变电站智能巡检机器人性能检测关键技术解析_电力技术讲座课件PPT

判定准则
1.机器人的室外表计巡检识别完成总时间应小于100分钟，室内表计巡检识别完成总时间应小于60 分钟。 2.将机器人实时识别结果与设置值进行比较。对于非指针式表计，机器人识别结果与设定值完全 一致符合要求。对于指针式表计，误差小于±5的机器人识别结果符合要求。 3.分别统计机器人每次连续的表计巡检识别任务中的表计识别结果满足要求的数量，每次巡检任 务的准确率不低于80。
中国电力科学研究院在国网特高压交流试验基地（武汉），开 展了变电站巡检机器人性能试验场建设工作，于2015年建成了国内 外首个变电站巡检机器人性能试验能力，目前包括室外巡检试验场、 室内巡检试验场和设备缺陷智能识别试验场三大部分。
3
背景
变电站巡检机器人性能试验场地
4
性能检测关键指标分析
受国家电网公司设备管理部委托，2014年至2019年期间，中国电 力科学研究院共承担了5批次国家电网公司变电站巡检机器人性能集中 试验检测。根据《国家电网公司2019年变电站智能巡检机器人性能检 测方案》，中国电力科学研究院在室外表计识别试验项目基础上，增 加了室内表计识别试验项目，并对原有变电设备异物缺陷人工智能识 别功能项目进行了优化完善。
后2次停车位置方向与第1次停车位置方向之间的夹角均小于 20°。
角。
停车位置起点的距离和停车方向
夹角测量示意图
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标准编制情况
可见光表计识别试验
试验方法
机器人在表计识别室外试验场和表计识别室内试验场分别进行3次连续的表计巡检识别任务，在每 次巡检任务开始前需对所有表计的读数进行调整，分别记录巡检任务开始的时刻和结束时刻，计 算室外表计和室内表计的巡检识别完成总时间。
＜50min，2个型号样品
50
75min-100min，11个型号样品 ＞100min，2个型号样品
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
同一型号样品，其室外表计识别完成总时间普遍大于室内表计识别完成总时间，
这与室内表计的光照强度、温度、湿度、风速等环境参数可控有关；个别型号样品
2019年10月，标准编制工作组对征求得到的相关意见进行了研究处理，形成 了标准征求意见汇总处理表，并对标准进行了修改完善，形成了标准送审稿
2019年11月和12月，标委会在济南召开了该标准的预审查会和审查会，会后 形成了标准报批稿。
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标准编制情况
编制的主要原则
以现有国内应用的变电站巡检机器人试验检测技术要求为基础，充分 考虑变电站巡检机器人试验检测技术发展需求； 标准编制工作以理论结合实际为原则，以工程实践和试验测试数据为 基础，综合考虑实际应用需求，提出科学合理的技术指标。
（一）可见光表计识别试验
可见光室内表计识别试验结果
3 次识别完成
表计识别正确率（ ）
样品编号 总时间（min） 第 1 次 第 2 次 第 3 次
1
100.0
100
100
100
2
83.0
82
88
79
2
98
97
96
82
4
94.3
94
95
94
5
90.3
91
91
89
6
98.0
97
99
98
7
99.0
100
98
室内表计识别完成总时间小于50min，与其采用的一张画面中同时读取多个表计特征
量的人工智能图像识别算法有关。
9
性能检测关键指标分析
（二）红外巡检识别准确率试验
红外巡检识别准确率试验结果
样品编号 红外测温最小误差 红外测温最大误差 红外测温正确率
1
0.78
2.17
100
2
0.09
10.12
90
3
0.16
步骤1的3条射线，射线起点为停车位置起点，射线方向为停
车位置方向），并测量记录后2次停车位置起点与第1次停车
位置起点之间的距离、后2次停车位置方向与第1次停车位置
方向之间的夹角。
a—第一次停车起点；
判定准则
b—第二次停车起点； D—a点和b点之间的直线距离；
后2次停车位置起点与第1次停车位置之间的距离均小于1 cm， θ—两次停车位置方向之间的夹
15个不同型号样品中，仅有2个型号样品试验结果符合变电设备异物缺陷人 工智能识别功能的要求。由于设置了现场干扰物，并要求限时自动检测出模拟目 标异物缺陷，提升了变电设备异物缺陷人工智能识别功能的现场识别要求，因此 仅有极少数型号样品试验结果符合要求。后期将结合变电站“联合巡检”试验能
力建设，对变电设备异物缺陷人工智能识别功能试验方法进行完善。
99
8
96.7
97
96
97
9
96.0
96
96
96
10
126
99
99
98
11
28
98
99
99
12
88
88
79
83
13
134
99
99
99
14
43
66
63
64
15
75
50
76
70
7
性能检测关键指标分析
室外表计识别平均正确率
＜70，2个型号样品
120
室外表计识别平均正确率
室内表计识别平均正确率
71-92，13个型号样品
后续关于变电站巡检机器人红外测温准确率试验可考虑统一为室内标准环境 进行检测，并提高对测温精度和准确率等要求。
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性能检测关键指标分析
（三）自主导航定位精度试验结果
自主导航定位精度试验结果
试品编号 左右方向的重复导航定位误差（mm） 前后方向的重复导航定位误差（mm）
1
2
2
8.5
3
8
4
6
5
6.5
6
12
性能检测关键指标分析
（四）变电设备异物缺陷人工智能识别功能试验结果
变电设备异物缺陷人工智能识别功能要求为：变电站巡检机器人能在2分钟 内自动检测和正确辨识出从图像验证集样本库中随机抽取2张图片中是否有异物 缺陷，进行缺陷标注并归档。且能在现场巡检过程中1小时内自动检测和正确辨 识出人工设置的2个干扰物和2个模拟目标异物缺陷，能对所有含有缺陷的照片进 行缺陷标注并归档，并提示异物缺陷报警。
2.84
100
4
0.13
1.25
100
5
0.1
1.51
100
6
0.1
4.03
100
7
1
2.81
100
8
0.32
2.32
100
9
0.09
1.21
100
10
0.12
4.22
100
12
0.33
1.34
100
13
0.12
1.8
100
14
0.42
1.79
100
15
0.26
1.14
100
10
性能检测关键指标分析
相对人工巡检，变电站巡检机器人具有能有效 减轻人工巡视负担、在恶劣环境下可24 小时全天候 巡检、巡检数据电子化自动处理等优势，可为变电站 设备的安全可靠稳定运行提供技术支撑。
背景
2
背景
随着近年来人工智能技术的快速发展，国内外相关变电站巡检 机器人供应商已陆续研究开发适用于不同应用场景的变电站巡检机 器人,但各型号变电站巡检机器人的主要性能指标参差不齐。同时， 受各供应商产品制造工艺水平、质量控制等因素影响，在实际应用 中也反映出导航定位误差较大、表计识别正确率不高、越障能力不 足等问题。
完成试验的15个不同型号试品的测温正确率大于90；但少部分型号试品的 红外测温误差较大，例如测温误差范围最大的是2号试品，为0.09 -10.12。依据 《国家电网公司变电站智能巡检机器人性能检测方案》，单个测温点的误差 小 于5为符合要求（考虑变电巡检机器人的红外测温功能在室外变电站受外部 环 境影响）。但对于红外测温仪的国家标准中对于测量精度要求是不低于±2℃ 或测量值乘以±2中的绝对值大者（在室内环境进行检测，风速、温度等均可 控），按此标准7个型号样品的红外测温最大误差超过了测量值的2。
规定了变电站巡检机器人应进行各项试验方法及判定准则。
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标准编制情况
自主导航定位精度试验
试验方法
1.试验样品按预设路线行走，待试验样品停稳后测量并记录
b Da θ
试验样品停车位置的起点和方向：以机器人本体前进方向左 侧最前端点为起点，沿车身最外侧边缘后退方向的射线；
机器人 前进方向
2.试验重复进行3次，记录3次停车位置的起点和方向（即按
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2019年中国电力科学研究院有限公司牵头 开展了《变电站巡检机器人检测技术规范》电 力行业标准编制工作。本标准依据《中电联关 于转发国家能源局2018年能源领域行业标准制
（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》 （中电联标准[2018]209号）的要求编写，由 中国电力企业联合会提出，由能源行业电力机 器人标准化技术委员会归口。负责起草单位为 中国电力科学研究院有限公司，参与单位涵盖 了变电站巡检机器人的应用企业、制造厂家、 检测机构等相关单位。
与其它标准文件的关系
本标准与相关技术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。本标 准不涉及专利、软件著作权等知识产权使用问题。
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标准编制情况
条文说明
第1章 范围 说明标准的主要内容，本标准规定了变电站室外轮式巡检机器人的检测规则、试验方法及判定准 则。规定了本标准的适用范围。
第2章 规范性引用文件 列出了本标准引用的相关技术标准。 第3章 术语和定义 给出了本标准中出现的术语和定义。 第4章 检验规则 规定了变电站巡检机器人的试验项目，包括型式检验、出厂检验、现场检验。 第5章 试验方法及判定准则
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红外测温准确率试验
标准编制情况
试验方法
1.机器人的红外检测设备正对黑体，保持距离为5m。 2.分别设置黑体温度为10组不同的温度设置值（50℃～150℃），由机器人对10组不同温度设 置值进行红外测温作业，记录机器人的每次实时测量值。
判定准则
1.将机器人的实时测量值与黑体设置值进行比较，对于测量精度不低于±2℃或测量值乘以 ±2中的绝对值大者，判定为机器人实时测量值满足要求。 2.10组红外测温结果的准确率均应不低于80，即满足要求的机器人实时测量值应不少于8个。
100
＞80，8个型号样品
80
室内表计识别平均正确率 60
＜70，2个型号样品
40
79-100，13个型号样品 20
＞90，10个型号样品
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
同一型号样品，其室外表计识别正确率普遍小于室内表计识别正确率，这与室
外表计识别受到光照角度、光照强度和雨天等因素有关。由于变电站智能巡检机器
标准编制情况
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标准编制情况
2019年3月，成立了以中国电力科学研究院为负责起草单位的标准编制工作 组。
2019年6月，标委会在湖北武汉召开了该标准的启动会，讨论该标准的主要 章节及进度安排。会后形成标准初稿。
2019年8月，标准编制工作组完成征求意见初稿，提交到秘书处，由标委会 秘书处初审后形成征求意见稿，在中电联网站广泛征求意见。
4
7
5
8
13
9
12
10
3
12
9
13
7
14
3
15
3
5 3 0 10 5 6 4 10 11.5 9 4 5 2 15
在自主导航定位精度试验方面，完 成试验的15个不同型号试品中，12个型 号样品的前后和左右两个方向的重复导 航定位误差均小于±10mm，3个型号试 品的试验不符合要求。
关于自主导航定位精度的检测方法， 最早只考虑前后方向误差，到后来增加 了左右方向误差。考虑到机器人本体有 可能发生角度旋转的情况，在《变电站 巡检机器人检测技术规范》中增加了角 度偏移的技术要求和测量方法。
变电站智能巡检机器人 性能检测关键技术解析
主要内容
一、背景 二、性能检测关键指标分析 三、标准编制情况 四、展望
1
Hale Waihona Puke 人工巡检是变电站站内设备的主要巡检方式之 一，巡检人员通过目视、聆听或者手持红外测温仪等 仪器对各类变电设备的运行状态进行巡视，较难精确、 高效、及时地发现变电站设备可能存在的安全隐患。 存在巡检时间较长、效率不够高、检测质量分散、巡 检主观因素较多、巡检存在一定盲区等问题。
人的主要应用场景在室外，部分型号样品的表计识别正确率有待提升。
8
性能检测关键指标分析
室外表计识别完成总时间
＜100min，2个型号样品
100min-200min，12个型号样品 250
＞200min，1个型号样品
200
室外表计识别完成总时间
室内表计识别完成总时间
室内表计识别完成总时间
150
100
90
2
159
80
73
82
3
129
83
86
86
4
102
78
79
80
5
149
87
83
85
6
117
85
88
86
7
145
89
92
92
8
103
77
78
77
9
105
91
91
91
10
234
77
67
74
11
96
88
87
88
12
146
63
68
71
13
194
85
85
84
14
178
79
71
84
15
98
22
61
65
6
性能检测关键指标分析
本次技术交流结合近两年国家电网公司变电站巡检机器人性能集 中试验检测情况，对变电机器人性能检测关键指标试验结果进行研究 分析总结。
5
性能检测关键指标分析
（一）可见光表计识别试验
可见光室外表计识别试验结果
样品编号
3 次识别完成
表计识别正确率（ ）
总时间（min） 第 1 次
第2次
第3次
1
114
84
86