变电设备带电检修机器人技术应用分析

何晓春，李 明

（国网靖远县供电公司，甘肃 白银 730900）

由于传统的带电作业一般需要以人工的方式来完成相关的技术任务，技术工人的个人素质对电力维护作业的有效性影响较大。运行和维护中存在的狭窄环境以及缺乏安全设备也进一步降低了人为因素的维护效率，特别是与其他类型的操作相比，操作的难度和安全性是重要的方面，采用融合机械、电子等先进技术的检修机器人作为主要运维人员，将助力电力行业实现高可靠性的发展需求。

1 动力智能巡检机器人概述

由于电力线具有多面性和广泛性，电力线长期暴露在恶劣的环境中，电网中的输电线路存在机械张力、材料老化和电闪络等问题，运行安全及严重腐蚀和其他可能导致电源线磨损的现象。在此背景下为保证供电质量，需要对输电线路进行巡检，及时发现电网和电力设备运行中的隐患，电力智能巡检机器人具有高度智能化、自动化程度，在巡线中发挥着很大的作用，可以监测电网和电力设备周围环境的变化，消除电力在运行中电网和电力设备的隐患。电力智能巡检机器人基本上是集机械系统、自动控制、通讯和检测为一体的巡线设备，机械设备是电动智能巡检机器人的核心内容，结合我国电动智能巡检机器人的使用现状，巡检机器人的机械系统主要有以下要求，一是电动智能巡检机器人巡检机器人机械系统，使巡检机器人在使用过程中完成滚动、跳跃和躲避动作，在特定空间位置灵活协调动作。二是电动智能巡检机器人的机械结构具有承载能力，可以根据实际需要完成特定设备和设备的运输和安装，此外电力智能巡检机器人由于结构轻方便携带，机器人进行带电作业的方式如图1所示。

图1 机器人进行带电作业

2 带电机器人技术在电力系统中的应用意义

技术是电力企业实现突破的关键，科学技术的进步是电力行业发展的基础，不断开发新技术并形成完善成熟的技术开发体系，是推动电力行业升级的重要举措，目前我国电力行业在创新技术上的应用还有很多不足，很多领域不能进行技术的扩展。所以大力推动电力技术的升级是电力企业的首要问题，电动机器人技术是电力系统发展的关键，其在电力系统中的应用可以进一步推动行业的发展，同时能推进各项技术的升级和业务水平的提高。首先，电动机器人通过大数据对用户信息系统进行分析，根据用户需求进行用户的精准管理。其次，电动机器人可以利用大数据和强大的计算能力提升整体的服务水平，带给客户更好的用户体验；再次，电动机器人可以替代人力工作量，减少人力资源的付出，同时机器人的稳定性能够有效减少人为因素对设备运行造成的误差，并对维护和作业进行详细记录，包括历史数据和设备的使用状态以及设备性能和状态。最后，通过对信息的分析，可以有效地实现各种资源和数据的整合，提高信息化管理水平，平衡资源管理与数据管理之间的协调问题，促进电力企业管理水平的提高。

3 机器人维修工作的应用解析

3.1 螺栓和引流线的维护

变电站设备定期检修中最常见的问题就是螺栓松动或接头过热，采用传统的维护操作需要停止变电站设备进行线路维护。而通过机器人技术，对变电站设备的维护工作流程进行了优化创新，一是可以利用机器人强大的隔离功能实现实时维护工作，二是比较简单的螺栓问题，快速处理可实现空载运行，减少对变电站线路的影响，同时能够最快速度地检测母线侧隔离开关及相关设备螺栓，自动拆卸和安装端口下的维护工作也是如此易于处理。

3.2 气体吹扫和除冰

近期，变电站外部设施积尘等问题频发，尤其是冬季受冻雨影响，冰层覆盖线路，有着很大的安全隐患。同时，缺乏专业的智能检测维修设备，以致在设备的维护时需要停电作业，造成电力系统的停运，而且需要大量人力进行手工作业。智能机器人的出现，提供了新的解决方案，其中使用智能机器人执行实时维护任务，并使用绝缘气体进行清洁和除冰以实现有效的防冰解决方案。机器人在维修工作时会携带高压风机，在平台设备的引导下运行到作业位置，并重建需要维修的工作面，使用机械臂固定操作面的顶部和底部，对绝缘体轴的有效喷涂半径进行计算并用绝缘体喷气装置对准操作面进行喷气操作。同时要保证机器人携带足够的工作气体进行喷涂作业与保证作业过程中的除冰效果，将泵放在机器人身体上让高压干式绝缘通过绝缘风管把气体输送到指定位置，达到清洁除冰的效果。为了检测疏水性，机器人的喷枪结合视觉控制系统来提取液滴的成分，机器人在执行除冰除污任务时，一方面要保证有足够的工作能量，另一方面要完善数据分析，了解机器人在工作状态下的工作性能预测并及时处理，机器人对注气情况进行必要的数据感知，了解喷射产生的力并注意可能对变电站设备产生的不利影响以及损失。

3.3 复杂的空间检查和维护工作

为了在复杂空间内使用机器人进行变电站设备维护操作的带电操作，需要组合测试设备来执行这些维护操作。由于机器人需要较大的工作空间以确保其任务的实用性和有效性，当机器人在有限空间内进行科学协调任务时，会调整分析现有的空间数据，环境和规划须适应工作空间的要求。此外，如果工作环境中存在障碍物，机器人须对障碍物进行详细的数据分析，以检测障碍物对后续维护的影响。机器人需要旋转部分相关结构，以便执行复杂空间内的有效维护任务。当前，随着变电站设备的不断发展，变电站设备呈现集中化、小型化的趋势，既提高了设备利用效率又缩小了检修空间。这些设备的实时维护以及其复杂的作业环境对机器人有了更高的要求，需要技术更先进、体积更小的机器人才能更高效地执行。

4 机器人技术在变电站设备在线维护中的应用

4.1 巡检机器人软件技术开发

在巡检机器人的软件开发中，应根据智能电站的实际建设要求，对巡检机器人的软件控制系统进行开发和设计。其中持续集成理论目前广泛应用于软件系统开发，因此该技术可用于巡检机器人的软件开发。在无线通信技术的情况下智能发电厂内有多个传感器放置，每个传感器设备都采用无线通信技术向智能控制模块发送数据信息，也可以通过无线通信技术发送控制命令。所以，在关于巡检机器人的软件开发中，为了使巡检机器人软件具有更好的应用性能，必须具备与无线通信系统更好的数据通信功能，在巡检机器人软件持续安排部署之前对软件代码进行测试，合格后就需要进入下一阶段，最终使巡检机器人软件控制系统完成开发。

4.2 调度配电的具体应用

动力传动机器人全面采用大数据分析及人工智能等新技术，改变传统的人工动力传动方式，构建机器人模型智能动力传动，可大大使传动时间缩短，避免各种人为因素影响扩大传动范围，对电力调度发展具有重大意义。随着对配电机器人研究和深入，带电机器人正逐渐应用于主舰的前景，2019年广东省随着电力调度机器人的发展，成功开发了一种完全程序智能化的送电方式，国内外联合电网“智能调度员（AO）”系统，可以实现远程操作，有效断开设备与系统的连接实现全过程智能安全检查。

4.3 导航搜索模块

电力智能巡检机器人的作业现场往往在野外，在这种情况下电力智能巡检机器人在工作过程中不可避免地会受到高压输电线路周围强电场和磁场的影响，因此有必要严格控制传感器在动力智能巡检机器人导航系统中的使用。如今，随着我国电力智能机器人技术的发展和应用，将视觉导航技术用于机器人导航变得越来越普遍，应用视觉导航技术后，动力智能巡检机器人可以进行更广泛的探索，更大的范围和更高的探测精度不仅可以快速完成目标信息的收集，还可以使设计模块中使用的电磁传感器优化检测线。

4.4 电力维护应用

当前，电力设备维护工作需要大量人员进行，它们不仅效率较低，而且整体环境和气候变得越来越复杂，实施难度也越来越大。2019年，浙江平湖电力率先利用智能机器人有效克服台风、雷暴和冰冻等恶劣天气，开展前期检查维护工作。在有关人机交互控制的文档中讨论到如何使用电力线上的带电螺栓机器人，这些机器人作业反馈时通过视觉和力有效地增强了现场工作。在研究过程中专门描述了清洁和机器人的检测系统，这样可以使带电机器人平稳运行确保腔内无盲点检测真正实现。

5 维修机器人整体运行检查及维护升级

维修机器人进行现场工作时，工作状态和姿势对工作效果有很大的影响，因此在机器人工作时需要进行必要的工作姿势检测和分析。在实际应用过程中，机器人的工作姿势及状态符合科学设定的标准，同时确保相关任务满足实时运维需求。在检测过程中机器人手臂的位置可能会根据运动将机器人设备的中心移动到不同的角度，必须注意确保机器人中心改变时机器人不会移动。当出现这些问题时一方面要保证机器人实时维修工作的稳定性，另一方面要提高机器人在运行过程中的维修工作效率，根据相关数据进行信息统计和信息分析，进一步保证整机运行的稳定专业性。另外，基于高效节能数据的大数据技术，优化作业轨迹，以使机器人作业效率得到有效提高，机器人训练过程数据，通过组织数据，为基于机器人运动轨迹数据分析的未来作业路线设定提供数据支持。采集以智能运维为核心，提高变电站设备实时维护中机器人的工作效率和工作时间，运用科学技术对指导性维护操作中的具体问题进行分析和关联。并为后续改进提供技术支持。

6 结束语

智能电力巡检机器人的出现和应用将改变传统电力系统对电网和电力设备人工巡检的方式和解决存在的劳动强度大、巡检效率低、巡检质量不均匀等问题，使巡检质量满意并利用信息技术共享检验信息。电力智能巡检机器人是目前电力行业应用最广泛的线路及电力设备巡检工具，是智能技术与信息技术相结合的产品，不仅可以完成电力线路和设备的日常巡检，还包括红外测温等现实功能和广泛的使用环境，大大提高了检测效率和检测质量，补充了恶劣环境下的人工检测问题，具有广泛的应用可能性。