叢方舟 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司

對于變電設(shè)備檢修工作來說，帶電作業(yè)是非常重要的一項(xiàng)手段，它在保證供電可靠度，減少停電損失方面具有極大促進(jìn)效果。然而在常規(guī)人為檢修過程中，往往會因?yàn)檎緝?nèi)作業(yè)空間過小，安全裝備不完善等原因給其人身安全帶來嚴(yán)重威脅，再加上有些企業(yè)嚴(yán)格限制帶電作業(yè)頻次，在一定程度上增加了停電檢修次數(shù)，給供電及企業(yè)效益帶來了極大影響。在人工智能等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展下，專門的帶電檢修機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，成為了當(dāng)下電網(wǎng)發(fā)展當(dāng)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，因此對其相關(guān)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析具有極大現(xiàn)實(shí)意義。

一、檢修工作內(nèi)容

（一）掃塵與除冰

對于變電設(shè)備而言，在長期運(yùn)行過程中難免會出現(xiàn)污垢積聚等現(xiàn)象，尤其在冬季還可能會因?yàn)橛暄┨鞖獾葘?dǎo)致線路被冰層覆蓋，由此影響設(shè)備安全運(yùn)行。針對這類問題，常規(guī)方式基本都需要進(jìn)行停電進(jìn)行人工清掃以及冰層錘敲。但在應(yīng)用機(jī)器人之后，則能直接開展帶電作業(yè)，通過絕緣子氣實(shí)施清掃與冰層清理工作。實(shí)際操作時，直接由該機(jī)器人攜帶專門的高壓吹氣裝置，通過設(shè)備操作使其達(dá)到指定位置，然后對相應(yīng)的位置實(shí)施建立三維模型，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用下將絕緣子軸心的噴射半徑確定出來，再應(yīng)用機(jī)器臂把作業(yè)面固定好，完成之后再開展噴氣操作[1]。

整個過程中必須重點(diǎn)把控這幾方面：一是在正式噴掃前，必須保證噴氣裝置中有充足的氣體，并確保噴灑效率。具體可以把氣泵直接安裝在機(jī)器人身上，通過專門的絕緣氣管將絕緣氣體輸送到既定位置進(jìn)行清潔和除冰。二是在除冰除塵器時，要重點(diǎn)對結(jié)污機(jī)結(jié)冰狀況進(jìn)行分析，從而更加全面地預(yù)測機(jī)器人作業(yè)成效；同時對噴氣狀況開展數(shù)據(jù)檢測，明確整個過程中產(chǎn)生的作用力，避免器給設(shè)備表面帶來沖擊損害，由此埋下嚴(yán)重的安全隱患。

（二）螺栓與引流線作業(yè)

對于變電設(shè)備而言，螺栓松動和接頭過熱等都是非常常見的問題，而要想解決這些問題必須進(jìn)行停電處理。機(jī)器人的出現(xiàn)，則能直接改變傳統(tǒng)的檢修流程，一方面可以直接通過機(jī)器人本身的絕緣能力，實(shí)現(xiàn)帶電檢修；另一方面對于較為簡單的螺栓問題或者引流線問題，都可以迅速進(jìn)行處理，并能實(shí)現(xiàn)零荷載操作，減少給線路及設(shè)備帶來的影響[2]。在整個操作過程中，技術(shù)人員并不需要全程對其進(jìn)行監(jiān)管，而是直接通過專門的控制系統(tǒng)對其操作界面進(jìn)行必要調(diào)整及管理，很多操作機(jī)器人基本都可以獨(dú)立完成。針對設(shè)備接頭過熱的問題，實(shí)際檢修時，只需要將機(jī)器人直接帶入指定區(qū)域，然后利用三維重力操作設(shè)備對操作空間進(jìn)行判定，再通過視覺系統(tǒng)對機(jī)器人的操作臂進(jìn)行控制和調(diào)整，及時把存在安全問題的構(gòu)件拆除下來，并把整個操作過程的記錄內(nèi)容上傳到專門的控制中心，由專業(yè)人員對整體操作內(nèi)容進(jìn)行檢查和評估，避免機(jī)器人因?yàn)椴僮魇д`而引發(fā)其他問題。圖1中為機(jī)器人自主進(jìn)行帶電檢修操作。

圖1 機(jī)器人帶電檢修操作現(xiàn)場

（三）復(fù)雜環(huán)境下的檢修

在利用機(jī)器人對復(fù)雜空間當(dāng)中的變電設(shè)備開展帶電檢修時，還需要應(yīng)用專門的檢測設(shè)備開展工作，但因?yàn)闄C(jī)器人實(shí)際操作時需要絕對的作業(yè)空間，才能保證操作的有效性，一旦空間受限就可能需要對空間數(shù)據(jù)實(shí)施科學(xué)分析，并及時調(diào)整作業(yè)方案或環(huán)境，從而更好地進(jìn)行作業(yè)空間適應(yīng)。同時，倘若環(huán)境當(dāng)中存在一定障礙物，機(jī)器人還應(yīng)先對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，評估可能會給帶電檢修操作帶來的影響，由此開展正常操作[3]。比如對于空間有限的，有時候需要對機(jī)器人的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)才能保證在復(fù)雜空間之中開展工作。在當(dāng)前變電設(shè)備的進(jìn)步和發(fā)展下，整體呈現(xiàn)出小型化以及集中化的趨勢，這就使得其占用空間變得更小，所以在帶電維修時還應(yīng)該選用小型的機(jī)器人，去應(yīng)對更加復(fù)雜的環(huán)境，實(shí)施高效化的檢修操作。

二、機(jī)器人設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)

通常這類機(jī)器人的總體構(gòu)件，主要包含了上下平臺兩部分，其中商平臺當(dāng)中主要涵蓋了機(jī)械臂、主要控制、傳感、監(jiān)控、電源等重要系統(tǒng)；下平臺則主要有地面監(jiān)視和控制系統(tǒng)。對這兩者實(shí)施科學(xué)設(shè)計(jì)，能確保機(jī)器人自身的作用發(fā)揮到最大。在當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)通信的不斷發(fā)展下，機(jī)器人還能和其他系統(tǒng)相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時精準(zhǔn)傳輸，再把機(jī)械臂作為操作設(shè)備，在主控系統(tǒng)當(dāng)中開展檢修作業(yè)。

（二）關(guān)鍵位置設(shè)計(jì)

一是等電位作業(yè)上平臺。在該平臺上常見的相關(guān)設(shè)備主要有機(jī)械臂、電流系統(tǒng)、控制器等，具體在設(shè)計(jì)時必須以機(jī)械臂的實(shí)際運(yùn)動路徑為核心，根據(jù)整體操作流程，使機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)平穩(wěn)運(yùn)動。另外還需對所有設(shè)備實(shí)施合理化布局，確保機(jī)器人在實(shí)施檢修操作時，能發(fā)揮出最大效果，并減少其他設(shè)備給整體操作流程帶來的不良影響。在設(shè)計(jì)時還應(yīng)特別考慮機(jī)械臂本身的局限性，使整個工作平臺結(jié)構(gòu)始終保持基本的緊湊性，給實(shí)際操作留出充足的空間，以達(dá)到相關(guān)需求。

二是智能化載體。在實(shí)施帶電檢修時，應(yīng)使機(jī)器人能在整個變電站當(dāng)中實(shí)現(xiàn)自由化移動，并根據(jù)平臺本身絕緣性和升降效果設(shè)計(jì)出適合應(yīng)用在復(fù)雜作業(yè)空間當(dāng)中的智能化載體，確保實(shí)際應(yīng)用時，能保證操作過程的靈活性，且不會給變電站的正常運(yùn)行帶來不良影響[4]。當(dāng)下對于智能化載體來說當(dāng)前主要有兩種趨勢，一是設(shè)計(jì)具有集合性質(zhì)的載體；二是具有拆分性質(zhì)的載體。這兩類載體對于維修操作環(huán)境的需求有很大差異，所以在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面可能會有所不同。但不管其使用何種載體，都需要其可以給機(jī)器人帶淚充分的空間進(jìn)行移動，更要能夠確保平臺的上升空間可以達(dá)到基本的檢修需求。由于這類載體本身需要具有相應(yīng)的絕緣性，所以在開展維修作業(yè)的時候，并不會給設(shè)備帶來不必要的損害與影響。

三、機(jī)器人未來的發(fā)展改進(jìn)

在實(shí)施帶電作業(yè)時，機(jī)器人的操作姿態(tài)和姿勢都會給其工作成效帶來相應(yīng)的作用及影響，所以在實(shí)際工作過程中，必須對其姿勢進(jìn)行詳細(xì)分析和檢測，以保證其完全和設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)相符合，同時滿足實(shí)際的檢修需求。實(shí)際測試時，受到機(jī)械臂需及時調(diào)整位置的影響，可能會使得整個機(jī)器人的重心產(chǎn)生偏移現(xiàn)象，所以應(yīng)確保重心無論如何移動都不會出現(xiàn)跌倒或傾覆的問題，一是應(yīng)該要盡可能保證整個操作過程的穩(wěn)定性，二是要盡可能提升檢修效率。并以實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果為準(zhǔn)，對其操作的專業(yè)性進(jìn)行夯實(shí)。此外，還需專門對機(jī)器人的運(yùn)行軌跡進(jìn)行詳細(xì)分析，給其實(shí)際作業(yè)線路的優(yōu)化帶來充分的數(shù)據(jù)支撐，盡可能減少能源消耗，并對操作軌跡進(jìn)行深入優(yōu)化，盡可能提升工作效率。通過綜合機(jī)器人操作當(dāng)中的所有數(shù)據(jù)信息，以大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為核心，將智能化操作作為基礎(chǔ)，盡可能提升整個帶電檢修的效率和時間，并在先進(jìn)技術(shù)的指引之下，實(shí)現(xiàn)對目前機(jī)器人操作流程的優(yōu)化和改良，通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)整理與分析，給未來工作的改進(jìn)提供必要的數(shù)據(jù)支撐，創(chuàng)建出效率更高、操作更為靈活的機(jī)器人。

四、結(jié)束語

總的來說，為確保帶電檢修效率和檢修操作的安全性，直接應(yīng)用專門的機(jī)器人開展工作具有極大現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，關(guān)于這類機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了一定成效，基本上能代替人工完成一些較為典型的檢修項(xiàng)目。相信未來在技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展下，在安全性、自動化、操作流程、檢修姿態(tài)檢驗(yàn)等方面還會有更加良好的發(fā)展前景。