變電設備帶電檢修機器人技術應用分析

何曉春，李 明

（國網靖遠縣供電公司，甘肅 白銀 730900）

由于傳統的帶電作業一般需要以人工的方式來完成相關的技術任務，技術工人的個人素質對電力維護作業的有效性影響較大。運行和維護中存在的狹窄環境以及缺乏安全設備也進一步降低了人為因素的維護效率，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，采用融合機械、電子等先進技術的檢修機器人作為主要運維人員，將助力電力行業實現高可靠性的發展需求。

1 動力智能巡檢機器人概述

由于電力線具有多面性和廣泛性，電力線長期暴露在惡劣的環境中，電網中的輸電線路存在機械張力、材料老化和電閃絡等問題，運行安全及嚴重腐蝕和其他可能導致電源線磨損的現象。在此背景下為保證供電質量，需要對輸電線路進行巡檢，及時發現電網和電力設備運行中的隱患，電力智能巡檢機器人具有高度智能化、自動化程度，在巡線中發揮著很大的作用，可以監測電網和電力設備周圍環境的變化，消除電力在運行中電網和電力設備的隱患。電力智能巡檢機器人基本上是集機械系統、自動控制、通訊和檢測為一體的巡線設備，機械設備是電動智能巡檢機器人的核心內容，結合我國電動智能巡檢機器人的使用現狀，巡檢機器人的機械系統主要有以下要求，一是電動智能巡檢機器人巡檢機器人機械系統，使巡檢機器人在使用過程中完成滾動、跳躍和躲避動作，在特定空間位置靈活協調動作。二是電動智能巡檢機器人的機械結構具有承載能力，可以根據實際需要完成特定設備和設備的運輸和安裝，此外電力智能巡檢機器人由于結構輕方便攜帶，機器人進行帶電作業的方式如圖1所示。

圖1 機器人進行帶電作業

2 帶電機器人技術在電力系統中的應用意義

技術是電力企業實現突破的關鍵，科學技術的進步是電力行業發展的基礎，不斷開發新技術并形成完善成熟的技術開發體系，是推動電力行業升級的重要舉措，目前我國電力行業在創新技術上的應用還有很多不足，很多領域不能進行技術的擴展。所以大力推動電力技術的升級是電力企業的首要問題，電動機器人技術是電力系統發展的關鍵，其在電力系統中的應用可以進一步推動行業的發展，同時能推進各項技術的升級和業務水平的提高。首先，電動機器人通過大數據對用戶信息系統進行分析，根據用戶需求進行用戶的精準管理。其次，電動機器人可以利用大數據和強大的計算能力提升整體的服務水平，帶給客戶更好的用戶體驗；再次，電動機器人可以替代人力工作量，減少人力資源的付出，同時機器人的穩定性能夠有效減少人為因素對設備運行造成的誤差，并對維護和作業進行詳細記錄，包括歷史數據和設備的使用狀態以及設備性能和狀態。最后，通過對信息的分析，可以有效地實現各種資源和數據的整合，提高信息化管理水平，平衡資源管理與數據管理之間的協調問題，促進電力企業管理水平的提高。

3 機器人維修工作的應用解析

3.1 螺栓和引流線的維護

變電站設備定期檢修中最常見的問題就是螺栓松動或接頭過熱，采用傳統的維護操作需要停止變電站設備進行線路維護。而通過機器人技術，對變電站設備的維護工作流程進行了優化創新，一是可以利用機器人強大的隔離功能實現實時維護工作，二是比較簡單的螺栓問題，快速處理可實現空載運行，減少對變電站線路的影響，同時能夠最快速度地檢測母線側隔離開關及相關設備螺栓，自動拆卸和安裝端口下的維護工作也是如此易于處理。

3.2 氣體吹掃和除冰

近期，變電站外部設施積塵等問題頻發，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，缺乏專業的智能檢測維修設備，以致在設備的維護時需要停電作業，造成電力系統的停運，而且需要大量人力進行手工作業。智能機器人的出現，提供了新的解決方案，其中使用智能機器人執行實時維護任務，并使用絕緣氣體進行清潔和除冰以實現有效的防冰解決方案。機器人在維修工作時會攜帶高壓風機，在平臺設備的引導下運行到作業位置，并重建需要維修的工作面，使用機械臂固定操作面的頂部和底部，對絕緣體軸的有效噴涂半徑進行計算并用絕緣體噴氣裝置對準操作面進行噴氣操作。同時要保證機器人攜帶足夠的工作氣體進行噴涂作業與保證作業過程中的除冰效果，將泵放在機器人身體上讓高壓干式絕緣通過絕緣風管把氣體輸送到指定位置，達到清潔除冰的效果。為了檢測疏水性，機器人的噴槍結合視覺控制系統來提取液滴的成分，機器人在執行除冰除污任務時，一方面要保證有足夠的工作能量，另一方面要完善數據分析，了解機器人在工作狀態下的工作性能預測并及時處理，機器人對注氣情況進行必要的數據感知，了解噴射產生的力并注意可能對變電站設備產生的不利影響以及損失。

3.3 復雜的空間檢查和維護工作

為了在復雜空間內使用機器人進行變電站設備維護操作的帶電操作，需要組合測試設備來執行這些維護操作。由于機器人需要較大的工作空間以確保其任務的實用性和有效性，當機器人在有限空間內進行科學協調任務時，會調整分析現有的空間數據，環境和規劃須適應工作空間的要求。此外，如果工作環境中存在障礙物，機器人須對障礙物進行詳細的數據分析，以檢測障礙物對后續維護的影響。機器人需要旋轉部分相關結構，以便執行復雜空間內的有效維護任務。當前，隨著變電站設備的不斷發展，變電站設備呈現集中化、小型化的趨勢，既提高了設備利用效率又縮小了檢修空間。這些設備的實時維護以及其復雜的作業環境對機器人有了更高的要求，需要技術更先進、體積更小的機器人才能更高效地執行。

4 機器人技術在變電站設備在線維護中的應用

4.1 巡檢機器人軟件技術開發

在巡檢機器人的軟件開發中，應根據智能電站的實際建設要求，對巡檢機器人的軟件控制系統進行開發和設計。其中持續集成理論目前廣泛應用于軟件系統開發，因此該技術可用于巡檢機器人的軟件開發。在無線通信技術的情況下智能發電廠內有多個傳感器放置，每個傳感器設備都采用無線通信技術向智能控制模塊發送數據信息，也可以通過無線通信技術發送控制命令。所以，在關于巡檢機器人的軟件開發中，為了使巡檢機器人軟件具有更好的應用性能，必須具備與無線通信系統更好的數據通信功能，在巡檢機器人軟件持續安排部署之前對軟件代碼進行測試，合格后就需要進入下一階段，最終使巡檢機器人軟件控制系統完成開發。

4.2 調度配電的具體應用

動力傳動機器人全面采用大數據分析及人工智能等新技術，改變傳統的人工動力傳動方式，構建機器人模型智能動力傳動，可大大使傳動時間縮短，避免各種人為因素影響擴大傳動范圍，對電力調度發展具有重大意義。隨著對配電機器人研究和深入，帶電機器人正逐漸應用于主艦的前景，2019年廣東省隨著電力調度機器人的發展，成功開發了一種完全程序智能化的送電方式，國內外聯合電網“智能調度員（AO）”系統，可以實現遠程操作，有效斷開設備與系統的連接實現全過程智能安全檢查。

4.3 導航搜索模塊

電力智能巡檢機器人的作業現場往往在野外，在這種情況下電力智能巡檢機器人在工作過程中不可避免地會受到高壓輸電線路周圍強電場和磁場的影響，因此有必要嚴格控制傳感器在動力智能巡檢機器人導航系統中的使用。如今，隨著我國電力智能機器人技術的發展和應用，將視覺導航技術用于機器人導航變得越來越普遍，應用視覺導航技術后，動力智能巡檢機器人可以進行更廣泛的探索，更大的范圍和更高的探測精度不僅可以快速完成目標信息的收集，還可以使設計模塊中使用的電磁傳感器優化檢測線。

4.4 電力維護應用

當前，電力設備維護工作需要大量人員進行，它們不僅效率較低，而且整體環境和氣候變得越來越復雜，實施難度也越來越大。2019年，浙江平湖電力率先利用智能機器人有效克服臺風、雷暴和冰凍等惡劣天氣，開展前期檢查維護工作。在有關人機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器人，這些機器人作業反饋時通過視覺和力有效地增強了現場工作。在研究過程中專門描述了清潔和機器人的檢測系統，這樣可以使帶電機器人平穩運行確保腔內無盲點檢測真正實現。

5 維修機器人整體運行檢查及維護升級

維修機器人進行現場工作時，工作狀態和姿勢對工作效果有很大的影響，因此在機器人工作時需要進行必要的工作姿勢檢測和分析。在實際應用過程中，機器人的工作姿勢及狀態符合科學設定的標準，同時確保相關任務滿足實時運維需求。在檢測過程中機器人手臂的位置可能會根據運動將機器人設備的中心移動到不同的角度，必須注意確保機器人中心改變時機器人不會移動。當出現這些問題時一方面要保證機器人實時維修工作的穩定性，另一方面要提高機器人在運行過程中的維修工作效率，根據相關數據進行信息統計和信息分析，進一步保證整機運行的穩定專業性。另外，基于高效節能數據的大數據技術，優化作業軌跡，以使機器人作業效率得到有效提高，機器人訓練過程數據，通過組織數據，為基于機器人運動軌跡數據分析的未來作業路線設定提供數據支持。采集以智能運維為核心，提高變電站設備實時維護中機器人的工作效率和工作時間，運用科學技術對指導性維護操作中的具體問題進行分析和關聯。并為后續改進提供技術支持。

6 結束語

智能電力巡檢機器人的出現和應用將改變傳統電力系統對電網和電力設備人工巡檢的方式和解決存在的勞動強度大、巡檢效率低、巡檢質量不均勻等問題，使巡檢質量滿意并利用信息技術共享檢驗信息。電力智能巡檢機器人是目前電力行業應用最廣泛的線路及電力設備巡檢工具，是智能技術與信息技術相結合的產品，不僅可以完成電力線路和設備的日常巡檢，還包括紅外測溫等現實功能和廣泛的使用環境，大大提高了檢測效率和檢測質量，補充了惡劣環境下的人工檢測問題，具有廣泛的應用可能性。