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变电站设备机器人巡检系统
可行性研究报告
一．概述
变电所众多的电气设备、母线及其引接导线在运行中的状况、负荷电流变化、电气结点温度的发热程度及所处环境的实况皆需对其进行在线监测和定期、定时的巡视检查、检测，如果电气设备及其引接导线的结头接触不良或者由于负荷的急剧增大或超载运行，将导致电气设备及其导线连接结点的严重发热，若迂恶劣天气（台风、雨雪冰冻、酷暑高温等）都会影响电气设备的正常运行，若不能及时发现将会引发电气设备损坏 、导线断线的事故，直接威胁到供电安全。因此电力部门在运行管理和设备巡视检查方面制定了《现场运行规程》，在巡检周期、时间、路线、项目等都有严格规定，并在运行管理自动化方面加大投入力度（负荷监控智能化、先进的设备监测手段和周期性检修测试制度），对运行中的电气设备在巡视检查及其监测（电气结点的发热温度，变压器的油温、油位，充油、充气设备的油压、气压等）手段上也一直予以高度关注，并在现场运行规程中作出明确规定。随着电网发展和电力科技进步，电力系统变电所的自动化、信息化水平的不断提高，变电所基本上实现了无人值班或少人值守，对电气设备运行的实时状况的在线监控显得尤为重要。然而，目前通常依靠人工巡检使用远红外测温仪定期对电气设备及其结头的温度进行测试的办法巳远远适应不了运行管理自动化、信息化的要求，迫切要求尽快研发”变电站设备巡检系统”这一高科技产品。”变电站设备巡检系统”的推广应用是电力系统自动化、信息化发展的必然要求。它不仅取代人工巡检测试，而且做到远程实时在线监控运行中的电气设备、母线及其引接导线的实时状况、变电所在各种自然环境下的动向状态，在线监测电气结点的发热温度，变压器的油温、油位，充油、充气设备的油压、气压等，大大提高了变电所安全运行水平，可以防止和避免变电设备事故发生，将带来显著的社会效益和经济效益。该系统不仅适用于变电所电气设备的巡视检查，也适用于发电厂、高压用电户的配电装置、电气设备的巡视检查，而且还适用于其他领域的电气设备温度巡检监测。机器人巡检技术应用广泛，市场潜力巨大，经济效益十分显著，具有远大的发展前景 。
二．变电所电气设备运行巡视检查及其检测手段的发展及现状
长期来电力部门对运行中的电气设备在运行中的巡视检查和相应参数监测的方法和技术在不断发展，自上世纪五、六十年代以来，变电所电气设备运行中的巡视检查和监测方法和技术的发展大致分为四个阶段：
第一阶段：50、60年代直至70年代，发电厂、变电所的运行方式采用全天候24小时岗位值班制度，实行三班倒（或两大班）方式，电气设备运行状况监控靠值班人员在现场查看测量仪表所指示的相关参数，用肉眼观察变压器、开关、互感器等充油设备的油位，用手触模设备外壳凭感觉和经验判断充油设备的油温，用肉眼观察导电体颜色的变化来判断接头发热的程度。（这需要有一定的运行经验）
第二阶段：80年代至90年代变电设备在制造技术上有很大提高，普遍采用了主变温度检测和温度过高予告、报警信号，电气设备及其导线接头的温度监控也全面推广、应用了示温腊片、示温贴纸，虽然变电运行在检测技术上有很大的进步，但是对变电运行传统的值班方式、巡检方法并未改变，在这一时期变电运行进入了规范化、制度化管理的时代，建立编制了《变电所现场运行规程》，制定并实施了交接班制度、设备定期巡视检查制度、变电所熄灯巡视检查制度、特殊巡视检查制度等，但是还是离不开传统的巡检方法，在运行质量上有很大的局限性。
第三阶段：随着电力事业的发展，对变电运行提出了更高要求，许多先进的检测设备、仪器在变电所得到了广泛应用，自95年开始随着高科技产品的开发，国外远红外测温仪在电力系统得到了应用，后又随着国产远红外测温仪的普及，远红外测温仪（进口、国产）在电力系统得到了广泛的应用，供电部门相关的变电运行单位（变电所、集控站）大都配备了进口或国产的远红外测温仪对变电设备及其结头进行周期性的温度检测。逐渐替代了传统的测温手段，并在运行规程中规定了定期巡检测温的时段，同时仍用示温贴纸作为补充。
采用了远红外测温仪虽然提高了测温精度，但该测温仪需要人工操作设置，也有很多不便，而且在定期检测时需对每一电气结头和开关设备逐个测试，无形
中增加了运行人员的工作强度，而且也难免有漏测的现象，对建立完整的温度监测档案也有众多不完善的地方。
20世纪未，随着激光测温技术的应用，又使电力部门对电气设备温度的检测手段上了一个新的台阶，利用激光测温仪只要直接对准测试目标就可读出测试点的温度，大大简化了测试步骤，提高了工作效率，此方法一直延续至今，但它同样存在着用远红外测温的痹端。而且无论是远红外测温仪或是激光测温仪其价格昂贵，因此不能做到每一变电所配置一台。针对供电部门变电所多而分散的实际状况，这将大大制约对变电所众多电气设备和电气结点温度检测的实效，最大的问题，是摆脱不了人工巡视检查和逐点测试，劳动强度大，效率低下。对于无人值班变电所来说，不能达到远程、实时、在线监测的要求，安全运行令人担忧。 在此阶段，变电运行自动化水平不断得到提高，设备巡检质量也有很大提高，《变电所现场运行规程》更加完善、更加科学，为变电所自动化改造和变电值班方式的改革创造了条件，也提出了迫切要求。
第四阶段：20世纪未、21世纪初，变电所自动化改造全面展开，对变电值班方式也相应的进行了彻底改革，直至如今，35KV、110KV、220KV变电所基本上实现了无人值班或少人值守，实行变电管理所（变电工区）、集控站两级管理模式，变电所电气设备的运行、维护由集控站承担，除依靠自动化装置、数据传输系统、图文监控系统外，集控站还对所管辖的各个变电所进行周期性巡视检查和定期测试、运行维护。但是，对变电所设备的巡视检查和定期测试还是摆脱不了人工的方式，也存在巡检时间、气候条件的局限性，影响巡检到位率和检测质量，也耗费大量的人力、物力。因此，综观电力系统自动化发展进程和电力科技产品的不断开发，研发生产能够替代人工巡视检查电气设备的智能化机器人已是电力部门的实际需求，”变电站设备巡检系统”在全自动化无人值班变电所推广应用必将变为现实。
三．在线监测的必要性和可行性
随着电力系统自动化、信息化水平的不断提高，35KV、110KV、220 KV变电
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