萬俊

摘要：我國電力產(chǎn)業(yè)壯大，電力設(shè)備便需要高強度的運轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)電力相關(guān)工作職能化體現(xiàn)目的，變電設(shè)備檢修維護中需采用帶電作業(yè)形式，因此選用檢修機器人作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的主要勞動力，將盡可能減少人力損耗，節(jié)約產(chǎn)業(yè)運作成本。本文對帶電檢修機器人構(gòu)架及部件設(shè)計做出重點研究，并通過測試驗證在其具體應(yīng)用中的可行性。

關(guān)鍵詞：帶電作業(yè);變電設(shè)備;氣吹清掃

引言：在傳統(tǒng)帶電作業(yè)中，往往需要人工方式去進行相關(guān)技術(shù)操作，因此技術(shù)操作人員的個人素質(zhì)高低將會對電力檢修工作成效有較大影響。在運維檢修中，環(huán)境逼仄、安全設(shè)備欠缺等問題的存在，也將人工因素下的檢修成效進一步降低，尤其帶電作業(yè)相比于其他類型作業(yè)，操作難度和安全保障是需要重點討論的方面，采用機械、電子等尖端科技融合下誕生的檢修機器人作為主要運維勞動力，有助于電力產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高穩(wěn)定性發(fā)展需求。

1. 機器人帶電作業(yè)的實際需求討論

針對變電設(shè)備生產(chǎn)出的檢修機器人問世，對于電力產(chǎn)業(yè)有極大促進意義，該機器人能夠在110kV下進行等電位模式的帶電檢修工作，很好的提高了變電設(shè)備發(fā)生故障時進行檢修的工作效率，并且機械的使用很大程度提高人員安全性能保障，而機器人帶電作業(yè)時，需要根據(jù)電力產(chǎn)業(yè)的實際需求進行設(shè)計。

1.1高精度作業(yè)能力

變電設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)及時進行檢修維護工作，但設(shè)備周邊區(qū)域空間較小，并且存在復(fù)雜工況，不利于傳統(tǒng)人工帶電檢修入場，而機器人進行帶電作業(yè)時所需面積較小，并且通過前端控制、末端執(zhí)行的方式能夠擁有靈活的操作技術(shù)，對變電設(shè)備環(huán)境適應(yīng)力很強。另外帶電作業(yè)需要較高精度的作業(yè)能力，使用機器人作為其主要的作業(yè)對象，能夠根據(jù)前端計算機技術(shù)操控末端工具進行高精準度作業(yè)，對檢測、檢修各項工序的有序?qū)崿F(xiàn)皆提供尖端科技保障。

1.2氣吹清掃的能力

電網(wǎng)設(shè)備由于外絕緣長期暴露于外界，導(dǎo)致因不良天氣狀況和積污引起了電網(wǎng)設(shè)備的不安全運作模式，較易發(fā)生污閃和冰閃等事故，這將嚴重影響電力產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)運行目標。而停電后使用人工清掃的方式，是傳統(tǒng)中解決這類問題的唯一辦法，但停電操作將會對產(chǎn)業(yè)有一定阻礙，因此采用帶電檢修機器人作為解決高壓設(shè)備該類事故的創(chuàng)新方法。

機器人憑借搭載帶電檢修技術(shù)，通過絕緣子氣吹方法，將高壓設(shè)備外絕緣上的積污和雨雪積冰進行清理，該方法下的清理效果較高，并能實現(xiàn)無死角清掃目的。機器人末端設(shè)備攜帶噴槍，對水滴的邊緣進行抓取，通過計算機高速運行，判斷外絕緣表面情況，不同情況及程度下的危險因素，機器人會針對性采取相應(yīng)措施，保障高壓設(shè)備在帶電操作時便可排除隱患。

1.3帶電拆裝的能力

變電設(shè)備在實際運行時，可能會發(fā)生因接頭過熱而導(dǎo)致的缺陷型故障類型，該種模式下的故障在傳統(tǒng)解決方案中，也需要斷電才可進行后續(xù)檢修處理，而隔離開關(guān)和周邊設(shè)備也需要母線陪停，不利于電力產(chǎn)業(yè)既得收益。采用機器人進行該模式下的帶電檢修有較高經(jīng)濟收益，因為機器人運作中可做到拆卸、安裝中持續(xù)保障電力供應(yīng)，不影響其他設(shè)備運行，另外檢修過程時間較短，充分提高產(chǎn)業(yè)流程的有效推進。

檢修時，機器人駛?cè)氪拊O(shè)備附近區(qū)域，自動調(diào)平設(shè)備后，對現(xiàn)場三維重構(gòu)，判斷安全工作空間位置所在，結(jié)合立體視覺系統(tǒng)使用主、副機械臂對松動、過熱螺栓進行緊固或更換，或拆卸分離母線側(cè)隔離開關(guān)與母線的連接引線金具，并傳遞至現(xiàn)場作業(yè)人員完成驗電、接地，最后自動將設(shè)備安裝歸位[1]。

2.帶電檢修機器人構(gòu)架及部件設(shè)計

2.1整體構(gòu)架設(shè)計

帶電檢修作業(yè)對于機器人來說相對容易，這是因為在前期設(shè)計中，對整體構(gòu)架進行了科學(xué)、可行化的設(shè)計，使得整個檢修系統(tǒng)能夠在作業(yè)進行時，始終保持精密操作，完成所分配其檢修任務(wù)。整體構(gòu)架由上、下兩個平臺組成，上平臺包括主控系統(tǒng)、機械臂子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)，而下平臺主要負責(zé)地面監(jiān)視和控制功能[2]。該系統(tǒng)的設(shè)計保證機器人作業(yè)時兼具智能與靈活的特點，并且通過不同系統(tǒng)下的協(xié)調(diào)運作，較為可靠地實現(xiàn)帶電檢修的安全性能保障?？刂葡到y(tǒng)是該機器人進行作業(yè)中各項決策的重要部分，工控機連接了圖像收集系統(tǒng)，將收集來的圖像數(shù)據(jù)做以計算機分析，從而產(chǎn)生決策信息，指導(dǎo)機器人末端設(shè)備進行高精度操作。圖1為機器人帶電作業(yè)示意圖。

2.2部分關(guān)鍵設(shè)計

整體構(gòu)架完成后，需要對關(guān)鍵部位進行部件設(shè)計，使得機器人整體運行中，能夠擁有較為全面的智能化傾向。在等電位作業(yè)中的上平臺設(shè)計中，需要對其機械臂系統(tǒng)進行運動軌跡的詳細規(guī)劃，運動路徑達到最優(yōu)化，才可將機器人的現(xiàn)場移動軌跡做出決策，也可擁有參考高壓設(shè)備周邊環(huán)境而隨機應(yīng)變更換運動軌跡的能力。機械臂要在使用中保持關(guān)節(jié)平滑，所以上平臺硬件的選擇應(yīng)根據(jù)節(jié)約空間這一最大基礎(chǔ)要求去進行，而且避免因機械臂擺動區(qū)間過大，對周邊系統(tǒng)運作產(chǎn)生阻礙，應(yīng)考慮載重能力允許情況下，將上平臺各系統(tǒng)布局適當(dāng)緊湊。

3.帶電檢修作業(yè)中機器人工作測試

3.1測試存在的問題

進行對帶電檢修作業(yè)中機器人的工作測試，試驗的平臺應(yīng)選取與實際工況的相似程度最高的高壓模式，另外在進行高空帶電測試時，也對機器人的基礎(chǔ)性能做以展示，確保測試對象的帶電作業(yè)安全性能保持。測試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)機器人的機械臂發(fā)生較大規(guī)模的擺動時，將會引起平臺發(fā)生沉降。

3.2針對性解決方案

測試結(jié)果中，沉降區(qū)間較小，約為1-2毫米，但沉降結(jié)果對實現(xiàn)精細化操作目的有影響，因此制定針對性的解決方案。由于機器人系統(tǒng)設(shè)計模型已固定，所以想要對運行中的機器人產(chǎn)生工作影響，只可運用人工干預(yù)方案。在發(fā)現(xiàn)沉降現(xiàn)象后，需測定沉降具體數(shù)值，然后預(yù)設(shè)同軸形狀標志，人工輸入微調(diào)數(shù)值，將同軸標志對準，則可實現(xiàn)沉降部件復(fù)位目的。

結(jié)論：綜上，檢修機器人的運用，對電力產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展有一定促進意義，采用自動化設(shè)備控制機器人在絕緣安全防護下保持較高效率運維工作，將帶電檢修操作變得靈活，減少人工帶電檢修的使用，增大安全性能。完整、科學(xué)的整體構(gòu)架設(shè)計，精密、人性的部件設(shè)計，是機器人實現(xiàn)帶電氣吹、拆裝的穩(wěn)固基礎(chǔ)，進一步優(yōu)化機器人檢修手段，將提高整個電力產(chǎn)業(yè)的機械化水平。

參考文獻

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[2]梁慶華，吳甜，劉海朋等.智能變電站帶電檢修機器人控制系統(tǒng)分析[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（23）：15-16.

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