電力機(jī)器人技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

許繼電源有限公司 石 偉 盧高慶 袁順剛

電力機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)相對(duì)比較新的技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)合了應(yīng)用工程、制造工程以及知識(shí)工程，進(jìn)而不斷在電力系統(tǒng)應(yīng)用中提高其安全穩(wěn)定運(yùn)行，改變著人們的生活。自1959年美國(guó)科學(xué)家恩格伯格制造出了全球首臺(tái)機(jī)器人以來，也將機(jī)器人制造推向了至高點(diǎn)。我國(guó)在《中國(guó)制造2025》文件中首次將機(jī)器人技術(shù)作為我國(guó)各項(xiàng)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，并將著力推進(jìn)機(jī)器人的快速健康發(fā)展以及全力打造機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)常態(tài)化作為發(fā)展的終極目標(biāo)。直至2018年我國(guó)第一個(gè)電力企業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)編寫工作正式啟動(dòng)，這也標(biāo)志著我國(guó)電力行業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域取得了一個(gè)重大突破。并在后期的發(fā)展中依靠國(guó)家給予的相關(guān)政策和文件不斷推動(dòng)著電力機(jī)器人的發(fā)展和在電力企業(yè)中的廣泛應(yīng)用。

1 電力機(jī)器人概述及應(yīng)用意義

1.1 電力機(jī)器人概述

電力機(jī)器人在電力系統(tǒng)中應(yīng)用能克服傳統(tǒng)人工不能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境以及多場(chǎng)景操作的要求，進(jìn)而持續(xù)保持著電力系統(tǒng)設(shè)備一直處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而在電力系統(tǒng)的巡視、檢修以及維護(hù)中不斷提高其運(yùn)維效率和水平，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為三方面。

不受環(huán)境因素影響。電力機(jī)器人在對(duì)電力系統(tǒng)的巡視和檢修工作中不會(huì)受到客觀環(huán)境條件和人為因素的影響，即便是處于惡劣的氣候、地理?xiàng)l件下也能有效克服環(huán)境因素影響，按照既定的巡視路線開展相關(guān)的運(yùn)維工作，針對(duì)發(fā)電、輸電以及配電過程也能不受時(shí)間和空間的限制，客觀、全面對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行評(píng)估，做到巡視的精準(zhǔn)性，確保電力設(shè)備處于正常運(yùn)作狀態(tài)。

有效實(shí)現(xiàn)高危作業(yè)。針對(duì)電力系統(tǒng)中存在的一些高危作業(yè)，可有效借助電力機(jī)器人代替人工進(jìn)行，這樣不僅能有效保障工作人員的安全，還能實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的正常運(yùn)行。例如對(duì)火電蒸汽管道泄漏的檢查、核電反應(yīng)堆檢查、高壓輸電線檢查等這些高危環(huán)境下，如果單純依靠人工不僅將耗費(fèi)大量的財(cái)力和物力，還會(huì)給工作人員的人身安全造成威脅[1]。而電力機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用不僅能有效規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，還能減少人力、物力資源的投入，保障檢查工作的精準(zhǔn)度，避免人員檢查工作中出現(xiàn)疏忽的情況。

集多功能集成一體。電力機(jī)器人技術(shù)中將圖像、聲音識(shí)別功能，紅外線、可見光檢查以及激光測(cè)振等多種功能集為一體，通過對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行巡檢和檢查，并將檢查結(jié)果上傳至管理系統(tǒng)，進(jìn)而有效判斷整個(gè)電路測(cè)試情況，不僅提高了巡檢質(zhì)量和效果，還有效解決了在這個(gè)過程中巡檢質(zhì)量受運(yùn)維人員水平影響的問題，進(jìn)而規(guī)避設(shè)備檢查過程中出現(xiàn)的誤判、錯(cuò)判問題。

1.2 電力機(jī)器人技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的意義

隨著電力企業(yè)的不斷發(fā)展，其各項(xiàng)工作在運(yùn)轉(zhuǎn)中也表現(xiàn)出問題頻發(fā)，這也使得電力企業(yè)在管理方面的質(zhì)量受到影響。傳統(tǒng)電力企業(yè)在管理工作中主要強(qiáng)調(diào)對(duì)人員工作安排和執(zhí)行的管理和優(yōu)化，但在信息與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，新的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化逐步應(yīng)用到電力企業(yè)中，這也不斷克服了電力企業(yè)在管理中的弊端。通常來說，電力企業(yè)管理由于人員的不穩(wěn)定也呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)性，進(jìn)而影響電力企業(yè)各項(xiàng)工作和業(yè)務(wù)的開展，給電力企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展帶來極大的阻礙作用。因此，將電力機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到電力企業(yè)中，不僅能有效提升其服務(wù)水平，還有利于其發(fā)展探索出更加新型、高效的服務(wù)模式，有效強(qiáng)化了電力企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升及推動(dòng)其可持續(xù)發(fā)展。

有利于創(chuàng)新電力企業(yè)管理方式。電力企業(yè)的發(fā)展水平主要取決于其業(yè)務(wù)開展能力，其中也依賴于內(nèi)部管理水平。作為國(guó)有資產(chǎn)的一部分，電力企業(yè)在管理方式上受到了很多客觀因素的影響，管理方式相對(duì)滯后。很多地區(qū)電力企業(yè)管理的智能化和自動(dòng)化程度較低，管理制度不健全，導(dǎo)致整體管理程度不高。雖然也在一些管理領(lǐng)域和工作上做出了創(chuàng)新，強(qiáng)化了信息化和智能化水平，但取得的智能化管理成果并不突出。在各項(xiàng)業(yè)務(wù)開展中智能化管理呈現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立性，各個(gè)業(yè)務(wù)間并沒有進(jìn)行良好的銜接。而在電力企業(yè)內(nèi)部運(yùn)用電力機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行服務(wù)和管理，不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)資源的整合，推動(dòng)電力系統(tǒng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)間的協(xié)同合作，不斷實(shí)現(xiàn)管理方式上的創(chuàng)新，促進(jìn)電力企業(yè)內(nèi)部形成一套完善的管理模式。此外，在電力企業(yè)管理中應(yīng)用電力機(jī)器人技術(shù)還能有效激發(fā)出電力企業(yè)潛在的發(fā)展價(jià)值，促進(jìn)電力企業(yè)管理的優(yōu)化和升級(jí)，促進(jìn)管理的智能化發(fā)展。

有利于推動(dòng)發(fā)展領(lǐng)域的開拓。電力企業(yè)要想在發(fā)展中獲得進(jìn)一步的突破，就需不斷對(duì)業(yè)務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行開拓。隨著電力企業(yè)的不斷發(fā)展，其已形成較為完備和成熟的發(fā)展技術(shù)，但由于缺乏創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致其在很多領(lǐng)域中并沒有實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展?；诖耍陔娏ο到y(tǒng)中應(yīng)用電力機(jī)器人技術(shù)，不僅能促進(jìn)其在發(fā)展領(lǐng)域中的進(jìn)一步開拓，還能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)和業(yè)務(wù)更上一步臺(tái)階：首先，電力機(jī)器人能建立用戶的信息系統(tǒng)，并依靠大數(shù)據(jù)對(duì)電力企業(yè)用戶需求進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)用戶實(shí)行精準(zhǔn)化的管理[2]；其次，電力機(jī)器人還能利用大數(shù)據(jù)對(duì)潛在的用戶進(jìn)行挖掘，并用自身強(qiáng)大的計(jì)算能力解決現(xiàn)有用戶存在的問題，進(jìn)而提升管理和服務(wù)水平；再次，能在日常的管理和維護(hù)中減少因人為因素造成設(shè)備在運(yùn)行和功能方面的偏差，并結(jié)合設(shè)備的歷史維修數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用性能和各項(xiàng)運(yùn)行情況進(jìn)行全面掌握，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的管理和及時(shí)維護(hù)，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命；最后，可有效實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)資源和數(shù)據(jù)的整合，通過對(duì)收集的信息進(jìn)行分析，以需求管理為原則，不斷推動(dòng)其信息化管理水平，解決其在管理中常出現(xiàn)的資源與數(shù)據(jù)管理不協(xié)調(diào)的問題，促進(jìn)電力企業(yè)在管理中的完善。

有利于實(shí)現(xiàn)多元素融合發(fā)展。第一，在能源方面要實(shí)現(xiàn)能源的有效結(jié)合、充分利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約型與發(fā)展型企業(yè)。運(yùn)用電力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在的能源進(jìn)行開發(fā)和利用，并根據(jù)各個(gè)能源的特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)同類別的整合，供電力企業(yè)在發(fā)展中的有效使用；第二，在技術(shù)方面，通過電力機(jī)器人應(yīng)用能將各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，充分發(fā)揮其融合后的關(guān)鍵性技術(shù)，不斷推動(dòng)電力企業(yè)在發(fā)展中的技術(shù)性創(chuàng)新。

2 電力機(jī)器人在電力企業(yè)中的應(yīng)用分析

電力調(diào)度的應(yīng)用。電力調(diào)度機(jī)器人就是完全采用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行調(diào)度，改變了傳統(tǒng)以人工為主導(dǎo)的調(diào)度方式，構(gòu)建了智慧調(diào)度機(jī)器人模式，能在很大程度上節(jié)約調(diào)度時(shí)間、擴(kuò)大調(diào)度范圍，也能避免人為因素的各種影響，對(duì)電力調(diào)度發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著電力調(diào)度機(jī)器人研究的深入，逐漸在主配網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用。2018年南瑞集團(tuán)研究的人工智能機(jī)器人用于電網(wǎng)系統(tǒng)中，能依據(jù)指令設(shè)置自動(dòng)判斷故障、法令計(jì)劃、制定應(yīng)急方案、指揮搶修，還能自主學(xué)習(xí)規(guī)程，將來或解放人力，實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)駕駛”般的新型電網(wǎng)調(diào)度模式。隨著電力調(diào)度機(jī)器人的發(fā)展，廣東省在2019年成功研發(fā)了國(guó)內(nèi)外首個(gè)復(fù)雜電網(wǎng)“智能機(jī)器調(diào)度員（AO）”系統(tǒng)，其是全面實(shí)現(xiàn)智能化、程序化的電力調(diào)度方式，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、一鍵操作，切實(shí)將設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行隔離開來，實(shí)現(xiàn)了智能全過程安全校核。

電力巡檢的應(yīng)用。電力巡檢機(jī)器人的應(yīng)用是電力系統(tǒng)中較早的應(yīng)用領(lǐng)域，隨著電力機(jī)器人在巡檢工作中的研究與發(fā)展不斷深入，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)在，電力巡檢機(jī)器人增加了圖像識(shí)別技術(shù)、紅外線測(cè)溫、聲紋識(shí)別、智能學(xué)習(xí)等多種功能，不但在發(fā)電領(lǐng)域中展示出優(yōu)勢(shì)，在輸電領(lǐng)域中也有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，其可實(shí)現(xiàn)檔距巡檢，實(shí)現(xiàn)全檢巡檢自上線到下線的自動(dòng)巡檢作用[3]。在變電領(lǐng)域之中，電力巡檢機(jī)器人能通過紅外線識(shí)別技術(shù)對(duì)巡檢室內(nèi)、室外的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行分析判斷，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)作出相應(yīng)舉措。隨著相關(guān)研究人員對(duì)機(jī)器人的深入研究，越來越多的智能機(jī)器人投入到電網(wǎng)工作之中，其功能與性能也在不斷提升，正逐漸代替人工從事一些危險(xiǎn)作業(yè)，保證了電力行業(yè)的發(fā)展。

電力檢測(cè)的應(yīng)用。在當(dāng)前電網(wǎng)智能化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，整個(gè)電力網(wǎng)架系統(tǒng)的穩(wěn)定性越來越高，這在一定程度上增加了電力行業(yè)的檢測(cè)壓力。通過在檢測(cè)中應(yīng)用電力機(jī)器人能滿足設(shè)備質(zhì)量的提升需求、設(shè)備智能化運(yùn)檢需求。同時(shí)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)首個(gè)機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備檢測(cè)中心在2014年被投入到山東省電力公司的建設(shè)過程中，從而真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)自動(dòng)化檢測(cè)的目標(biāo)。在文獻(xiàn)研究過程中出現(xiàn)了輸電線斷股檢測(cè)機(jī)器人，并借助熱釋電遠(yuǎn)紅外線傳感器實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜作業(yè)的斷股信號(hào)檢測(cè)，最大限度提升了測(cè)試的效率，更好地實(shí)現(xiàn)了斷股損傷在線精確診斷的需求。

電力維護(hù)的應(yīng)用。在當(dāng)前電力設(shè)備維護(hù)工作的開展過程中需依靠大量的人力執(zhí)行，不但效率低且整個(gè)環(huán)境和氣候越來越復(fù)雜，執(zhí)行起來有著較大的難度。2019年浙江平湖電力就運(yùn)用智能機(jī)器人“擔(dān)綱”，能夠有效克服臺(tái)風(fēng)、雷雨以及冰凍等極端天氣，承擔(dān)起前期勘查和維護(hù)工作。有文獻(xiàn)論述了輸電線路帶電緊固螺栓機(jī)器人采用人機(jī)交互控制、進(jìn)而有效通過視覺反饋和力反饋對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行加固。文獻(xiàn)在研究的過程中具體論述了應(yīng)用于清掃和機(jī)器人系統(tǒng)的檢測(cè)，能夠真正實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)平滑運(yùn)行和無(wú)死角檢測(cè)[4]。

3 電力機(jī)器人應(yīng)用面臨的問題及展望

目前，電力機(jī)器人在電力企業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但其在應(yīng)用中的問題也逐漸暴露出來：

在內(nèi)部管理方面。電力機(jī)器人在電力企業(yè)內(nèi)部管理方面也結(jié)合不同部門的工作性質(zhì)，對(duì)其各項(xiàng)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，但在標(biāo)準(zhǔn)化制度制定上還存在缺乏頂層設(shè)計(jì)，如果僅從應(yīng)用角度來說，主要缺乏對(duì)各項(xiàng)工作的參與及監(jiān)督。在今后的管理工作中，電力企業(yè)應(yīng)不斷加快制定內(nèi)部管理的標(biāo)準(zhǔn)化制度以及加大對(duì)電力機(jī)器人工作的監(jiān)督，結(jié)合對(duì)其性能、功能等進(jìn)行完善，不斷滿足和適應(yīng)電力企業(yè)內(nèi)部管理的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況，充分發(fā)揮電力機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)人工管理存在的不足。

在巡檢工作方面。電力機(jī)器人能在自動(dòng)巡檢過程中通過圖片、視頻等得到巡檢信息，但在這個(gè)過程中所得到的巡檢結(jié)果其準(zhǔn)確率并不能達(dá)到100%。在巡檢的過程中還需人工進(jìn)行干預(yù)，隨著圖像識(shí)別技術(shù)、通信技術(shù)以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，通過高效率、高精度識(shí)別電力機(jī)器人獲取的信息，進(jìn)而運(yùn)用大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，能及時(shí)有效識(shí)別設(shè)備潛在的隱患，提高設(shè)備使用壽命。

總之，在電力企業(yè)的發(fā)展中不斷應(yīng)用電力機(jī)器人技術(shù)，不僅能夠提高電力企業(yè)各項(xiàng)工作開展的效率，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)度、巡視、維護(hù)等，成為電力企業(yè)發(fā)展中的重要手段。我國(guó)很多電力企業(yè)在運(yùn)用電力機(jī)器人的過程中所得的理論和實(shí)踐都表明，電力機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)信息化和智能化方面還存在一定的距離，但是隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，電力機(jī)器人穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性及可控性得到不斷提升，這為后期電力企業(yè)在發(fā)展與管理中應(yīng)用電力機(jī)器人代替人工奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。