近年來，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，多種類型的電力機(jī)器人先后被研發(fā)與應(yīng)用，并參與解決電網(wǎng)運(yùn)行管理中的實(shí)際問題。佛山供電局試驗(yàn)研究所經(jīng)過兩年多的研究與實(shí)踐，研發(fā)出移動(dòng)式自組網(wǎng)遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人，可對(duì)輸電、變電、配電一次設(shè)備及二次設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的遠(yuǎn)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(jìn)行，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)整個(gè)視場的熱故障進(jìn)行搜尋，但這種方式監(jiān)測范圍不靈活，投入及維護(hù)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(yàn)研究所狀態(tài)監(jiān)測班技術(shù)負(fù)責(zé)人李慧提出了研制遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人的構(gòu)想——利用機(jī)器人對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、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(tái)，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(duì)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(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)紅外測溫的設(shè)備，遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人的應(yīng)用無疑將具有十分重要的價(jià)值。
革新——研制連續(xù)實(shí)時(shí)測溫的紅外機(jī)器人
2013年底，試驗(yàn)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(gè)平均年齡只有二十七歲的青年團(tuán)隊(duì)，從此開始了兩年多的研制遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人的攻堅(jiān)之路。
在研制機(jī)器人的過程中，團(tuán)隊(duì)對(duì)于紅外機(jī)器人提出了很多設(shè)想。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備紅外熱圖像的實(shí)時(shí)連續(xù)、范圍靈活的監(jiān)測，需要讓紅外機(jī)器人具備可移動(dòng)的、自由配置的、全方位測試的紅外前端傳感測試平臺(tái)，同時(shí)，由于測試地點(diǎn)的氣候環(huán)境多變，還需考慮防水、散熱、移動(dòng)便利性、固定放置的可靠性等多種因素，這就對(duì)技術(shù)層面提出了很高的要求。
遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人及其軟件后臺(tái)的開發(fā)，涵蓋了紅外在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程測試控制、智能診斷后臺(tái)及大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等多種技術(shù)內(nèi)容。面對(duì)這些似乎遙不可及的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)并沒有畏難情緒。在接下來的兩年中，大家分工努力，對(duì)研發(fā)重點(diǎn)、難點(diǎn)各個(gè)擊破。
團(tuán)隊(duì)技術(shù)骨干唐琪介紹說，“當(dāng)時(shí)，僅僅在紅外機(jī)器人硬件的設(shè)計(jì)上，我們就需要解決十幾個(gè)方面的難題?！睘榱俗尲t外機(jī)器人可以輕便靈活地使用，團(tuán)隊(duì)機(jī)器人的組成架構(gòu)分為監(jiān)控前端、控制電柜與移動(dòng)端三個(gè)部分，內(nèi)部采用體積小、重量輕、功能性好的器件，降低了機(jī)器人的自身重量，增強(qiáng)了靈活性。為了讓機(jī)器人能夠自由移動(dòng)，團(tuán)隊(duì)為機(jī)器人設(shè)計(jì)了底輪，可以根據(jù)檢測地點(diǎn)的需要自由移動(dòng)，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(duì)紅外機(jī)器人的監(jiān)控位置、被檢測部件進(jìn)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(tuán)隊(duì)還對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)采用了工業(yè)級(jí)的防護(hù)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(jī)器人的軟件系統(tǒng)內(nèi)核的時(shí)候，唐琪很感慨地說：“當(dāng)時(shí)我們團(tuán)隊(duì)中會(huì)編程做軟件的人基本沒有，負(fù)責(zé)編程設(shè)計(jì)的兩名同事都是利用工余時(shí)間刻苦自學(xué)，最后竟然都成了軟件高手。機(jī)器人動(dòng)起來已經(jīng)不容易，要讓它對(duì)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(shí)別、考慮負(fù)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(tái)，這樣我們的紅外機(jī)器人就有了軟件系統(tǒng)的補(bǔ)充和完善?！?/p>
2015年下半年，第一臺(tái)遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人終于被研制成功。這個(gè)形似“大白”的約一米高的機(jī)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(shí)踐——讓設(shè)備熱故障無處遁形
遠(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)器人面世以后，因?yàn)榇裘鹊耐庑魏芟瘛按蟀住?，所以大家都親切地稱呼它為“大白”。為了測試“大白”的性能，團(tuán)隊(duì)將其帶到220kV文華站、 220kV丹桂站等站點(diǎn)進(jìn)行了工程示范應(yīng)用，對(duì)重載設(shè)備開展實(shí)時(shí)連續(xù)的遠(yuǎn)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(tuán)隊(duì)先后制作出“大白二號(hào)”、“大白三號(hào)”，紅外機(jī)器人隊(duì)伍不斷壯大。多名機(jī)器人可以同時(shí)在一個(gè)變電站內(nèi)開展紅外監(jiān)控工作，技術(shù)人員在遠(yuǎn)方就能實(shí)時(shí)掌握重點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。紅外機(jī)器人進(jìn)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(jī)器人在多個(gè)變電站進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，都取得了良好效果。用機(jī)器人代替人工到現(xiàn)場開展連續(xù)、實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)測，大大減少了人員的工作時(shí)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(yàn)研究所技能專家李國偉補(bǔ)充道：“紅外機(jī)器人的設(shè)計(jì)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(jìn)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(yàn)中的的應(yīng)用，適應(yīng)了智能變電站的發(fā)展需求，也對(duì)電網(wǎng)智能化具有一定的促進(jìn)作用。”
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)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(yuǎn)程紅外監(jiān)測機(jī)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。
