CN116526681A - 变电站运维管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站线路自动巡检技术领域，具体涉及一种变电站运维管理系统及方法，该系统包括：巡检装置，用于相对变电站分区运动以实现运维监测，巡检装置与导航卫星连接，以通过导航卫星将变电站分割为若干区域，并确定巡检装置相对变电站的所处区域；服务器，用于存储变电站模型并控制巡检装置相对变电站的分区运动，在变电站设备设置有交互元素的情况下，巡检装置可基于分别与导航卫星、交互元素的数据通信获得巡检装置相对变电站的一种或多种定位信息以辅助巡检装置结合变电站模型实现相对变电站分区运动的若干移动路径。

Description

变电站运维管理系统及方法

技术领域

本发明涉及变电站线路自动巡检技术领域，具体为一种变电站运维管理系统及方法。

背景技术

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能以及分配电能的场所，电网线路是指用于传输电能的线路设备，使得发电端能够通过变电站及电网线路的组合向用户端传递电能。随着技术发展，变电站及线路设备逐渐采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能。

为保证变电站及相关线路设备的正常运作，需要进行有效地运维监测以确保变电站的安全稳定运行。而目前变电站进行日常检查与维护大多采用人工巡检的方式，然而这种方式需定期、定时的检查相应设备与记录数据，然后依据经验进行判别处理，数据的采集精度及准确性也会受到天气环境、人员主观意识等因素的影响，尤其是对于设备集成度或智能度较低的传统变电站，难以有效提升运维管理质量。

现有技术也针对变电站的运维管理提供有自动巡检装置及方法，例如公告号为CN109725233B的中国专利公开了一种变电站智能巡检系统及其巡检方法，该系统包括监控后台终端、无线通信设备和巡检机器人，该方法通过将巡检机器人分为越障智能巡检机器人、爬坡智能巡检机器人、爬杆智能巡检机器人和磁轨迹线导航智能巡检机器人，应用到不同的变电站环境中，完成行走、越障、避障、爬坡、爬梯、爬杆、爬线工作，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作。该专利的技术方案基于适应不同类型工作场景下的智能巡检机器人进行巡检作业以提升巡检效率和运维质量，但变电站设备及线路的复杂性会导致巡检机器人的数量繁多，不便于管理，也不便于巡检过程中的动态调整。

公告号为CN108890652B的中国专利公开了一种变电站巡检机器人及变电站设备巡检方法，该专利的技术方案基于巡检机器人采集的图像进行移动路径调整并获取设备巡检目标的高精度图像，提升巡检识别结果的准确性和巡检效率。而公告号为CN113671966B的专利公开了一种基于5G实现智能电网电力巡检机器人远程避障的系统及方法，该专利基于多维图像采集和控制逻辑设置增强电力巡检机器人在避障处理方面的可靠性。

另外，公告号为CN113256839B的中国专利公开了一种基于AI的配电网智能巡检系统，用于解决如何通过AI辅助技术快速定位配电网区域内需要巡查的区域，有目标性的进行巡检，增加巡查效率的问题；包括：采集若干配电网关联照片，其中配电网关联照片包括目标区域以及细节区域；目标区域为配电网关联照片内配电网组件所属区域，细节区域为目标区域内若干个细节组件所属区域；将若干配电网关联照片、目标区域以及细节区域输入深度神经网络进行学习训练，得到配电网识别模型；获取配电网对应的配电区域卫星遥感图，通过主网分割模型分割为若干个带有分割编号的分割图片；分割图片作为输入值输入配电网识别模型进行目标区域与细节区域识别。

基于上述分析，现有技术用于变电站的智能运维巡检装置及方法中，针对不同应用场景对应可满足不同功能需求的机器人会显著增加自动巡检运维管理的难度，机器人的作业场景也较为单一，经济性不高。而主要基于图像识别进行巡检路径控制的方法依赖于图像采集精度和图像识别算法，无法有效处理包含有阻碍图像采集因素的特殊状态，例如故障引起烟雾或环境中存在雾霾雾气等情况，使得现有巡检装置及方法无法适用于多位置、多状态下的运维巡检过程。另外，由于变电站的线路设备多为高压带电设备，巡检装置应当设定严格的安全判断机制和有效的避障措施以避免巡检装置接触设备或线路引起故障的情况。

发明内容

针对现有技术所提出的至少一部分不足之处，本申请提供了一种变电站运维管理系统，可用于变电站的自动巡检和智能运维管理，该变电站运维管理系统包括：巡检装置，用于相对变电站分区运动以实现运维监测；所述巡检装置与导航卫星通信连接，以通过所述导航卫星将所述变电站分割为若干区域，并确定所述巡检装置相对所述变电站的所处区域；服务器，用于存储变电站模型并控制巡检装置相对变电站的分区运动，所述变电站模型为基于所述变电站的图纸数据和建造数据重构并包含变电站设备空间坐标和时间坐标的数据模型；在变电站设置有用于与巡检装置进行数据通信的交互元素的情况下，巡检装置可基于分别与导航卫星、交互元素的数据通信获得巡检装置相对变电站的一种或多种定位信息，使得巡检装置可基于一种或多种定位信息和变电站模型获得相对变电站分区运动的若干移动路径。

优选地，变电站模型配置有代表变电站不同类型设备的若干数据元素，不同数据元素对应有信息集，信息集包含数据元素对应的变电站设备在巡检过程中需要采集的设备状态信息和环境信息。

优选地，交互元素设置于变电站设备并反映于变电站模型中，交互元素可配置为场发生装置，使得进入场范围的巡检装置能够与交互元素进行数据通信。

优选地，巡检装置设置有至少用于空中飞行的移动单元、用于获取变电站的设备状态信息和环境信息的探测单元、用于定位导航的交互单元和用于计算分析的中控单元。

优选地，在巡检装置的移动单元基于服务器的控制而相对变电站进行分区运动的情况下，巡检装置的探测单元能够基于传感装置获得变电站设备状态信息和环境信息，所述设备状态信息至少包括变电站的温度信息，所述环境信息至少包括变电站的图像信息。

优选地，巡检装置的交互单元配置有用于与导航卫星通信的第一组件、用于与设置在变电站设备的交互元素进行通信的第二组件和用于获取巡检装置相对变电站设备距离信息及方位信息的第三组件。

优选地，巡检装置可基于交互单元的第一组件至第三组件实现至少包括第一层级导航至第三层级导航的三种层次的线路导航，其中，第一层级导航基于巡检装置与导航卫星及变电站模型的通信获得区域级定位信息；第二层级导航基于巡检装置与交互元素及变电站模型的通信获得设备级定位信息；第三层级导航基于巡检装置与变电站设备及变电站模型的通信获得数据级定位信息。

优选地，巡检装置相对变电站的区域级定位信息用于制定与第一层级导航对应的第一路径，第一路径包括巡检装置的布置点与区域级定位信息中的任意一个区域的连线和区域级定位信息中任意两个区域的连线。

优选地，巡检装置相对变电站的设备级定位信息用于制定与第二层级导航对应的第二路径，第二路径为第一路径在区域内部的延伸，使得第二路径能够基于设备级定位信息覆盖区域内的所有目标设备。

本申请还提供一种基于上述变电站运维管理系统的变电站运维管理方法，包括以下步骤：

服务器将变电站基于图纸数据和建造数据重构为带有空间坐标信息和时间坐标信息的变电站模型；

变电站模型针对不同变电站设备设置有对应的若干数据元素，不同数据元素设置对应的信息集以明确针对该变电站设备的监测项目以及该变电站设备相对变电站的空间坐标信息和时间坐标信息；巡检装置的交互单元分别与导航卫星、交互元素和变电站设备通信或交互以获得可反映于服务器变电站模型中的区域级定位信息、设备级定位信息和数据级定位信息；

巡检装置基于区域级定位信息、设备级定位信息和数据级定位信息和变电站模型获得相对变电站分区运动的第一路径、第二路径和第三路径。

附图说明

图1是本发明的一种优选实施方式的整体结构示意图；

图2是本发明的的变电站运维管理系统的连接示意图。

附图标记：

100：服务器；200：巡检装置；201：移动单元；202：探测单元；203：中控单元；204：交互单元；300：变电站模型；400：导航卫星；500：变电站。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

现有技术中用于变电站自动运维的装置及方法较多依赖图像采集与图像识别来获得线路导航及运维监测的问题，该类基于图像识别进行巡检路径控制的方法依赖于图像采集精度和图像识别算法，无法有效处理包含有阻碍图像采集因素的特殊状态；且该类方法也会产生大量需要实时通信的图像数据，数据处理效率及传输效率将会影响巡检安全性。为此，本申请提出一种变电站运维管理系统及方法，该变电站运维管理系统及方法用于对变电站进行智能巡检作业，可基于数据采集、线路导航、运维监测及安全判断机制实现高效安全的变电站运维管理。变电站场景涉及多种高度及分布状态的设备线路，针对单一场景或特殊场景设计的机器人难以同时兼顾不同高度位置的设备及线路，而飞行机器人的运行高度和运动线路设置可不受设备及线路结构形状的约束，在不与线路设备发生干涉的情况下，其能够自由地调整至开放空间或半开放空间的任一位置进行数据采集和运维监测。另外，飞行机器人也可以和地面机器人进行结合，使得机器人能够适用于陆空两用的情况，飞行功能的设置也可替代在陆地机器人上设置的高度调整装置从而提升机器人的紧凑度。

如图1所示，本申请的系统包括用于相对变电站500的设备及线路进行运动监测的巡检装置200，所述巡检装置200与导航卫星400连接，以通过所述导航卫星400将所述变电站500分割为若干区域并确定所述巡检装置200相对所述变电站500的所处区域，还包括用于信息处理的服务器100。服务器100、巡检装置200、导航卫星400和变电站500之间基于有线通信或无线网络连接，使得导航卫星400能够定位巡检装置200和变电站500的相对位置关系，并将相对位置关系对应的数据传输到服务器100，使得服务器100能够基于相对位置关系明确巡检装置200的大致位置，以便于服务器100基于巡检装置200和变电站500的交互进行进一步的准确定位和精细控制。

在现有变电站500设备及线路的距离尺度下，基于导航卫星400导航的最高精度（0.1米级）只能实现大致定位，而无法基于导航卫星400导航数据准确获得巡检装置200距离线路设备的实际距离，从而难以实现巡检装置200在抵近监测过程中的准确控制和安全判断，且导航卫星400定位难以区分高度方向的不同对象，无法处理巡检过程中在高度方向发生重叠的对象。因此，本申请在巡检装置200基于导航卫星400进行巡检线路导航的基础上，将变电站500转变为基于数据对象及对应空间坐标的变电站模型300，变电站模型300为基于变电站500的图纸数据和变电站500的建造数据重构并包含变电站500设备空间坐标和时间坐标的数据模型，变电站模型300可从数据上反映变电站500正常状态下的空间位置和空间位置随时间的调整关系，使得服务器100能够基于变电站模型300获得用于控制巡检装置200进行运维监测的三维空间地图，使得存储于服务器100的变电站模型300包含变电站设备及线路的空间坐标和空间坐标随时间的变化，从而变电站模型300形成与变电站500实体对应且能够用于巡检路线导航的三维地图模型。变电站模型300可基于图纸资料和设备实际位置进行重构，对于随时间发生位置及连接关系变化的设备，可通过服务器100对变电站模型300进行调整以改变其空间坐标。具体地，变电站模型300设置有代表不同类型设备及线路的若干数据元素，数据元素包含空间坐标和时间坐标，使得变电站500能够基于变电站模型300形成存储于服务器100的数据化模型，例如，变电站模型300的数据元素可包括代表变压器的第一元素、代表高压开关的第二元素，代表互感器的第三元素等，使得变电站模型300形成由若干数据元素组成的带有空间坐标特征和时间坐标特征的数据集合。

如图2所示，变电站500基于图纸数据和实际建造数据进行空间重构以形成三维地图的变电站模型300，使得变电站模型300可为巡检装置200进行线路导航及安全判断提供数据支撑，巡检装置200可与变电站模型300在同一空间坐标下相对变电站设备进行运动，相比于导航卫星400导航，该模式可基于变电站模型300的精度以及变电站模型300与巡检装置200的数据交换形成高精度的巡检空间，可辅助巡检装置200获得变电站设备及线路的环境信息和设备状态信息，可为巡检装置200的数据采集、线路导航、运维监测及安全判断机制提供更为精细的数据。例如，变电站模型300与变电站500对应设置有用于与巡检装置200进行数据交换的交互元素，交互元素设置于变电站设备或线路实体上并反映在变电站模型300中，交互元素可以是设置在变电站设备实体上的场发生装置，使得进入场范围的巡检装置200能够与交互元素进行通信，交互元素与巡检装置200进行通信的方式可包括蓝牙、局域网、近场通信（NFC）等，使得服务器100能够基于变电站模型300与巡检装置200的数据交换获得巡检装置200相对变电站500的位置状态和区域状态。

为实现巡检装置200对变电站500环境信息及设备状态信息的高效准确采集和识别，如图2所示，巡检装置200设置有用于在地面移动或在空中飞行的移动单元201、用于获取环境信息和设备状态信息的探测单元202、用于定位导航的交互单元204和用于计算分析的中控单元203。移动单元201可同时设置轮式结构和旋翼结构，使得巡检装置200能够同时适应地面运动和空中飞行，地面移动可适用于巡检装置200在室内较小空间的转移过程或自身维护充电的移动过程，而在保证安全的前提下，空中飞行可使得巡检装置200能够活动至任一空间以获得变电站设备的环境信息和设备状态信息。移动单元201也可仅设置旋翼结构而降低整体重量，可基于飞行控制实现各点位的转移和巡检作业。

为实现对不同变电站设备的个性化信息采集，巡检装置200的探测单元202设置有多类传感装置，包括温度组件、摄像组件、环境监测组件和声音组件等，温度组件可基于设备的红外辐射获得设备温度；摄像组件设置有若干摄像头，使得摄像组件至少能够基于摄像角度差异设置的摄像头获得设备图像和空间六向的环境图像信息；声音组件用于获取设备发出的声音，可用于判断设备运行状态是否异常；环境监测组件用于获取空气中特征气体的含量，特征气体可包括氢气、一氧化碳及烃类等气体，例如，过热故障会导致变压器油裂解产生低分子烃类气体，如甲烷、乙烯等，而固体绝缘材料的分解会产生一氧化碳、二氧化碳，且一氧化碳和二氧化碳比值随温度的升高而增大，则一氧化碳和二氧化碳比值可用于判断过热故障是否涉及绝缘以及故障能量高低，放电故障中，火花放电主要产生乙炔和氢气，其次是乙烯和甲烷，而局部放电能量更高，主要产生氢气，其次为甲烷，使得环境监测组件能够识别变电站设备发生过热故障或放电故障的类别以及故障能量高低以便介入维护检修。而由于温度组件主要基于非接触式的红外辐射信号获得设备表面的温度信息，在环境因素（例如太阳长时间照射）的干扰下，表面金属设备吸热导致表面温度上升，或者设备内部和设备表面由于绝热绝缘材料的布置而导致温度变化同步性较差的情况下，环境监测组件能够辅助温度组件准确判断设备内部可能发生的过热故障或放电故障。

优选地，针对变电站500中不同类型的设备在变电站模型300中反映的若干数据元素，其对应有基于巡检装置200与变电站设备数据交换或与运维服务期通信获得的信息集，信息集包含该数据元素对应的变电站设备在巡检过程中需要采集的设备状态信息和环境信息。例如，变电站模型300中数据元素的第一元素对应变电站500的变压器，第一元素对应有第一信息集，第一信息集中包括：变压器的空间坐标、时间坐标、表面温度、设备表面图像、环境气体参数、环境图像、巡检历史信息、以及基于变电站500自身安全监测系统测得的设备状态信息和环境信息，使得第一信息集成为第一元素组成变电站模型300的特征信息，该特征信息至少可用于巡检装置200的位置定位、线路导航和巡检控制。

为保证对巡检装置200空间位置及巡检线路的准确定位导航，巡检装置200的交互单元204设置有用于与导航卫星400通信的第一组件、用于与设置在变电站设备的交互元素进行通信的第二组件和用于获取距离信息的第三组件，具体地，第一组件可以是定位芯片，第二组件可基于近场通信（NFC）、蓝牙或5G局域网的通信芯片，第三组件为距离传感器，距离传感器可基于激光信号获得巡检装置200相对变电站设备的距离信息和方位信息，方位信息可以是三维坐标下的空间角度，也可以是分解至三维空间坐标的距离分量及距离方向。

巡检装置200可基于交互单元204的第一组件至第三组件实现至少包括第一层级导航至第三层级导航的三种层次的线路导航。具体地，第一层级导航通过第一组件与导航卫星400之间的通信进行，第一组件可采用现有高精度导航芯片，使得第一层级导航能够将线路导航精度明确至分米级，可作为巡检装置200相对变电站500的区域级定位信息；第二层级导航通过第二组件和设置在变电站500的交互元素之间的通信进行，由于导航卫星400定位大多只能实现平面的导航，而无法区分高度方向或重叠空间，因此，第二组件可基于与变电站设备中的至少一个交互元素进行数据交换以确定巡检装置200在高度方向上所处的范围或空间，作用于该范围或空间的交互元素对应有变电站500的设备，根据设备对应的数据元素对巡检装置200在变电站500及变电站模型300中的位置进行定位以实现第二层级的导航，第二层级导航的精度取决于交互元素的布置密度和作用范围，例如，分层设置的三组控制柜设备分别设置有三个交互元素，且交互元素的作用范围只能覆盖对应的一组控制柜设备，当巡检装置200分别通过三组控制柜对应的交互元素的作用范围时，交互单元204的第二组件分别与交互元素进行通信，使得服务器100能够获得巡检装置200与三组控制柜的对应关系并将其反映在变电站模型300中，可作为巡检装置200相对变电站500的设备级定位信息。第三层级导航通过第三组件的若干距离传感器获得巡检装置200相对至少一个变电站设备的距离信息和方位信息，当巡检装置200位于两组设备之间时，巡检装置200可基于分置在两侧的距离传感器获得其相对设备表面的距离及空间夹角，并将该信息分解至三维空间坐标以获得距离信息和方位信息，使得服务器100能够基于至少一组距离信息、方位信息和设备的空间坐标获得运维机器人在变电站500中的准确定位并反映于变电站模型300中，服务器100的变电站模型300可基于上述三种层次的线路导航将巡检装置200相对变电站500的平面分区、高度分区和具体相对位置进行分区展示，使得智能终端或远程设备能够基于变电站模型300获得巡检装置200相对变电站500的定位信息，可作为巡检装置200相对变电站500的数据级定位信息。

针对变电站500的巡检可分为日常巡检、特殊巡检和触发巡检，例如，日常巡检为定期对变电站设备进行运行检查，特殊巡检为环境状态变化或特殊节点前后的检查，触发巡检可基于变电站500自动监测获得的异常信息对特定范围或特定设备进行的检查。以变压器为例，变压器的日常巡检项目包括：1)变压器的油温和温度计应正常，储油柜的油位应与温度相对应，各部位无渗油、漏油；2)套管油位应正常；套管外部无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其他异常现象；3)变压器声音正常；4)各冷却器手感温度应相近、风扇、油泵运转正常；油流继电器工作正常；5)吸湿器完好、吸附剂干燥；6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象；7)压力释放阀、安全气道、防爆膜完好无损；8)气体继电器内应无气体；9)控制箱和二次端子箱应关严，无受潮。变压器的特殊巡检项目包括：1)新设备或经过检修、改造的变压器在投运75h内；2)有严重缺陷时；3)气象突变（如大风、大雾、大雪、冰雹、寒潮等）时；4)雷雨季节特别是雪雨后；5)高温季节、高峰负荷期间；6)变压器急救负载运行时。触发巡检则主要针对触发报警及异常的设备进行针对性检查。

另外，在巡检过程中，由于变电站设备的设备形状及功能布置存在区别且对应的监测项目不同，因此巡检装置200需要覆盖的空间范围也显著不同。例如，对于变压器而言，由于变压器设备体积显著大于巡检装置200，则为有效采集变压器的图像信息、温度信息和声音信息，巡检装置200需要围绕变压器进行包围式巡检以获取变压器不同部件及不同方位的设备信息和环境信息；对于高压开关柜等设备，巡检装置200主要针对其用于信息显示的屏幕面或用于设备密封的开关面；而对于连接线路，巡检装置200主要针对可能导致线路间隔状态变化的设备变形或可能导致短路的飘浮物。因此，针对变电站500的不同类型设备，巡检装置200在巡检过程中的路线导航和运维监测及安全判断机制应当与设备类型进行有效联系，在获得全面准确的设备信息及环境信息的基础上，提升巡检装置200进行运维监测的安全性和效率性。

优选地，如图2所示，服务器100分别与巡检装置200、导航卫星400和变电站500连接，则服务器100能够基于巡检装置200的交互单元204和导航卫星400的通信获得巡检装置200相对变电站500的区域级定位信息并反映于服务器100的变电站模型300中；服务器100能够基于巡检装置200的交互单元204和变电站500校正元素的通信获得巡检装置200相对变电站500的设备级定位信息并反映于服务器100的变电站模型300中；服务器100能够基于巡检装置200的交互单元204相对变电站设备的距离测量获得巡检装置200相对变电站500的数据级定位信息并反映于服务器100的变电站模型300中。

巡检装置200基于导航卫星400、服务器100对变电站500进行运维监测的步骤或方法包括：

服务器100将变电站500基于图纸数据和建造数据重构为带有空间坐标信息和时间坐标信息的变电站模型300，变电站模型300针对不同变电站设备设置有对应的若干数据元素，不同数据元素设置对应的信息集以明确针对该变电站设备的监测项目以及该变电站设备相对变电站500的空间坐标信息和时间坐标信息，空间坐标信息表示变电站设备在变电站500三维空间坐标中的点或范围，时间坐标信息为变电站设备的空间坐标信息相对时间的变化，使得变电站500能够在服务器100的变电站模型300中形成可用于为巡检装置200提供线路导航的三维地图。

巡检装置200的交互单元204分别与导航卫星400、交互元素和变电站设备通信或交互以获得可反映于服务器100变电站模型300中的区域级定位信息、设备级定位信息和数据级定位信息，具体地，服务器100根据导航卫星400对变电站500的定位数据将变电站500划分为覆盖不同平面范围的不同区域，使得服务器100能够基于导航卫星400和巡检装置200交互单元204的通信获得巡检装置200所处的区域，即为巡检装置200相对变电站500的区域级定位信息；服务器100根据巡检装置200的交互单元204与变电站设备交互元素的通信分辨巡检装置200所处作用范围的变电站设备，即为巡检装置200相对变电站500的设备级定位信息；服务器100根据巡检装置200的交互单元204与变电站设备的距离测量获得巡检装置200相对变电站设备的距离信息和方位信息，即为巡检装置200相对变电站500的数据级定位信息。

巡检装置200相对变电站500的区域级定位信息用于制定线路导航中第一路径，第一路径包括巡检装置200的布置点与区域级定位信息中的任意一个区域的连接线路和区域级定位信息中任意两个区域的连接线路。在日常巡检和特殊巡检过程中，服务器100可根据区域级导航信息制定巡检装置200性对变电站500不同区域的移动路径，为提升运维监测的效率，服务器100也可调用多台巡检装置200同时进行作业，并根据区域级定位信息对不同的巡检装置200划分巡检作业范围，巡检作业范围可包括区域级定位信息中的一个或多个区域，使得巡检装置200能够基于巡检作业范围的分工和第一路径的设定优化运维监测的线路导航。巡检装置200相对变电站500的设备级定位信息用于制定线路导航中第二路径，第二路径为第一路径在区域内部的延伸，使得第二路径能够基于设备级定位信息覆盖区域内的所有目标设备，第一路径和第二路径的连接点为该区域的第一点和第二点，该区域的第一点和第二点的高度均高于该区域的最高设备，使得处于同一高度的第一点和第二点均可以作为巡检装置200进出该区域的进口或出口。巡检装置200相对变电站设备的数据级定位信息用于具体确定第二路径在区域内的布置位置以形成由第二路径引导的第三路径，使得巡检装置200能够依次经过目标区域内的所有目标设备并保证巡检装置200相对变电站设备的安全距离。

当巡检装置200沿第一路径移动时，为提升巡检装置200在第一路径的移动速度而降低巡检装置200在不同区域之间移动所耗费的时间，第一路径可设置为由若干上升段、若干平移段和若干下降段组成的阶梯形路径，使得第一路径经过不同区域的高度均高于对应区域最高设备的高度，相当于第一路径位于对应区域的外部。因此，第一路径在高度方向上不与变电站设备发生干涉，可显著提升巡检装置200在第一路径的移动速度以提升运维监测的效率。

当巡检装置200沿第二路径移动时，巡检装置200基于交互单元204与变电站设备交互元素的通信获得巡检装置200第二路径经过的变电站设备信息并反映于服务器100的变电站模型300中，使得变电站模型300能够基于第二路径展示巡检装置200在该区域内的移动路径，第二路径可由服务器100根据变电站设备在对应区域的分布情况设定。

由于第二路径位于对应区域内部，设备密度显著上升，为保证巡检装置200进行运维监测的安全性，当巡检装置200沿第二路径移动并靠近目标设备时，巡检装置200基于交互单元204相对变电站设备的距离信息和方位信息确定第三路径。当巡检器机器人沿第二路径移动时，由于巡检装置200的交互单元204与交互元素的通信通过场发生装置进行，则基于该种通信仅能获得巡检装置200相对区域内设备的大致位置而无法获得精确的距离信息和方位信息，为保证巡检装置200在区域内的安全移动，巡检装置200的交互单元204设置有若干距离传感器，在第二路径的引导下，巡检装置200依次经过变电站设备对应的交互元素所作用的范围，形成与第一路径连接且位于覆盖区域内目标设备的移动路径，第二路径可根据该区域内需要监测的目标设备的布置情况优化设置，使得第三路径在第二路径的引导下获得更为直接的移动路径，可显著降低第三路径基于距离信息和方位信息进行移动路径规划的计算量。

为保证巡检装置200沿第一路径至第三路径移动的安全性，巡检装置200针对第一路径至第三路径分别设置不同的移动模式。例如，根据变电站500的变电站模型300和巡检装置200的初始位置，巡检装置200沿第一路径的移动设定有预设线路和预设速度，由于第一路径位于变电站设备区域的外部，则正常状态下，巡检装置200不会与变电站设备发生干涉，考虑变电站设备发生位移故障的情况，巡检装置200沿第一路径移动时，巡检装置200的交互单元204获取与运动方向前方设备的距离信息，当距离信息等于或小于第一阈值时，该第一阈值小于第一路径的预设线路与变电站设备的最近距离，说明第一路径运动方向上可能存在障碍物，则巡检装置200的探测单元202获取图像信息，该图像信息可用于判断是否出现设备位移故障；当第一路径的运动方向上可能存在障碍物时，巡检装置200调整第一路径的预设线路，具体地，第一路径的预设线路可设置多条备用线路，在监测到当前预设线路的前进方向可能存在障碍物时，第一路径的预设线路调整至备用线路。由于第二路径为第一路径在区域内的延伸，使得第二路径在区域内部并连接区域内目标设备对应交互元素作用的范围，则第二路径可作为第三路径的引导线路。第二路径的设定根据区域内设备的布置情况进行确定，使得第二路径成为连接不同交互元素作用范围的线路。根据变电站500的变电站模型300以及第一路径和第二路径的连接关系，巡检装置200沿第二路径的移动设定有若干预设线路和预设速度，正常状态下，第二路径不会与区域内的设备发生干涉，考虑区域内设备发生位移故障的情况，巡检装置200沿第二路径移动时，巡检装置200的交互单元204获取与运动方向前方设备的距离信息，当距离信息等于或小于第二阈值时，该第二阈值小于第二路径的预设线路与变电站设备的最近距离，说明第二路径的预设线路的运动方向上可能存在障碍物，则巡检装置200的探测单元202获取图像信息，该图像信息可用于判断区域内的设备是否出现位移故障；当第二路径的运动方向上可能存在障碍物时，巡检装置200调整第二路径的预设线路至备用线路。由于第三路径需要配合巡检装置200的探测单元202对目标设备的设备状态信息和环境信息进行准确全面地测量，则第三路径具备相对设备移动的更多线路细节，即第三路径为第二路径在交互元素作用范围内的延伸，则第三路径的两端均连接第二路径，使得巡检装置200能够通过第三路径获得用于采集设备状态信息和环境信息的不同距离和不同方位。根据变电站500的变电站模型300以及第二路径和第三路径的连接关系，第三路径设置于目标设备对应交互元素的作用范围内，则第三路径的线路走向和运行速度由巡检装置200的交互单元204和目标设备的形状进行确定。例如，以变压器为例，第三路径根据变压器对应的监测项目设定巡检装置200围绕变压器的移动路径，使得巡检装置200能够根据移动路径移动至变压器对应的区域并针对不同监测项目保持对应的距离和方位，使得巡检装置200能够沿第三路径移动以有效全面地测量变压器对应的监测项目。由于目标设备的形态不一且第三路径相对目标设备的距离较近，为保证运维监测的安全性，巡检装置200的交互单元204获取巡检装置200在空间六向上到设备的距离信息，使得距离信息不小于第三阈值，第三阈值小于巡检装置200在运维监测过程中距离设备所需的最小距离，使得巡检装置200在运维监测过程中始终相对目标设备保持安全距离。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变电站运维管理系统，其特征在于包括：

巡检装置（200），用于相对变电站（500）分区运动以实现运维监测，所述巡检装置（200）与导航卫星（400）通信连接，以通过所述导航卫星（400）将所述变电站（500）分割为若干区域，并确定所述巡检装置（200）相对所述变电站（500）的所处区域；

服务器（100），用于存储变电站模型（300）并控制所述巡检装置（200）相对所述变电站（500）的分区运动，所述变电站模型（300）为基于所述变电站（500）的图纸数据和建造数据重构并包含所述变电站（500）设备空间坐标和时间坐标的数据模型；

在所述变电站（500）设置有用于与所述巡检装置（200）进行数据通信的交互元素的情况下，所述巡检装置（200）基于分别与所述导航卫星（400）和所述交互元素的数据通信获得所述巡检装置（200）相对所述变电站（500）的一种或多种定位信息，使得所述巡检装置（200）基于一种或多种所述定位信息和所述变电站模型（300）获得相对所述变电站（500）分区运动的若干移动路径。

2.根据权利要求1所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述变电站模型（300）配置有代表所述变电站（500）不同类型设备的若干数据元素，不同所述数据元素对应有信息集，所述信息集包含所述数据元素对应的变电站设备在巡检过程中需要采集的设备状态信息和环境信息。

3.根据权利要求2所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述交互元素设置于变电站设备并反映于所述变电站模型（300）中，所述交互元素配置为场发生装置，使得进入场范围的所述巡检装置（200）能够与所述交互元素进行数据通信。

4.根据权利要求3所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述巡检装置（200）至少设置有用于空中飞行的移动单元（201）、用于获取变电站（500）的所述设备状态信息和所述环境信息的探测单元（202）、用于定位导航的交互单元（204）和用于计算分析的中控单元（203）。

5.根据权利要求4所述的变电站运维管理系统，其特征在于：在所述巡检装置（200）的所述移动单元（201）基于所述服务器（100）的控制而相对所述变电站（500）进行分区运动的情况下，所述巡检装置（200）的所述探测单元（202）能够基于传感装置获得变电站设备状态信息和所述环境信息，所述设备状态信息至少包括变电站（500）的温度信息，所述环境信息至少包括变电站的图像信息。

6.根据权利要求4所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述巡检装置（200）的所述交互单元（204）配置有用于与所述导航卫星（400）通信的第一组件、用于与设置在变电站设备的所述交互元素进行通信的第二组件和用于获取所述巡检装置（200）相对变电站设备距离信息及方位信息的第三组件。

7.根据权利要求6所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述巡检装置（200）基于所述交互单元（204）的所述第一组件、所述第一组件及所述第三组件实现至少包括第一层级导航、第二层级导航、第三层级导航的三种层次的线路导航，其中：

所述第一层级导航基于所述巡检装置（200）与所述导航卫星（400）及所述变电站模型（300）的通信获得区域级定位信息；

所述第二层级导航基于所述巡检装置（200）与所述交互元素及所述变电站模型（300）的通信获得设备级定位信息；

所述第三层级导航基于所述巡检装置（200）与变电站设备及所述变电站模型（300）的通信获得数据级定位信息。

8.根据权利要求7所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述巡检装置（200）相对所述变电站（500）的所述区域级定位信息用于制定与所述第一层级导航对应的第一路径，所述第一路径包括所述巡检装置（200）的布置点与所述区域级定位信息中的任意一个区域的连线和所述区域级定位信息中任意两个所述区域的连线。

9.根据权利要求8所述的变电站运维管理系统，其特征在于：所述巡检装置（200）相对所述变电站（500）的所述设备级定位信息用于制定与所述第二层级导航对应的第二路径，所述第二路径为所述第一路径在所述区域内部的延伸，使得所述第二路径能够基于所述设备级定位信息覆盖所述区域内的所有目标设备。

10.一种根据权利要求1-9任意一项变电站运维管理系统的变电站运维管理方法，其特征在于包括以下步骤：

所述服务器（100）将所述变电站（500）基于图纸数据和建造数据重构为带有空间坐标信息和时间坐标信息的所述变电站模型（300）；

所述巡检装置（200）的交互单元（204）分别与所述导航卫星（400）、所述交互元素和变电站设备通信或交互以获得反映于所述服务器（100）的所述变电站模型（300）中的区域级定位信息、设备级定位信息和数据级定位信息；

所述巡检装置（200）基于所述区域级定位信息、所述设备级定位信息、所述数据级定位信息和所述变电站模型（300）获得相对所述变电站（500）分区运动的第一路径、第二路径和第三路径。