高壓電網(wǎng)巡檢機(jī)器人研究及應(yīng)用綜述*

邵紅楊 李佳 王寧

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津 300222

引言

目前，人工巡檢、多點(diǎn)固定監(jiān)視和直升機(jī)巡檢作為變電站和電力線路主要的巡檢方式之一。對于人工巡檢進(jìn)行分析，其費(fèi)用方面，相對來說不是很高，但是有著較高的工作強(qiáng)度，而且難以為其巡檢的準(zhǔn)確性和可靠性提供重要的保障，在實(shí)際巡檢的過程中，很容易存在一定的盲區(qū)。對于多點(diǎn)固定監(jiān)視進(jìn)行分析，主要指的是將相關(guān)的監(jiān)視器設(shè)備安裝在變電站內(nèi)，并觀測變電站各方面的情況。此方法在運(yùn)行的過程中，會產(chǎn)生一定的費(fèi)用，而且運(yùn)輸時主要針對的是圖像，在巡檢的過程中，也存在盲區(qū)。對于直升機(jī)巡檢進(jìn)行分析，主要就是在電線路上空，各種設(shè)備的直升機(jī)開展相應(yīng)的巡檢工作，此方式很容易受到天氣的影響，而且費(fèi)用較高。為此，在高壓電網(wǎng)巡檢的過程中，通過移動機(jī)器人，從某種程度上來看，不僅節(jié)省成本，而且避免巡檢出現(xiàn)盲區(qū)的現(xiàn)象。為此，文本深入研究了高壓電網(wǎng)巡檢機(jī)器人應(yīng)用。

1 架空高壓線路巡檢機(jī)器人

加拿大經(jīng)多次研究經(jīng)過多年將其架空線路巡檢機(jī)器人研究出來，對于此機(jī)器人進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，針對防震錘可進(jìn)行越障。而且在第三代樣機(jī)下，其實(shí)際測試中，此機(jī)器人已經(jīng)通過。從這種架空高壓線路巡檢機(jī)器人的角度上來看，其行走的過程中，離不開導(dǎo)線，而且在障礙物上，此機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)滾動[1]。其中兩個驅(qū)動橡膠輪的車輪部分和框架的中心結(jié)構(gòu)為此機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)。對于此結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，主要的優(yōu)勢為針對障礙物尺寸和距離等問題不存在一定的局限性，針對各種障礙物能夠更好地適應(yīng)。未來可以朝著高壓線路方向發(fā)展。

我國的自動化學(xué)院也將其高壓導(dǎo)線巡檢機(jī)器人實(shí)驗室樣機(jī)研制出來。對于此機(jī)器人進(jìn)行分析，在地線上，可充分進(jìn)行運(yùn)行，而且從此機(jī)器人這兩個手臂的角度上來看，其特點(diǎn)為伸縮、轉(zhuǎn)動和水平移動。并將滾輪安裝在手臂上，手爪可保持松開或者是抓緊的狀態(tài)[2]。

針對架空高壓輸電路進(jìn)行分析，目前，機(jī)械學(xué)院也將其此線路的單導(dǎo)線自主巡線機(jī)器人、多分裂自主巡線機(jī)器人和沿架空地線自主巡線機(jī)器人已經(jīng)研制出來。其中，從單導(dǎo)線自主巡線機(jī)器人和多分裂導(dǎo)線自主巡線機(jī)器人角度上來看，針對桿塔而言，不管是直線的還是耐張的，都可跨越出去。而且這三種機(jī)型在系統(tǒng)上，其結(jié)構(gòu)有著相同之處和不同之處。其中不同之處是對于移動環(huán)境來說，這三種機(jī)型適應(yīng)環(huán)境都不一樣，進(jìn)而在機(jī)器人的環(huán)境識別和運(yùn)動控制上，也是不同的。

自主巡線機(jī)器人在實(shí)際作業(yè)的過程中，主要作業(yè)的內(nèi)容有兩個方面，分別為自主移動和自主巡檢。對于自主移動作業(yè)進(jìn)行分析，識別檢測障礙物和規(guī)劃自主運(yùn)動以及避碰等是主要的工作內(nèi)容。對于自主巡檢作業(yè)進(jìn)行分析，巡檢巡視輸電線路的導(dǎo)線、金具和桿塔等是主要的工作內(nèi)容。而且巡線機(jī)器人本體、地面遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置和后臺分析管理軟件系統(tǒng)作為這三種機(jī)型的主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。首先，巡線機(jī)器人本體。從巡線機(jī)器人本體的角度上來看，從功能結(jié)構(gòu)入手可分為以下功能子系統(tǒng)，分別為移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)、環(huán)境檢測識別系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、電源和管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。對于移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，此機(jī)構(gòu)主要有由兩個部分組成，分別為連桿機(jī)構(gòu)和手部夾持機(jī)構(gòu)。而且如果直線路上，沒有相應(yīng)的障礙物，可實(shí)現(xiàn)爬行，在實(shí)際爬行的過程中，主要就是在引流線上，能夠?qū)⑵涓鞣N各樣的障礙物跨越出去。對于環(huán)境檢測識別系統(tǒng)進(jìn)行分析，此組成結(jié)構(gòu)有GPS -GIS和多電磁傳感器。其中，通過GPS -GIS能夠更好地檢測輸電線路，將其當(dāng)前機(jī)器人的位置確定下來。通過多電磁傳感器可以識別出障礙物。對于巡檢系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以掃描并成像線路和機(jī)械故障。對于電源和管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，針對電能能夠起到補(bǔ)充的作用，并監(jiān)控機(jī)器人的電源。對于遠(yuǎn)程無線通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，此組成的結(jié)構(gòu)有數(shù)據(jù)無線收和無線發(fā)射裝置，通過地面遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，將其圖像無線傳輸構(gòu)成出來。然后，地面遠(yuǎn)程裝置。此裝置的組成結(jié)構(gòu)有數(shù)據(jù)發(fā)裝置和遙控器以及電源等等。針對機(jī)器人的相關(guān)狀態(tài)信息可進(jìn)行接收，并將其巡檢數(shù)據(jù)保存起來。

2 地下電纜巡檢機(jī)器人

對于地下電纜檢測機(jī)器人進(jìn)行分析，主要華盛頓大學(xué)成功研發(fā)出來。此機(jī)器人的外形相對來說比較長，就好比是火車，在行進(jìn)的過程中，離不開電纜，前進(jìn)時，輪子能夠起到一定的依靠作用，而且此形狀像漏斗似得，“穩(wěn)定臂”能夠達(dá)到平衡的作用。從地下電纜檢測機(jī)器人的角度上來看，針對電纜內(nèi)部電火花可以開展相應(yīng)的探測工作，在實(shí)際探測的過程中，主要通過的是有聲探測器，將其探測出的電纜的溫度，通過紅外線傳感器運(yùn)輸在電腦中，而且在前置相機(jī)下，便于為操作人員提供前方的情況，從操作人員的角度上來看，針對機(jī)器人能夠起到一定的幫助作用，有效將其危險的地方避開。

3 變電站巡檢機(jī)器人

針對變電站巡檢機(jī)器人來說，山東電力研究院進(jìn)行了深入研究，而且經(jīng)過了三代才將其研究成功。其中對于第三代變電站巡檢機(jī)器人進(jìn)行分析，在以上兩代機(jī)器人已有功能為，將其電源管理模塊、雙向語言功能、設(shè)備歷史溫度曲線分析功能添加其中，并對超聲傳感器更換掉，運(yùn)用了激光傳感器，針對充電機(jī)構(gòu)又開展相應(yīng)的設(shè)計工作，與前兩代機(jī)器人相比，其性能方面，穩(wěn)定性和可靠性要高。

4 結(jié)束語

總而言之，對于高壓電網(wǎng)工作進(jìn)行分析，通過巡檢機(jī)器人開展此項工作，從某種程度上來看，是一種技術(shù)手段。基于此，在實(shí)際工作的過程中，可充分應(yīng)用此機(jī)器人，通常情況下，此機(jī)器人有架空高壓線路巡檢機(jī)器人、地下電纜巡檢機(jī)器人、變電站巡檢機(jī)器人，使得此工作的效果的效果獲得提高。