測地點的需要自由移動，適應(yīng)了變電站內(nèi)各種高度和位置的監(jiān)控需要。在通訊方面，組網(wǎng)方式是通過4G無線通訊方式對紅外機器人的監(jiān)控位置、被檢測部件進行智能化設(shè)置與控制。此外，考慮到變電站內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜，團隊還對機器人的結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計采用了工業(yè)級的防護措施，例如防水、防雷、防高低溫、防冰雪、防電磁干擾等。
在介紹機器人的軟件系統(tǒng)內(nèi)核的時候，唐琪很感慨地說：“當時我們團隊中會編程做軟件的人基本沒有，負責(zé)編程設(shè)計的兩名同事都是利用工余時間刻苦自學(xué)，最后竟然都成了軟件高手。機器人動起來已經(jīng)不容易，要讓它對設(shè)備熱故障做出正確的判斷，就更加困難。在診斷軟件的開發(fā)方面，我們先后研究了紅外圖譜智能識別、考慮負荷因素的智能診斷技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出紅外在線監(jiān)控與智能診斷軟件平臺，這樣我們的紅外機器人就有了軟件系統(tǒng)的補充和完善。”
2015年下半年，第一臺遠程紅外監(jiān)測機器人終于被研制成功。這個形似“大白”的約一米高的機器人，正式成為了電網(wǎng)設(shè)備故障智能診斷的一名新兵。
實踐——讓設(shè)備熱故障無處遁形
遠程紅外監(jiān)測機器人面世以后，因為呆萌的外形很像“大白”，所以大家都親切地稱呼它為“大白”。為了測試“大白”的性能，團隊將其帶到220kV文華站、 220kV丹桂站等站點進行了工程示范應(yīng)用，對重載設(shè)備開展實時連續(xù)的遠程監(jiān)測。多次的監(jiān)測工作，“大白”都能圓滿地完成。緊接著，團隊先后制作出“大白二號”、“大白三號”，紅外機器人隊伍不斷壯大。多名機器人可以同時在一個變電站內(nèi)開展紅外監(jiān)控工作，技術(shù)人員在遠方就能實時掌握重點設(shè)備的運行狀態(tài)。紅外機器人進一步提高了監(jiān)測的效率，讓設(shè)備熱故障無處遁形。
到目前為止，紅外機器人在多個變電站進行了現(xiàn)場應(yīng)用，都取得了良好效果。用機器人代替人工到現(xiàn)場開展連續(xù)、實時的遠程監(jiān)測，大大減少了人員的工作時間，節(jié)省了人力資源成本支出，更重要的是顯著提升了設(shè)備熱故障的檢出效率。
試驗研究所技能專家李國偉補充道：“紅外機器人的設(shè)計理念開拓了設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)思路，并促進了自組網(wǎng)技術(shù)、無線加密傳輸?shù)燃夹g(shù)在電力設(shè)備試驗中的的應(yīng)用，適應(yīng)了智能變電站的發(fā)展需求，也對電網(wǎng)智能化具有一定的促進作用?！?/p>
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)設(shè)備的故障檢測手段也需要不斷更新和提升。遠程紅外監(jiān)測機器人的出現(xiàn)，為電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測增添了一位技術(shù)精湛的診斷師，也為電網(wǎng)智能化增添了一位優(yōu)秀的新兵。
