帶電作業智能新技術及其應用現狀

張世強

摘要：使用帶電作業機器人在現代電力領域當中是一種十分常見的電力系統運維處理措施，在某種角度上，帶電作業機器人能夠完美的代替人工，不但為人員工作提供安全保障，還可以提高工作效率。在實際中，由于現代電力系統設計的線路復雜性較強，所以會要求帶電作業機器人的絕緣性能達到更高的水平;為了提高絕緣性能，針對其絕緣技術進行了分析。

關鍵詞：電力系統;復雜線路環境;帶電作業機器人;絕緣技術

中圖分類號：TP242? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

1 引言

帶電作業，簡單來說，主要是指檢測電網設備，檢修及設備改造的有效方法，帶電作業操作是確保有關電力系統安全穩定運行的主要技術策略。目前，我國特高壓和超高壓交直流輸電工程在加快建設及運營，在這些狀況下，帶電作業研究也受到高度重視及快速發展。近年來，隨著新設備及新技術的快速發展，帶電作業關鍵技術發展速度相當快，這樣使得我國帶電作業發展前景十分廣闊。

2 配電線路帶電作業

就現階段的情況來講，能夠將配電線路帶電作業方式劃分成三種：一是機械臂作業方法，二是絕緣手套作業方法，三是絕緣桿作業方法。各個國家采用的帶電方式是存在差異的，在美國看來，采用絕緣手套方法是相當舒適的，也方便推廣和應用。日本東京很多企業經常采用的方法是綜合不停電作業方法和絕緣桿法，而這些企業選擇這樣做的主要目的是帶電作業機械臂投入力度很大、經濟效益較低，當前已經不再研發帶電作業機械臂。近年來，我國也開始普遍實行配電線路帶電作業，每年都會進行很多次10kV配電帶電作業。與10kV配電線路相比，20kV線路輸送半徑相當大，而且消耗很小，因而適用于一些用電負荷很大的區域。我國開展的20kV配電線路帶電作業技術內容通常包括間隙放電規律特性、操作規章流程及絕緣工具技術參數等。必須要結合作業現場的主要特征來合理制定具有代表性作業項目的指導書。此外，低電位現場作業人員和帶電導體的間距與等電位作業人員和接地構件的間距不能小于10m，只有這樣才可以保證帶電作業具備較強的安全性。

3 帶電作業機器人絕緣性分析

（1）一般情況下，在電力領域中所采用的帶電作業機器人為機械臂，根據普遍應用結果來看，其在實際應用中具有精度高、實時性強、持重大、穩定性良好等優勢，并且通過機械臂，可以避免人工直接進入危險環境，以致其應用價值較高。帶電作業機器人的運作不但與機械動能有關聯，還與其絕緣性能有關，因為帶電作業機器人本身就是電力啟動的設備，并且在材質上也多為金屬材質，當絕緣性能不足，就會導致機器人出現漏電、導電等問題，使其無法進行作業。（2）因絕緣性能對帶電作業機器人的重要意義，所以其絕緣性能受到了相關領域的高度重視，在不斷的研發之下，出現了許多不同型號、絕緣性能不等的機器人，例如第二代高壓機器人等。在此項技術的發展下，使帶電作業機器人在電力領域的應用深度得到了進步;但現代電力線路環境十分復雜，其中有部分復雜環境對于機器人絕緣性能有著更高的要求，因此有必要對此進行研究，提高帶電作業機器人的應用價值與深度。

4 帶電作業的主要發展方向及研究方向

4.1 帶電作業機器人

在普遍的設計中，帶電作業機器人的絕緣系統主要由5個部分組成，即絕緣斗臂車、帶電作業控制平臺、主從操作液壓機械臂、絕緣遮蔽罩、光纖鏈接。以下將對此5個部分逐一進行分析。（1）絕緣斗臂車。針對部分架空線路或者復雜線路環境，通過絕緣斗臂車可以將機械臂、控制端、控制人員送至準確的位置。（2）帶電作業控制平臺。帶電作業控制平臺即控制端，在此平臺當中，控制人員可以進行兩類操作，即觀察機器人運作狀態與電力維修點的狀態，控制機械臂運作，此平臺是機器人作業系統中的核心。（3）主從操作液壓機械臂。主從操作液壓機械臂是一種常見的帶電作業機器人，原理在于液壓升降，其行為受控制端約束。通過控制端的操縱行為，其內部液壓會產生升降，當液壓上升機器人的高度會提高，當液壓下降則高度下降。（4）絕緣遮蔽罩。絕緣遮蔽罩是覆蓋機器人整體的一種絕緣防護措施，主要功能是為了進一步隔絕電源與接地端，避免發生電力安全事故。（5）光纖鏈接。因為系統設計需求，在機器人整體系統當中，部分功能需要進行數據傳輸，所以此類功能需要通過光纖進行連接。

4.2 帶電檢測定位技術

（1）超聲波定位技術。超聲波定位技術是根據超聲波信號之間的時間差來定位。使用超聲波定位技術時，把固定在變壓器外殼上的一個傳感器當作參考點，依次測試得到放電信號傳到另一個傳感器和參考傳感器的時間差，把這個時差利用方程式求解，就可以求出局部放電的區域，這種方法被稱為雙曲面計算法。時間差、算法和等值聲速直接影響著超聲波定位技術的準確性。（2）超高頻檢測定位法。電力變壓器局部放電的時候會產生超高頻電磁信號，工作人員可以利用超高頻電磁信號強大的抗干擾性，迅速確定局部放電位置，但是金屬會阻礙超高頻電磁信號的穿透，并且遵循幾何繞射定律，電力變壓器內復雜的結構，導致超高頻電磁信號不斷改變傳播，所以一定要清楚的了解造成影響的因素，以保證能對局部放電位置準確定位。（3）局部放電檢測聯合定位法。在定位局部放電位置時，如果使用某一種技術來定位，由于影響因素很多，致使不能準確定位。因此，可以把幾種定位技術聯合起來使用，比如超高頻與超聲波聯合定位方法，超高頻與光學定位聯合定位，確保定位的準確性。

4.3 變電設備的帶電清洗作業及帶電檢修

對于變電站設備緊密及縫隙緊湊的特征，必須要進一步深入研究專門使用的絕緣斗臂車。根據變電帶電作業項目，對操作導則及作業方式進行研究。對于一些帶電檢修項目，應當采取操作工具和絕緣平臺進行有機結合的方式完成作業，對于相對復雜的作業項目，也可以采取等電位作業方式。需要重視新技術對換流站及變電站帶電檢修中的應用。就帶電清洗來講，必須要在全面分析站內絕緣設備積污特性的前提下，對站內設備帶電清洗技術加大研究，尤其是特高壓和超高壓直流設備的帶電清掃技術，主要包括制定有關的安全技術標準及研究智能化自動帶電清洗裝置等，以更好地促進變電站帶電清洗技術的廣泛應用。

5 結束語

綜上所述，就帶電作業關鍵技術研究來講，當前仍舊有許多有待完善的情況，想要確保帶電作業項目正常開展，有關工作人員和現場操作工人必須要一起探討，這樣才可以真正實現理論和實踐相結合，才可以更好地解決帶電作業關鍵技術問題。城市的法和電力使用有著密切聯系，必須要保證帶電作業的標準化，提高城市帶電作業的專業性，這樣才可以推動城市健康穩定發展。

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