變電設備帶電檢修機器人技術應用分析

叢方舟 國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司

對于變電設備檢修工作來說，帶電作業是非常重要的一項手段，它在保證供電可靠度，減少停電損失方面具有極大促進效果。然而在常規人為檢修過程中，往往會因為站內作業空間過小，安全裝備不完善等原因給其人身安全帶來嚴重威脅，再加上有些企業嚴格限制帶電作業頻次，在一定程度上增加了停電檢修次數，給供電及企業效益帶來了極大影響。在人工智能等相關技術的快速發展下，專門的帶電檢修機器人應運而生，成為了當下電網發展當中的一項重要內容，因此對其相關技術應用進行分析具有極大現實意義。

一、檢修工作內容

（一）掃塵與除冰

對于變電設備而言，在長期運行過程中難免會出現污垢積聚等現象，尤其在冬季還可能會因為雨雪天氣等導致線路被冰層覆蓋，由此影響設備安全運行。針對這類問題，常規方式基本都需要進行停電進行人工清掃以及冰層錘敲。但在應用機器人之后，則能直接開展帶電作業，通過絕緣子氣實施清掃與冰層清理工作。實際操作時，直接由該機器人攜帶專門的高壓吹氣裝置，通過設備操作使其達到指定位置，然后對相應的位置實施建立三維模型，在計算機技術的作用下將絕緣子軸心的噴射半徑確定出來，再應用機器臂把作業面固定好，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行清潔和除冰。二是在除冰除塵器時，要重點對結污機結冰狀況進行分析，從而更加全面地預測機器人作業成效；同時對噴氣狀況開展數據檢測，明確整個過程中產生的作用力，避免器給設備表面帶來沖擊損害，由此埋下嚴重的安全隱患。

（二）螺栓與引流線作業

對于變電設備而言，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行停電處理。機器人的出現，則能直接改變傳統的檢修流程，一方面可以直接通過機器人本身的絕緣能力，實現帶電檢修；另一方面對于較為簡單的螺栓問題或者引流線問題，都可以迅速進行處理，并能實現零荷載操作，減少給線路及設備帶來的影響[2]。在整個操作過程中，技術人員并不需要全程對其進行監管，而是直接通過專門的控制系統對其操作界面進行必要調整及管理，很多操作機器人基本都可以獨立完成。針對設備接頭過熱的問題，實際檢修時，只需要將機器人直接帶入指定區域，然后利用三維重力操作設備對操作空間進行判定，再通過視覺系統對機器人的操作臂進行控制和調整，及時把存在安全問題的構件拆除下來，并把整個操作過程的記錄內容上傳到專門的控制中心，由專業人員對整體操作內容進行檢查和評估，避免機器人因為操作失誤而引發其他問題。圖1中為機器人自主進行帶電檢修操作。

圖1 機器人帶電檢修操作現場

（三）復雜環境下的檢修

在利用機器人對復雜空間當中的變電設備開展帶電檢修時，還需要應用專門的檢測設備開展工作，但因為機器人實際操作時需要絕對的作業空間，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據實施科學分析，并及時調整作業方案或環境，從而更好地進行作業空間適應。同時，倘若環境當中存在一定障礙物，機器人還應先對其相關參數進行詳細分析，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，有時候需要對機器人的相關結構進行旋轉才能保證在復雜空間之中開展工作。在當前變電設備的進步和發展下，整體呈現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該選用小型的機器人，去應對更加復雜的環境，實施高效化的檢修操作。

二、機器人設計

（一）總體設計

通常這類機器人的總體構件，主要包含了上下平臺兩部分，其中商平臺當中主要涵蓋了機械臂、主要控制、傳感、監控、電源等重要系統；下平臺則主要有地面監視和控制系統。對這兩者實施科學設計，能確保機器人自身的作用發揮到最大。在當前5G網絡通信的不斷發展下，機器人還能和其他系統相互連接，實現數據實時精準傳輸，再把機械臂作為操作設備，在主控系統當中開展檢修作業。

（二）關鍵位置設計

一是等電位作業上平臺。在該平臺上常見的相關設備主要有機械臂、電流系統、控制器等，具體在設計時必須以機械臂的實際運動路徑為核心，根據整體操作流程，使機械臂實現精準平穩運動。另外還需對所有設備實施合理化布局，確保機器人在實施檢修操作時，能發揮出最大效果，并減少其他設備給整體操作流程帶來的不良影響。在設計時還應特別考慮機械臂本身的局限性，使整個工作平臺結構始終保持基本的緊湊性，給實際操作留出充足的空間，以達到相關需求。

二是智能化載體。在實施帶電檢修時，應使機器人能在整個變電站當中實現自由化移動，并根據平臺本身絕緣性和升降效果設計出適合應用在復雜作業空間當中的智能化載體，確保實際應用時，能保證操作過程的靈活性，且不會給變電站的正常運行帶來不良影響[4]。當下對于智能化載體來說當前主要有兩種趨勢，一是設計具有集合性質的載體；二是具有拆分性質的載體。這兩類載體對于維修操作環境的需求有很大差異，所以在設計標準方面可能會有所不同。但不管其使用何種載體，都需要其可以給機器人帶淚充分的空間進行移動，更要能夠確保平臺的上升空間可以達到基本的檢修需求。由于這類載體本身需要具有相應的絕緣性，所以在開展維修作業的時候，并不會給設備帶來不必要的損害與影響。

三、機器人未來的發展改進

在實施帶電作業時，機器人的操作姿態和姿勢都會給其工作成效帶來相應的作用及影響，所以在實際工作過程中，必須對其姿勢進行詳細分析和檢測，以保證其完全和設定的標準相符合，同時滿足實際的檢修需求。實際測試時，受到機械臂需及時調整位置的影響，可能會使得整個機器人的重心產生偏移現象，所以應確保重心無論如何移動都不會出現跌倒或傾覆的問題，一是應該要盡可能保證整個操作過程的穩定性，二是要盡可能提升檢修效率。并以實際數據統計分析結果為準，對其操作的專業性進行夯實。此外，還需專門對機器人的運行軌跡進行詳細分析，給其實際作業線路的優化帶來充分的數據支撐，盡可能減少能源消耗，并對操作軌跡進行深入優化，盡可能提升工作效率。通過綜合機器人操作當中的所有數據信息，以大數據基礎為核心，將智能化操作作為基礎，盡可能提升整個帶電檢修的效率和時間，并在先進技術的指引之下，實現對目前機器人操作流程的優化和改良，通過詳細的數據整理與分析，給未來工作的改進提供必要的數據支撐，創建出效率更高、操作更為靈活的機器人。

四、結束語

總的來說，為確保帶電檢修效率和檢修操作的安全性，直接應用專門的機器人開展工作具有極大現實意義。當前，關于這類機器人的研究已經取得了一定成效，基本上能代替人工完成一些較為典型的檢修項目。相信未來在技術的不斷創新發展下，在安全性、自動化、操作流程、檢修姿態檢驗等方面還會有更加良好的發展前景。