(貴州北盤江電力股份有限公司董箐發(fā)電廠，貴州 貞豐 562200)

0 引 言

電力作為工業(yè)發(fā)展和社會(huì)生活的主要組成部分，國家發(fā)展和人民生活離不開電力，這就對(duì)電力的發(fā)、輸、變、配、用等多個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性、運(yùn)維工作的準(zhǔn)確性和有效性、設(shè)備監(jiān)視的實(shí)時(shí)性提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)相對(duì)較新的現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域，跨越了傳統(tǒng)工程學(xué)的邊界，尤其是新領(lǐng)域工程，如應(yīng)用工程，制造工程和知識(shí)工程，它的進(jìn)步和發(fā)展在很大程度上改變了我們的生活。自1959年美國科學(xué)家恩格伯格制造出全球首臺(tái)機(jī)器人Unimate以來，機(jī)器人被廣泛用來完成對(duì)精確度、精確性、可重復(fù)性、量產(chǎn)性和質(zhì)量有嚴(yán)格要求的任務(wù)[1]。機(jī)器人在電力行業(yè)的全面應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有舉足輕重的意義。

2015年《中國制造2025》明確將機(jī)器人作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。2016年《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》著力推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展，積極打造面向全球的機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。2017年《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出應(yīng)研制智能工業(yè)機(jī)器人、智能服務(wù)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用并進(jìn)入國際市場(chǎng)。2018年我國電力機(jī)器人行業(yè)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)《電力機(jī)器人 術(shù)語》編寫工作已經(jīng)啟動(dòng)，是電力機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的里程碑，對(duì)于電力行業(yè)發(fā)展和技術(shù)路線的規(guī)劃起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。這一系列的政策和文件推動(dòng)著電力機(jī)器人的快速發(fā)展。

1 電力機(jī)器人概述

為了適應(yīng)高復(fù)雜環(huán)境、多操作場(chǎng)景的需要，電力機(jī)器人在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分必要的，不僅能時(shí)刻保障電力系統(tǒng)設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，又能開展高效的巡視、檢修與維護(hù)，提高電力多環(huán)節(jié)的運(yùn)維效率和運(yùn)維水平。電力機(jī)器人的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

(1) 電力機(jī)器人的巡視、檢修的工作質(zhì)量不受客觀環(huán)境條件和人為主觀因素影響，無論什么運(yùn)維環(huán)境、什么氣象地理?xiàng)l件下，機(jī)器人按照既定的巡視檢查路線開展巡維工作，有針對(duì)性對(duì)設(shè)定的發(fā)電、輸電、變電、配電等應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)備進(jìn)行巡視和檢查，做到客觀、全面評(píng)價(jià)，提高設(shè)備巡維水平，為設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

(2)電力機(jī)器人可以代替人工處理一些例如火電蒸汽管道泄露檢查、核電反應(yīng)堆檢查、高壓輸電線檢查等一些高危作業(yè)場(chǎng)景的工作，同時(shí)如變電站巡視檢查、線路巡視、設(shè)備臺(tái)賬管理等需要消耗大量人力、物資的工作，利用機(jī)器人不僅避免危險(xiǎn)和大量重復(fù)性勞動(dòng)，而且可以保質(zhì)保量完成，不會(huì)出現(xiàn)由于人員的疏忽造成巡視不到位等問題。

(3)電力機(jī)器人將圖像識(shí)別、聲音識(shí)別、紅外測(cè)溫、可見光檢查、激光測(cè)振等多功能集成于一體，可以將巡檢和檢查情況記錄并上傳至管理系統(tǒng)，同時(shí)可以對(duì)測(cè)試情況進(jìn)行判斷，提高了巡視質(zhì)量和巡視效果，解決了人工巡視、檢查的效果受運(yùn)維人員技術(shù)水平影響的，造成對(duì)設(shè)備缺陷誤判、錯(cuò)判等問題。

2 電力機(jī)器人分類

按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為發(fā)電、輸電、變電、配電電力生產(chǎn)的四大領(lǐng)域機(jī)器人。按照應(yīng)用場(chǎng)景不同則分為電力調(diào)度應(yīng)用、電力巡檢應(yīng)用、電力檢測(cè)應(yīng)用和電力維護(hù)應(yīng)用四個(gè)方面。電力機(jī)器人分類圖如圖1所示。

圖1 電力機(jī)器人分類

3 電力機(jī)器人應(yīng)用

3.1 電力調(diào)度應(yīng)用

電力調(diào)度機(jī)器人能夠完全改變以人工調(diào)度為主的調(diào)度方式，將人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融入調(diào)度領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)充分利用態(tài)勢(shì)感知和人工智能的智慧調(diào)度機(jī)器人模式。這對(duì)電力調(diào)度具有十分重要的現(xiàn)實(shí)和發(fā)展意義。近些年人們一直在不斷嘗試，部分成果在主配網(wǎng)的調(diào)度中應(yīng)用。2018年杭州供電公司配網(wǎng)調(diào)度指揮中心正式投運(yùn)了全國首個(gè)虛擬人工智能(AI)配網(wǎng)調(diào)度員帕奇，能夠?qū)崿F(xiàn)故障判斷、計(jì)劃發(fā)令、搶修指揮、知識(shí)圖譜學(xué)習(xí)新業(yè)務(wù)等功能。2019年廣東省地調(diào)度端程序化操作機(jī)器人首次在全國實(shí)現(xiàn)全面程序化操作部署，并投入運(yùn)行。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)方遙控“一鍵操作”，操作設(shè)備與系統(tǒng)的隔離，全過程實(shí)現(xiàn)智能安全校核。

3.2 電力巡檢應(yīng)用

電力機(jī)器人從事巡檢工作是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較早的領(lǐng)域，且隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，其應(yīng)用的需求和場(chǎng)景是不斷增大的。發(fā)電領(lǐng)域，文獻(xiàn)[2]研發(fā)了一種具備視頻圖像識(shí)別、紅外測(cè)溫、激光測(cè)振及聲音識(shí)別、專家系統(tǒng)分析等多功能的智能巡檢機(jī)器人在火電廠應(yīng)用，尤其是跑冒滴漏監(jiān)測(cè)和聲音泄露檢測(cè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。輸電領(lǐng)域，文獻(xiàn)[3]研制了輸電線路巡檢穿越式和跨越式越障兩種機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了檔距巡檢、耐張端巡檢和多耐張端或全檢巡檢，進(jìn)行上線和下線的自動(dòng)巡檢作業(yè)。變電領(lǐng)域，智能巡檢機(jī)器人是目前應(yīng)用比較成熟的電力機(jī)器人，通過巡檢室內(nèi)、室外的有軌和無軌型巡檢機(jī)器人，能實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫、設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別和分析判斷，可以替代人工的巡視工作。如山東魯能機(jī)器人、中科院機(jī)器人、浙江國自機(jī)器人等越來越多的研發(fā)機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)投入其中，大大提升了巡檢機(jī)器人的功能和性能，對(duì)完全替代人工又邁出一步。

3.3 電力檢測(cè)應(yīng)用

隨著狀態(tài)檢修和電網(wǎng)智能化的技術(shù)發(fā)展，電力系統(tǒng)網(wǎng)架增強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性要求提高，電力行業(yè)的檢測(cè)越來越重，為此，2013年電能表柔性自動(dòng)化鑒定系統(tǒng)在重慶市電力公司研發(fā)并投入使用。2014年國內(nèi)首個(gè)機(jī)器人及自動(dòng)化設(shè)備檢測(cè)中心在山東省電力公司建設(shè)并投入使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)自動(dòng)檢測(cè)。文獻(xiàn)[4]研制輸電線斷股檢測(cè)機(jī)器人，利用圖像梯度分布的不同實(shí)現(xiàn)復(fù)雜作業(yè)的斷股檢測(cè)。文獻(xiàn)[5]研制了絕緣子電阻檢測(cè)機(jī)器人可大大提升測(cè)試效率，同時(shí)能夠滿足不同方位的瓷絕緣子測(cè)試需求。

3.4 電力維護(hù)應(yīng)用

電力設(shè)備的維護(hù)工作大多依靠人力工作執(zhí)行，這樣不僅效率低，而且一些環(huán)境氣候復(fù)雜、危險(xiǎn)系數(shù)極大的任務(wù)工作存在極大的安全隱患。2009年，我國第一臺(tái)輸電線路除冰機(jī)器人在山東超高壓公司和南網(wǎng)超高壓柳州局投運(yùn)。2016年，國內(nèi)第一臺(tái)輸電帶電作業(yè)機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)帶電清除、更換絕緣子等作業(yè)。文獻(xiàn)[6]研制了斷股修補(bǔ)機(jī)器人通過驅(qū)動(dòng)輪和越障機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斷股懸垂復(fù)位。文獻(xiàn)[7]研制輸電線路帶電緊固螺栓機(jī)器人，通過視覺反饋和力反饋完成代替人工完成緊固工作。文獻(xiàn)[8]研制輸電線路絕緣子清掃與檢測(cè)機(jī)器人，能攜帶清掃機(jī)構(gòu)和檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)絕緣子的帶電清掃與檢測(cè)。文獻(xiàn)[9]研制用于清掃與檢測(cè)GIS管道內(nèi)腔異物的機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在腔內(nèi)平滑運(yùn)行，無死角進(jìn)行檢測(cè)。

4 電力機(jī)器人應(yīng)用的面臨問題及展望

隨著電力機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)正常，同時(shí)也暴露出現(xiàn)有機(jī)器人發(fā)展存在的一些問題：

(1)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面：電力機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)分布在多個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)管理部門；標(biāo)準(zhǔn)制定缺乏頂層設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)統(tǒng)一；僅從應(yīng)用角度出發(fā)，缺乏上下游參與及檢測(cè)類標(biāo)準(zhǔn)。在今后的工作中應(yīng)加快制訂和建設(shè)電力機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)體系，電力機(jī)器人的性能、功能能完全滿足電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，讓電力機(jī)器人發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，既有人工巡視的優(yōu)勢(shì)同時(shí)又能彌補(bǔ)不足。

(2)巡檢工作方面：電力機(jī)器人自動(dòng)巡檢雖可得到圖片、視頻等巡檢信息，但其巡檢結(jié)果的判斷準(zhǔn)確率還仍需提高，目前仍需人工干預(yù)，進(jìn)行人為觀察和甄別，效率較低。

隨著圖像識(shí)別技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，通過高效率、高精度識(shí)別和提取機(jī)器人獲取的信息，以及大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，分析設(shè)備的潛在隱患、壽命預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的全生命周期管理，為系統(tǒng)設(shè)備的可靠運(yùn)行提供保障。

(3)維護(hù)工作方面：大部分維護(hù)機(jī)器人的功能是單一的，以完成單一作業(yè)任務(wù)為主，而維護(hù)工作任務(wù)種類眾多，單一作業(yè)任務(wù)使用頻次低，易造成維護(hù)機(jī)器人利用率低。

隨著電網(wǎng)智能化發(fā)展，機(jī)器人在電力系統(tǒng)中的維護(hù)場(chǎng)景和工作勢(shì)必會(huì)增加，多功能單機(jī)電力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)多次或單次能并行實(shí)現(xiàn)多維護(hù)場(chǎng)景下的作業(yè)執(zhí)行是電力維護(hù)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，來有效提高機(jī)器人利用率及降低使用成本。

5 結(jié)束語

電力機(jī)器人始終是電力行業(yè)提高工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)度、自動(dòng)巡視、自動(dòng)維護(hù)等領(lǐng)域的有力手段。目前電力機(jī)器人的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都比較豐富，但仍然存在著標(biāo)準(zhǔn)化、功能等方面的諸多問題。但隨著信息化、精密設(shè)備研發(fā)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)管理水平的不斷提升，機(jī)器人的穩(wěn)定性、可控性不斷改善，在電力行業(yè)的全面應(yīng)用和替代人工將會(huì)是指日可待。