高滿香
（南京鋼鐵產業發展有限公司能動事業部）
變配電設備是鋼鐵冶金企業最重要的資產之一，其運維管理一方面肩負著冶金企業用戶電能使用的保障任務，另一方面也是鋼鐵冶金企業用戶節能降耗，響應“雙碳”目標的助攻手角色。在變配電設備運維過程中，鋼鐵冶金企業用戶深受設備老化或管理不善所導致的開關跳閘、短路、設備火災等的影響，而造成重大經濟損失。因此，探索智能巡檢機器人在鋼鐵冶金企業的應用具有重要意義。
1.1 智能機器人巡檢技術
智能機器人巡檢技術是通過應用紅外熱成像和高清視頻雙視結合技術、局放在線監測等技術，實現對柜體關鍵部位的自動目標定位、狀態監測、溫度監測、局放監測，及時發現設備缺陷，提高巡視效率，真正實現機器人在多種復雜環境中的智能巡檢［1］。
1.2 智能機器人巡檢基本架構
主輔一體化系統是一套集電力主控監控和智能輔助監控為一體的一體化系統。主輔一體化系統將各個系統按照統一數據模型進行匯聚，形成真正的生產管理平臺，實現鋼鐵冶金企業的高效、現代化管理。
通過在主輔一體化系統中接入智能機器人巡檢系統，實現對智能巡檢機器人的一體化管理，提高運維效率。運維人員可通過一體化平臺實現對智能巡檢機器人的基本信息管理、巡檢任務下發、巡檢報表的查看下載、手動操控巡檢機器人等。智能巡檢機器人的基本架構如圖1所示。
圖1 智能巡檢機器人基本架構
圖2 六總降智能巡檢機器人“雙確認”流程圖
2.1 南鋼六總降主輔一體化平臺
為適應南鋼在“十四五”期間提質增效計劃，優化南鋼整體的負荷分布情況，提升南鋼電力系統整體供電可靠性，于2022年1月至2023年6月建設投產了南鋼六總降。南鋼六總降的主輔一體化平臺是參照《智能變電站遠測智能巡視系統技術規范（實行版）》和《國網基建2022-3號文：附件1：35～750kV變電站輔助設備智能監控系統設計方案》的要求設計的新一代黑燈工場，新型智慧冶金企業變電站。
南鋼六總降主輔一體化平臺負責完成10個總降變的信息的數據采集功能、SCADA功能，電網分析功能（網絡建模、網絡拓撲、狀態估計、潮流計算、負荷預報、短路電流計算、靜態安全分析等），安全WEB數據整合發布功能，實現對供配電系統一次、二次設備以及第三方設備的監測、記錄、控制，實現整個供配電系統主輔設備運行的監控、管理功能［2］。
2.2 智能巡檢機器人系統
2.2.1 南鋼六總降巡檢機器人概況
六總降主輔一體化平臺智能巡檢子系統在220kV和110kV GⅠS室內分別配置了2臺智能巡檢機器人，10kV高壓開關柜室內配置一臺操作巡檢機器人，實現對轄區內各變電站的主輔設備全面監視控制、智能聲光告警、主輔設備的高效聯動、在線智能巡檢綜合數據分析、能耗智能管控等功能，打造南鋼智慧供電。
2.2.2 南鋼六總降巡檢機器人運行模式
目前在兩個GⅠS室內應用輪式智能巡檢機器人。在感知層以智能巡檢機器人作為數據感知終端，完成對底層設備的巡檢工作，獲取巡檢數據。通過紅外測溫、視覺識別、環境監控、噪音提取、SF6/O2監測、運行環境等多種功能，有效輔助人工對復雜設備進行全面的巡檢，實時監測設備運行狀態［3］。
在網絡層通過多個無線AP的建設搭建屬于機器人的無線局域網，滿足南鋼供電網絡安全管理要求。在站控層搭建基于感知層的數據進行存儲、分析、業務展示。站控系統支持一站多機運維模式，一臺標準的站控服務器可以支持四臺標準的輪式升降巡檢機器人正常的運行作業。
在數據接口方面，機器人除了實現與機器人工控后臺進行雙向信息交互外，還實現了與六降一體化平臺等系統進行雙向信息交互，信息交互內容包括檢測數據和機器人本體狀態數據。
2.2.3 智能巡檢機器人巡檢路線
為使智能巡檢機器人能夠以最快速度到達指定的巡檢點位，需要確定智能巡檢機器人巡檢的最優路徑，以提高巡檢效率。巡檢路線的確定通過雷達采集變電站內關鍵巡檢點特征為基礎，在結合考慮巡檢類型、設備類型、設備位置等信息來進行綜合規劃機器人巡檢路線。智能巡檢機器人通過各類傳感器來判斷機器人四周的障礙物，可以根據當前的實際路線的通暢來及時調整巡檢路徑。
2.2.4 南鋼六總降主輔一體化系統與巡檢機器人接口對接
為保證主輔一體化系統具有較強的易用性、可擴展性，智能巡檢機器人系統統一采用HTTP接口，數據請求和響應返回均采用json格式封裝的字符串，編碼統一為UTF-8，采用gеt/рost方式提交請求。
接口內容包共包含三大類：機器人類接口（主要用于獲取機器人基本信息）、機器人控制類接口（主要用于對智能巡檢機器人進行任務控制、手動控制等）、機器人任務類接口（主要用于下發智能巡檢機器人巡檢任務、獲取巡檢結果等）。
表1 獲取機器人基本信息接口內容
2.2.5 南鋼六總降巡檢機器人識別結果的“雙確認”
智能巡檢機器人在巡檢識別中，總是無法避免的出現誤判的情況，需要人工進行二次判斷。為了進一步減輕運維人員對智能巡檢機器人巡檢告警的判斷分析，將SCADA系統實時數據通過防火墻采用ⅠEC104規約上傳至智能巡檢機器人，將智能巡檢機器人的識別結果與SCADA系統實時數據進行對比，實現“雙確認”，當巡檢結果與SCADA數據不一致時，生成巡檢告警信息，交由現場運維人員進行綜合判斷設備運行情況［4］。通過“雙確認”步驟，大大提高了運維人員的工作效率，降低了設備故障率。
2.2.6 南鋼六總降巡檢機器人運行效果
自今年7月份以來，經過連續三個月的機器人調試、掃圖、添加巡檢路徑點、配置巡檢規則、開發巡檢接口等工作，目前六總降智能巡檢機器人幾乎可以完全實現站智能遠程巡視代替原有的人工每日點檢。且已完成了在六降一體化平臺自動下發巡檢任務、自動形成巡檢報告、實施讀取機器人狀態、完成主輔系統聯動、數字孿生三維視角全景展示等功能。
從表2中可以看出，類似于檢查螺栓和螺帽的緊固、支撐件及外在部件、接觸器破裂生銹變色這樣未配置或者沒有傳感支撐的設備情況無法巡檢到，其余的都具備自動巡檢能力。且由于機器人本身具備多種靈活巡檢能力，通過搭載更智能的AⅠ傳感設備完全可以實現比人力巡檢更加智能、可靠、安全的巡檢目標。對變電站內各項運行數據站內實時、非實時運行數據、輔助應用信息、各種報警及事故信號進行檢測核實實時數據準確性。
表2 巡檢機器人自動巡檢點位部分表格
變電站智能巡檢機器人技術對變電站智慧運維的發展起著極大的促進作用，通過變電站智能巡檢機器人技術可大幅提高變電站運維人員的工作效率、降低設備故障率、提高企業經濟效益。針對變電站中無法巡檢的螺栓緊固程度等問題，可作為智能巡檢機器人后期研究內容。鋼鐵冶金企業可主動探索引進智能巡檢機器人技術，提高變電站運維人員工作效率、降低設備故障率，進而提高企業經濟效益。
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