高壓電網(wǎng)巡檢機器人研究及應用綜述*

邵紅楊 李佳 王寧

天津職業(yè)技術師范大學 天津 300222

引言

目前，人工巡檢、多點固定監(jiān)視和直升機巡檢作為變電站和電力線路主要的巡檢方式之一。對于人工巡檢進行分析，其費用方面，相對來說不是很高，但是有著較高的工作強度，而且難以為其巡檢的準確性和可靠性提供重要的保障，在實際巡檢的過程中，很容易存在一定的盲區(qū)。對于多點固定監(jiān)視進行分析，主要指的是將相關的監(jiān)視器設備安裝在變電站內(nèi)，并觀測變電站各方面的情況。此方法在運行的過程中，會產(chǎn)生一定的費用，而且運輸時主要針對的是圖像，在巡檢的過程中，也存在盲區(qū)。對于直升機巡檢進行分析，主要就是在電線路上空，各種設備的直升機開展相應的巡檢工作，此方式很容易受到天氣的影響，而且費用較高。為此，在高壓電網(wǎng)巡檢的過程中，通過移動機器人，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)巡檢機器人應用。

1 架空高壓線路巡檢機器人

加拿大經(jīng)多次研究經(jīng)過多年將其架空線路巡檢機器人研究出來，對于此機器人進行分析，可實現(xiàn)遠程遙控，針對防震錘可進行越障。而且在第三代樣機下，其實際測試中，此機器人已經(jīng)通過。從這種架空高壓線路巡檢機器人的角度上來看，其行走的過程中，離不開導線，而且在障礙物上，此機器人可實現(xiàn)滾動[1]。其中兩個驅動橡膠輪的車輪部分和框架的中心結構為此機械的主要結構。對于此結構進行分析，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。未來可以朝著高壓線路方向發(fā)展。

我國的自動化學院也將其高壓導線巡檢機器人實驗室樣機研制出來。對于此機器人進行分析，在地線上，可充分進行運行，而且從此機器人這兩個手臂的角度上來看，其特點為伸縮、轉動和水平移動。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行分析，目前，機械學院也將其此線路的單導線自主巡線機器人、多分裂自主巡線機器人和沿架空地線自主巡線機器人已經(jīng)研制出來。其中，從單導線自主巡線機器人和多分裂導線自主巡線機器人角度上來看，針對桿塔而言，不管是直線的還是耐張的，都可跨越出去。而且這三種機型在系統(tǒng)上，其結構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，這三種機型適應環(huán)境都不一樣，進而在機器人的環(huán)境識別和運動控制上，也是不同的。

自主巡線機器人在實際作業(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)進行分析，識別檢測障礙物和規(guī)劃自主運動以及避碰等是主要的工作內(nèi)容。對于自主巡檢作業(yè)進行分析，巡檢巡視輸電線路的導線、金具和桿塔等是主要的工作內(nèi)容。而且巡線機器人本體、地面遠程監(jiān)控裝置和后臺分析管理軟件系統(tǒng)作為這三種機型的主要的系統(tǒng)結構。首先，巡線機器人本體。從巡線機器人本體的角度上來看，從功能結構入手可分為以下功能子系統(tǒng)，分別為移動機器人機構、環(huán)境檢測識別系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、電源和管理系統(tǒng)、遠程通信系統(tǒng)。對于移動機器人機構進行分析，此機構主要有由兩個部分組成，分別為連桿機構和手部夾持機構。而且如果直線路上，沒有相應的障礙物，可實現(xiàn)爬行，在實際爬行的過程中，主要就是在引流線上，能夠將其各種各樣的障礙物跨越出去。對于環(huán)境檢測識別系統(tǒng)進行分析，此組成結構有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，將其當前機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)進行分析，可以掃描并成像線路和機械故障。對于電源和管理系統(tǒng)進行分析，針對電能能夠起到補充的作用，并監(jiān)控機器人的電源。對于遠程無線通信系統(tǒng)進行分析，此組成的結構有數(shù)據(jù)無線收和無線發(fā)射裝置，通過地面遠程監(jiān)控裝置，將其圖像無線傳輸構成出來。然后，地面遠程裝置。此裝置的組成結構有數(shù)據(jù)發(fā)裝置和遙控器以及電源等等。針對機器人的相關狀態(tài)信息可進行接收，并將其巡檢數(shù)據(jù)保存起來。

2 地下電纜巡檢機器人

對于地下電纜檢測機器人進行分析，主要華盛頓大學成功研發(fā)出來。此機器人的外形相對來說比較長，就好比是火車，在行進的過程中，離不開電纜，前進時，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”能夠達到平衡的作用。從地下電纜檢測機器人的角度上來看，針對電纜內(nèi)部電火花可以開展相應的探測工作，在實際探測的過程中，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輸在電腦中，而且在前置相機下，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 變電站巡檢機器人

針對變電站巡檢機器人來說，山東電力研究院進行了深入研究，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器人進行分析，在以上兩代機器人已有功能為，將其電源管理模塊、雙向語言功能、設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，運用了激光傳感器，針對充電機構又開展相應的設計工作，與前兩代機器人相比，其性能方面，穩(wěn)定性和可靠性要高。

4 結束語

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