何曉春，李 明

（國(guó)網(wǎng)靖遠(yuǎn)縣供電公司，甘肅 白銀 730900）

由于傳統(tǒng)的帶電作業(yè)一般需要以人工的方式來(lái)完成相關(guān)的技術(shù)任務(wù)，技術(shù)工人的個(gè)人素質(zhì)對(duì)電力維護(hù)作業(yè)的有效性影響較大。運(yùn)行和維護(hù)中存在的狹窄環(huán)境以及缺乏安全設(shè)備也進(jìn)一步降低了人為因素的維護(hù)效率，特別是與其他類型的操作相比，操作的難度和安全性是重要的方面，采用融合機(jī)械、電子等先進(jìn)技術(shù)的檢修機(jī)器人作為主要運(yùn)維人員，將助力電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)高可靠性的發(fā)展需求。

1 動(dòng)力智能巡檢機(jī)器人概述

由于電力線具有多面性和廣泛性，電力線長(zhǎng)期暴露在惡劣的環(huán)境中，電網(wǎng)中的輸電線路存在機(jī)械張力、材料老化和電閃絡(luò)等問(wèn)題，運(yùn)行安全及嚴(yán)重腐蝕和其他可能導(dǎo)致電源線磨損的現(xiàn)象。在此背景下為保證供電質(zhì)量，需要對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)和電力設(shè)備運(yùn)行中的隱患，電力智能巡檢機(jī)器人具有高度智能化、自動(dòng)化程度，在巡線中發(fā)揮著很大的作用，可以監(jiān)測(cè)電網(wǎng)和電力設(shè)備周圍環(huán)境的變化，消除電力在運(yùn)行中電網(wǎng)和電力設(shè)備的隱患。電力智能巡檢機(jī)器人基本上是集機(jī)械系統(tǒng)、自動(dòng)控制、通訊和檢測(cè)為一體的巡線設(shè)備，機(jī)械設(shè)備是電動(dòng)智能巡檢機(jī)器人的核心內(nèi)容，結(jié)合我國(guó)電動(dòng)智能巡檢機(jī)器人的使用現(xiàn)狀，巡檢機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)主要有以下要求，一是電動(dòng)智能巡檢機(jī)器人巡檢機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)，使巡檢機(jī)器人在使用過(guò)程中完成滾動(dòng)、跳躍和躲避動(dòng)作，在特定空間位置靈活協(xié)調(diào)動(dòng)作。二是電動(dòng)智能巡檢機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有承載能力，可以根據(jù)實(shí)際需要完成特定設(shè)備和設(shè)備的運(yùn)輸和安裝，此外電力智能巡檢機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)輕方便攜帶，機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)的方式如圖1所示。

圖1 機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)

2 帶電機(jī)器人技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用意義

技術(shù)是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是電力行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)并形成完善成熟的技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，是推動(dòng)電力行業(yè)升級(jí)的重要舉措，目前我國(guó)電力行業(yè)在創(chuàng)新技術(shù)上的應(yīng)用還有很多不足，很多領(lǐng)域不能進(jìn)行技術(shù)的擴(kuò)展。所以大力推動(dòng)電力技術(shù)的升級(jí)是電力企業(yè)的首要問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)器人技術(shù)是電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可以進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)能推進(jìn)各項(xiàng)技術(shù)的升級(jí)和業(yè)務(wù)水平的提高。首先，電動(dòng)機(jī)器人通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)用戶信息系統(tǒng)進(jìn)行分析，根據(jù)用戶需求進(jìn)行用戶的精準(zhǔn)管理。其次，電動(dòng)機(jī)器人可以利用大數(shù)據(jù)和強(qiáng)大的計(jì)算能力提升整體的服務(wù)水平，帶給客戶更好的用戶體驗(yàn)；再次，電動(dòng)機(jī)器人可以替代人力工作量，減少人力資源的付出，同時(shí)機(jī)器人的穩(wěn)定性能夠有效減少人為因素對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成的誤差，并對(duì)維護(hù)和作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)記錄，包括歷史數(shù)據(jù)和設(shè)備的使用狀態(tài)以及設(shè)備性能和狀態(tài)。最后，通過(guò)對(duì)信息的分析，可以有效地實(shí)現(xiàn)各種資源和數(shù)據(jù)的整合，提高信息化管理水平，平衡資源管理與數(shù)據(jù)管理之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，促進(jìn)電力企業(yè)管理水平的提高。

3 機(jī)器人維修工作的應(yīng)用解析

3.1 螺栓和引流線的維護(hù)

變電站設(shè)備定期檢修中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是螺栓松動(dòng)或接頭過(guò)熱，采用傳統(tǒng)的維護(hù)操作需要停止變電站設(shè)備進(jìn)行線路維護(hù)。而通過(guò)機(jī)器人技術(shù)，對(duì)變電站設(shè)備的維護(hù)工作流程進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，一是可以利用機(jī)器人強(qiáng)大的隔離功能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)維護(hù)工作，二是比較簡(jiǎn)單的螺栓問(wèn)題，快速處理可實(shí)現(xiàn)空載運(yùn)行，減少對(duì)變電站線路的影響，同時(shí)能夠最快速度地檢測(cè)母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)及相關(guān)設(shè)備螺栓，自動(dòng)拆卸和安裝端口下的維護(hù)工作也是如此易于處理。

3.2 氣體吹掃和除冰

近期，變電站外部設(shè)施積塵等問(wèn)題頻發(fā)，尤其是冬季受凍雨影響，冰層覆蓋線路，有著很大的安全隱患。同時(shí)，缺乏專業(yè)的智能檢測(cè)維修設(shè)備，以致在設(shè)備的維護(hù)時(shí)需要停電作業(yè)，造成電力系統(tǒng)的停運(yùn)，而且需要大量人力進(jìn)行手工作業(yè)。智能機(jī)器人的出現(xiàn)，提供了新的解決方案，其中使用智能機(jī)器人執(zhí)行實(shí)時(shí)維護(hù)任務(wù)，并使用絕緣氣體進(jìn)行清潔和除冰以實(shí)現(xiàn)有效的防冰解決方案。機(jī)器人在維修工作時(shí)會(huì)攜帶高壓風(fēng)機(jī)，在平臺(tái)設(shè)備的引導(dǎo)下運(yùn)行到作業(yè)位置，并重建需要維修的工作面，使用機(jī)械臂固定操作面的頂部和底部，對(duì)絕緣體軸的有效噴涂半徑進(jìn)行計(jì)算并用絕緣體噴氣裝置對(duì)準(zhǔn)操作面進(jìn)行噴氣操作。同時(shí)要保證機(jī)器人攜帶足夠的工作氣體進(jìn)行噴涂作業(yè)與保證作業(yè)過(guò)程中的除冰效果，將泵放在機(jī)器人身體上讓高壓干式絕緣通過(guò)絕緣風(fēng)管把氣體輸送到指定位置，達(dá)到清潔除冰的效果。為了檢測(cè)疏水性，機(jī)器人的噴槍結(jié)合視覺(jué)控制系統(tǒng)來(lái)提取液滴的成分，機(jī)器人在執(zhí)行除冰除污任務(wù)時(shí)，一方面要保證有足夠的工作能量，另一方面要完善數(shù)據(jù)分析，了解機(jī)器人在工作狀態(tài)下的工作性能預(yù)測(cè)并及時(shí)處理，機(jī)器人對(duì)注氣情況進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)感知，了解噴射產(chǎn)生的力并注意可能對(duì)變電站設(shè)備產(chǎn)生的不利影響以及損失。

3.3 復(fù)雜的空間檢查和維護(hù)工作

為了在復(fù)雜空間內(nèi)使用機(jī)器人進(jìn)行變電站設(shè)備維護(hù)操作的帶電操作，需要組合測(cè)試設(shè)備來(lái)執(zhí)行這些維護(hù)操作。由于機(jī)器人需要較大的工作空間以確保其任務(wù)的實(shí)用性和有效性，當(dāng)機(jī)器人在有限空間內(nèi)進(jìn)行科學(xué)協(xié)調(diào)任務(wù)時(shí)，會(huì)調(diào)整分析現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)，環(huán)境和規(guī)劃須適應(yīng)工作空間的要求。此外，如果工作環(huán)境中存在障礙物，機(jī)器人須對(duì)障礙物進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，以檢測(cè)障礙物對(duì)后續(xù)維護(hù)的影響。機(jī)器人需要旋轉(zhuǎn)部分相關(guān)結(jié)構(gòu)，以便執(zhí)行復(fù)雜空間內(nèi)的有效維護(hù)任務(wù)。當(dāng)前，隨著變電站設(shè)備的不斷發(fā)展，變電站設(shè)備呈現(xiàn)集中化、小型化的趨勢(shì)，既提高了設(shè)備利用效率又縮小了檢修空間。這些設(shè)備的實(shí)時(shí)維護(hù)以及其復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境對(duì)機(jī)器人有了更高的要求，需要技術(shù)更先進(jìn)、體積更小的機(jī)器人才能更高效地執(zhí)行。

4 機(jī)器人技術(shù)在變電站設(shè)備在線維護(hù)中的應(yīng)用

4.1 巡檢機(jī)器人軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)

在巡檢機(jī)器人的軟件開(kāi)發(fā)中，應(yīng)根據(jù)智能電站的實(shí)際建設(shè)要求，對(duì)巡檢機(jī)器人的軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。其中持續(xù)集成理論目前廣泛應(yīng)用于軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，因此該技術(shù)可用于巡檢機(jī)器人的軟件開(kāi)發(fā)。在無(wú)線通信技術(shù)的情況下智能發(fā)電廠內(nèi)有多個(gè)傳感器放置，每個(gè)傳感器設(shè)備都采用無(wú)線通信技術(shù)向智能控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信息，也可以通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)送控制命令。所以，在關(guān)于巡檢機(jī)器人的軟件開(kāi)發(fā)中，為了使巡檢機(jī)器人軟件具有更好的應(yīng)用性能，必須具備與無(wú)線通信系統(tǒng)更好的數(shù)據(jù)通信功能，在巡檢機(jī)器人軟件持續(xù)安排部署之前對(duì)軟件代碼進(jìn)行測(cè)試，合格后就需要進(jìn)入下一階段，最終使巡檢機(jī)器人軟件控制系統(tǒng)完成開(kāi)發(fā)。

4.2 調(diào)度配電的具體應(yīng)用

動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)器人全面采用大數(shù)據(jù)分析及人工智能等新技術(shù)，改變傳統(tǒng)的人工動(dòng)力傳動(dòng)方式，構(gòu)建機(jī)器人模型智能動(dòng)力傳動(dòng)，可大大使傳動(dòng)時(shí)間縮短，避免各種人為因素影響擴(kuò)大傳動(dòng)范圍，對(duì)電力調(diào)度發(fā)展具有重大意義。隨著對(duì)配電機(jī)器人研究和深入，帶電機(jī)器人正逐漸應(yīng)用于主艦的前景，2019年廣東省隨著電力調(diào)度機(jī)器人的發(fā)展，成功開(kāi)發(fā)了一種完全程序智能化的送電方式，國(guó)內(nèi)外聯(lián)合電網(wǎng)“智能調(diào)度員（AO）”系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，有效斷開(kāi)設(shè)備與系統(tǒng)的連接實(shí)現(xiàn)全過(guò)程智能安全檢查。

4.3 導(dǎo)航搜索模塊

電力智能巡檢機(jī)器人的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往在野外，在這種情況下電力智能巡檢機(jī)器人在工作過(guò)程中不可避免地會(huì)受到高壓輸電線路周圍強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響，因此有必要嚴(yán)格控制傳感器在動(dòng)力智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的使用。如今，隨著我國(guó)電力智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)用于機(jī)器人導(dǎo)航變得越來(lái)越普遍，應(yīng)用視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)后，動(dòng)力智能巡檢機(jī)器人可以進(jìn)行更廣泛的探索，更大的范圍和更高的探測(cè)精度不僅可以快速完成目標(biāo)信息的收集，還可以使設(shè)計(jì)模塊中使用的電磁傳感器優(yōu)化檢測(cè)線。

4.4 電力維護(hù)應(yīng)用

當(dāng)前，電力設(shè)備維護(hù)工作需要大量人員進(jìn)行，它們不僅效率較低，而且整體環(huán)境和氣候變得越來(lái)越復(fù)雜，實(shí)施難度也越來(lái)越大。2019年，浙江平湖電力率先利用智能機(jī)器人有效克服臺(tái)風(fēng)、雷暴和冰凍等惡劣天氣，開(kāi)展前期檢查維護(hù)工作。在有關(guān)人機(jī)交互控制的文檔中討論到如何使用電力線上的帶電螺栓機(jī)器人，這些機(jī)器人作業(yè)反饋時(shí)通過(guò)視覺(jué)和力有效地增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)工作。在研究過(guò)程中專門(mén)描述了清潔和機(jī)器人的檢測(cè)系統(tǒng)，這樣可以使帶電機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)行確保腔內(nèi)無(wú)盲點(diǎn)檢測(cè)真正實(shí)現(xiàn)。

5 維修機(jī)器人整體運(yùn)行檢查及維護(hù)升級(jí)

維修機(jī)器人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，工作狀態(tài)和姿勢(shì)對(duì)工作效果有很大的影響，因此在機(jī)器人工作時(shí)需要進(jìn)行必要的工作姿勢(shì)檢測(cè)和分析。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，機(jī)器人的工作姿勢(shì)及狀態(tài)符合科學(xué)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)確保相關(guān)任務(wù)滿足實(shí)時(shí)運(yùn)維需求。在檢測(cè)過(guò)程中機(jī)器人手臂的位置可能會(huì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)將機(jī)器人設(shè)備的中心移動(dòng)到不同的角度，必須注意確保機(jī)器人中心改變時(shí)機(jī)器人不會(huì)移動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí)一方面要保證機(jī)器人實(shí)時(shí)維修工作的穩(wěn)定性，另一方面要提高機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中的維修工作效率，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)和信息分析，進(jìn)一步保證整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定專業(yè)性。另外，基于高效節(jié)能數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，優(yōu)化作業(yè)軌跡，以使機(jī)器人作業(yè)效率得到有效提高，機(jī)器人訓(xùn)練過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)組織數(shù)據(jù)，為基于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)分析的未來(lái)作業(yè)路線設(shè)定提供數(shù)據(jù)支持。采集以智能運(yùn)維為核心，提高變電站設(shè)備實(shí)時(shí)維護(hù)中機(jī)器人的工作效率和工作時(shí)間，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)對(duì)指導(dǎo)性維護(hù)操作中的具體問(wèn)題進(jìn)行分析和關(guān)聯(lián)。并為后續(xù)改進(jìn)提供技術(shù)支持。

6 結(jié)束語(yǔ)

智能電力巡檢機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用將改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)和電力設(shè)備人工巡檢的方式和解決存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、巡檢效率低、巡檢質(zhì)量不均勻等問(wèn)題，使巡檢質(zhì)量滿意并利用信息技術(shù)共享檢驗(yàn)信息。電力智能巡檢機(jī)器人是目前電力行業(yè)應(yīng)用最廣泛的線路及電力設(shè)備巡檢工具，是智能技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品，不僅可以完成電力線路和設(shè)備的日常巡檢，還包括紅外測(cè)溫等現(xiàn)實(shí)功能和廣泛的使用環(huán)境，大大提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)質(zhì)量，補(bǔ)充了惡劣環(huán)境下的人工檢測(cè)問(wèn)題，具有廣泛的應(yīng)用可能性。