变电站机器人

为规范并指导变电站机器人巡检系统施工全过程，给出机器人巡检系统项目施工所需施工文件及各项要求，进一步提升变电站机器人巡检系统现场施工水平，制定此标准。标准规定了变电站机器人巡检系统施工技术的范围、规范性引用文件、术语和定义、工程开工需要具备的文件、基建施工要求、工程检查调试要求、项目验收纪要等。 本报告从标准立项背景、编制过程、章节设置、标准内容等角度对《变电站机器人巡检系统施工技术规范》进行解读

变电站机器人经过多年应用融合，有效提升了对变电站设备的监视强度，在红外测温、表计抄录等方面作用明显，已实现部分人工巡视的机器替代。但机器人仍存在诸多问题，可提升空间较大，现场运维人员对机器人功能的完善和升级也有较大的期待。解决现有问题和新需求的双重驱使下，国网设备部统一部署，开展新型变电站站机器人的研发。新型机器人通过智能自检技术、电源安全管理等提高出勤率相关指标；通过越野避障技术、融合定位导航、决策规划技术、一体化主控单元等改善故障率相关指标；通过三维建模技术、通信及网络安全、远程部署技术、远程运维技术等提高在线率相关指标；通过灵活搭载技术、非预置位巡检、不停车巡检、三维遥感等提高应急相关指标。

项目属于智能变电机器人领域。本成果面向电力行业数字化转型，以变电站机器人为对象，针对人工作业量不降反增、高危作业机器人无用武之地以及机器人不敢用、不好用三方面问题，以解放操作层、支撑管理层为目标，以提升变电机器人应用和装备质量为方向，开展以下工作：①研发人机协同作业指挥平台，开展协同模式及能效评估方法研究，推动设备巡视等重复性作业人机协同，以作业方式提升变电机器人应用质量；②研制高危作业特种机器人，攻破机器人小型化、工具化和高精度难题，充分发挥机器人危险场景作业优势；③建设机器人标准体系、检测体系、性能评价体系及检测平台，提升变电机器人运行可靠性、人机协同安全性及装备质量。以上工作推动了变电作业机器人的质量提升发展，尤其是将需人机协同的变电作业，才可达到效果最佳的理念植入实际工作中，解决了机器人和传统人工作业割裂、机器人在重复性和危险性变电作业应用中未能有效降低人工成本和安全风险问题，进而实现变电作业提质增效。项目创制3类机器人和协同指挥作业平台、参编国行标2项、主编企标12项，填补了产品和标准空白。申请专利63项，授权发明专利11项、实新专利21项、外观专利1项，登记软著10项，发表论文28篇（EI检索13篇）。成果支撑南网机器人规划和应用布局，在国内十余省应用，产生了深远影响，有效提升了电力机器人入网质量和运行质量。经李立浧院士等专家鉴定为整体达到国际领先水平。

针对多台变电站巡检机器人在同时调度分配过程中的转移运用车辆路径问题（vehicle routing problem，VRP），提出了基于时空特征的机器人群体路径规划算法，有助于提高机器人在电力生产中的应 用效能。首先建立基于变电站位置的纵横坐标构建平面二维坐标的宏观路网；其次梳理变电站之间的距离、机器人的能耗等约束条件，并构建考虑变电站巡检时间窗的时空三维坐标系；最后遍历搜索各台机器人完成区域内变电站巡检任务的可选路径，并在组合优化后提出解决机器人转移运用VRP问题的调配方案。实际应用效果表明，该方法能够在满足变电站多时间窗边界的基础上得到最优路径。

现面向广大电力行业专家、科研人员、高校师生及相关设备制造单位等公开征集技术专题论文。