（1.国网上海市电力公司培训中心上海200438；2.上海电力大学上海200090）
摘要：区块链、5G通信和泛在电力物联网等前沿技术的兴起，驱动着电力、能源和信息产业的深度融合。电力机器人作为新一代电力系统与人工智能技术深度融合发展的产物，是全面推进智慧能源利用的重要标志。本文主要对电力机器人在电力系统中的应用研究进行分析，并对电力机器人的关键技术进行了探讨，最后对电力机器人在电力系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望。
关键词：人工智能；电力机器人；电力系统；关键技术
0引言
推动能源生产和消费方式变革，以构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，需要发展新一代智能电力系统[1]。人工智能(artificialintelligence，AI)是当前最具颠覆性的科技之一，在智能电网和智能制造等领域具有广阔的应用前景。通过将AI技术应用于电力系统中，可有效提升电力系统运营的安全性和驾驭复杂工况的能力，从而推进经营服务模式变革，改变能源传统利用模式[2]。
电力机器人是AI技术与电力系统深度融合发展的科技产物，也是推动智能电网与泛在电力物联网建设的必然要求。为使电力系统高度安全可靠地运行，采用“机器代人”方式则是一种极具应用前景的模式。电力机器人具有高效、安全、智能、精确等特点，可近距离观察线路，并可搭载多种检测仪器，运检准确性高；可在恶劣环境下工作，具备在线电力补给优势，续航能力强，可实现高效率、高安全巡检。经过多年的发展，电力公司针对性地研发了多种类型的电力机器人，覆盖电力系统的发、输、变、配、用、储以及调度等各个环节。不同电力机器人之间功能互补，因此可以更好地解决电网运行管理中所面临的实际问题[3]。
电力机器人在电力系统领域的落地运用将极大推动电网运营方式变革。智能化运检是电网运维检修的发展方向，其在保障电力设备安全、支撑大电网可靠运行等方面发挥重要作用。由于近年来电力技术的快速发展，尤其是以特高压电网为代表的强电气连接和以泛在电力物联网为代表的智能化感知需求，对当前电力系统的结构、物理形态和运行特性等带来深刻变革。本文主要对电力机器人在电力系统中的应用研究进行分析，并对电力机器人的关键技术进行了探讨，最后对电力机器人在电力系统中应用所面临的挑战进行了分析与展望。
1电力机器人的应用
能源转型与5G通信技术的发展势必从深度和广度上推动电力机器人在电力系统领域的应用。根据功能不同，可将电力机器人分为多种类型：变/配电站智能巡检机器人、架空输电线路巡检与带电作业机器人、隧道巡检机器人、电力调度机器人与营业厅电力机器人，以及无人机巡检方式、输变电智能机器人数据智能分析系统等。以下仅对电力系统中典型常用的变/配电站电力巡检机器人、输电线路电力巡检机器人、电力调度机器人以及营业厅电力机器人进行分析研究。
1.1变/配电站电力巡检机器人
随着供电需求的快速增长，电力系统的电气化水平也随之逐年提高。大量新建变电站投入运行且投入的变电站规模大，电力设备类型多，整体系统复杂，因此运维检修的工作量与工作难度不断增大。传统的变电站巡检方式主要依靠运维人员运用感官，以及利用相应的配套检测仪器进行检测，但由于变电站分布广泛、分散，造成巡视效率较低。同时人工巡检方式受主观因素影响，存在巡视不全面等问题，造成部分设备缺陷难以及时发现，导致出现局部故障乃至系统故障[4]。
无人值守是变/配电站的运维管理的发展方向。而伴随着新的管理模式，以电力机器人为代表的智能巡检系统是解决人员缺口问题和提高供电可靠性的有效措施。通过配备红外热像仪等检测装置，电力巡检机器人可实现无轨导航、智能读表、红外测温等巡检核心功能，从而大幅节省人工和时间成本。电力机器人可高效完成高压巡检作业，通过集成高精度定位、AI语音以及图像识别等技术，能在各种恶劣的自然环境下完成人工难以完成的作业。近年来，随着电网公司大力推广变电站巡检机器人，开展管理和技术创新，已基本实现电力机器人视觉检测、红外测温、远程控制、智能分析、闸刀和开关状态判别、气象数据采集分析以及自主充电等功能应用，并辅助变/配电站运维人员开展日常巡检等工作。
1.2输电线路电力巡检机器人
电力系统输电线路主要有架空输电线、地下电缆输电线和海底电缆等形式。因此，输电线路电力巡检机器人主要针对架空输电线和电缆输电线进行巡检与维护。架空输电线是长距离、大容量输送分配电能的主要通道，直接影响着电力系统的供电可靠性，其巡检方式主要有沿线路爬行机器人和飞行机器人两种类型。爬行机器人主要是将带电作业工具和检测设备集成到机器人上，并以此为载体沿输电线路移动，从而进行维护和检修。通过融合可见光/红外检测技术，可及时检测输电线路表面的机械损伤或热损伤。而飞行机器人即无人机巡检方式，其主要通过将视觉检测系统与无人机进行结合，对线状的长距离设备，主要是对髙压输电线路进行巡检。该巡检方式可实现在平原、湖泊、高山以及高海拔地区的智能巡线，可全方位、高精度检查输电线路运行工况以弥补人工巡检的不足。
除了对输电线路进行常规例行巡检外，电力机器人还可在极端气候下对输电线路进行特殊作业。例如输电线路除冰机器人，其可采用遥控手段，沿单股线路移动，且清除线路覆冰效率高；输电线路爬行机器人，有的可以装上刀具清除线路覆冰，有的装上摄像头可以巡视线路，有的则可以跨越障碍执行任务。
1.3电力调度机器人
智能调度是智能电网的核心技术之一，而随着电力系统规模逐渐扩大和市场化改革不断推进，电力系统运行情况也愈加复杂。电网运行和管理人员需要时刻了解电力系统的运行状况，并进行相应的调整和控制。由于电力系统运行所产生的数据量巨大，这对调度人员了解电力系统整体运行情况造成较大困难。因此，现代电力系统调度和运行越来越依赖调度自动化系统[5]。
现代电力系统具有规模大、运行方式复杂和变化快等特点，而要实现最高形式的智能，仅依靠机器智能是难以实现的，还要求实现机器智能与调度运行人员的智能结合。电力调度机器人则是下一代调度与控制系统高度智能化的集中体现形式。传统电力调度与控制系统以“经验型+分析型”为主，通过一些孤立的指标(如电网频率、关键节点电压等)对电网运行情况进行判断。自动化和智能化程度不高，已无法适应电力系统日益增长的复杂性。电力调度机器人运用的首要之处在于调度自动化系统与电力调度运行控制人员具有相同的控制理念。
1.4电力营业厅机器人
当前电力营业厅面临专业服务人员逐步减少、人员知识结构要求高和高端服务人员运行管理成本高等现实问题；而另一方面，随着电力客户和业务的不断增长，柜台客户流量变得越来越大，不可避免地降低了对优质客户的高端服务能力。
通过采用智能电力机器人、随机学习、深度学习以及图像视频辩识等AI技术，构建营业厅电力机器人应用系统，实现系统与用户对话交互式业务办理。结合用电申请、视频感知以及方案辅助核查技术，可高效完成客户用电业务咨询和报装自助办理、供电方案辅助审核，从而实现营业厅服务的智能化、少人化乃至无人化，这将极大提高营业厅工作效率和服务水平，展现电网公司一流企业的形象定位。通过建立营业厅电力机器人业务办理关键技术，实现电力营业厅机器人供电业务咨询、购电缴费等业务的技术方案和技术需求，解决营业厅咨询类业务和缴费业务问题，以提升营业厅业务办理效率。
2电力机器人关键技术
电力机器人不仅受到国内外学术界和工业界的广泛关注，而且还是当前智能电网与泛在电力物联网等技术的研究热点。但其在智慧能源领域的研究尚处于初步阶段，如何利用电力机器人更好地建设泛在电力物联网，仍面临诸多技术难题。需要制定大电网智能监控机器人功能规范与标准、构建大数据支撑平台以及通用算法移植、重特大事故时空一体化协同监测与紧急控制等问题；而且还涉及到人机界面、语义理解、语音合成与识别、图像识别与处理和机器翻译等技术，还包含监控、远程操作以及通讯等多种关键技术。以下对电力机器人的关键共性技术进行探讨研究，主要包括自主导航与精确定位技术、视觉系统及电力故障诊断技术和多传感信息耦合技术。
1)自主导航与精确定位技术
当前自主移动电力机器人的导航系统，无论是局部实时避障还是全局规划，都需要精确定位机器人或障碍物的当前状态及位置，以完成导航、避障以及路径规划等任务。但当前大多数电力机器人/无人机，一方面都依靠人工遥控，而熟练培养操作人员通常都需要较长的时间；而另一方面，在无GPS或信号较弱的地方，其正常工作将受到影响。因此需要解决自主导航以及复杂环境下的识别定位技术，以提升无人值守变电站集中监控水平和应急响应速度。
2)视觉系统及电力故障诊断技术
电力机器人的视觉系统主要包括图像获取、处理和分析以及输出和显示等功能，其核心是特征提取、图像分割和图像辨识。在电力机器人应用中，需具备刀闸开关及仪表读数识别、设备状态分析预警等技术。而将图像识别与远程视频监控技术相结合，则有利于及时进行电力设备维护和故障排除，提高电力系统安全运行水平。当前视觉技术亟待研究三维复杂环境感知与理解技术，并解决受拍摄条件影响的图片成像、图像预处理等问题；以及图像类型多，缺乏有效的、通用的故障诊断模型问题。而且通过电力机器人的监控系统可获得大量现场图片，但对于状态的判断和信息的获取还需要人为观察，效率低下，劳动强度大。
3)多传感信息耦合技术
多传感器信息融合是指综合来自多个功能不同的传感器获取的感知数据，以产生更可靠、更准确或更全面的信息。经过融合的多传感器系统可以更加完善、精确地反映检测对象的特性，消除信息的模糊性和不确定性，以提高信息的可靠性，为电力机器人进行数据分析与决策提供支持。
3结语
随着AI技术的进步，电力机器人在电力系统的应用得到了良好的发展。电力机器人在电力系统的生产运行、调度控制、经营管理、市场交易以及客户服务中发挥了日益重要的作用，但仍然面临多变的环境，还不能做到彻底的替代人工。因此，需要研究功能高度集成化的电力机器人运营巡检系统来解决当前面临的困难和问题。另一方面，智能电网与泛在电力物联网的发展建设，迫切需要电力部门研发出在发、输、变、配、用、储以及调度等领域的系列化的电力机器人，为电网安全运行提供重要技术手段，以便电力机器人更好地服务于电力系统。
参考文献
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[5]程乐峰，余涛，张孝顺等.信息-物理-社会融合的智慧能源调度机器人及其知识自动化：框架、技术与挑战[J]．中国电机工程学报，2018，38(1)：25-40．
使用过程当中的保养和维修工作，通过对于10kV开关柜的保养和维修能够使整个开关柜延长一定的使用年限和寿命。并且，工作人员在进行维修和保养操作过程当中，一定要具有上岗证，严禁工作人员无证上岗。并且对于10kV开关柜的每一次保养和维修，相关的工作人员都应当做好工作记录，保证在后续工作调动或者其他工作人员进行保养维修工作的时候能够对于该开关柜的各项检修数据有一个完全的掌握。
3.4对于开关柜的运行环境进行保障
在10kV开关柜的使用过程当中，应当对于当前的10kV开关柜在使用过程当中的运行环境进行充分的调查，包括其温度、湿度以及其气候等方面的因素，同时在具体的施工过程当中，对这一方面的因素要进行充分的考量，这样才能够保证10kV开关柜在使用过程当中的质量问题。同时，对湿度过高的地区来说，还要充分做好漏电保护措施，避免其在运行的过程当中出现安全问题。并且，对于10kV开关柜在运行当中不同的情况，应当适当的采取相应的措施进行思考解决。对于有可能发生的危险情况，要尽可能的将其消灭在萌芽状态，充分确保10kV开关柜在安全的前提之下完成其电力传输的职能[2]。
4.结束语
综上所述，在10kV开关柜的运行过程当中，对于其进行常见故障原因分析和预防具有及其重要的作用，通过这样的方法，能够在一定程度是行保证10kV开关柜在运行过程当中的安全问题和质量，进而使其能够在电网系统当中充分的发挥其职能，并且，通过对于10kV开关柜的故障分析和预防，还能够使其避免一些不必要问题的发生，使其功能得到充分的发挥，从而为社会创造出更多的经济效益。
参考文献：
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