换流站交流滤波器围栏智能除草机器人的设计

杨蒙宾

（中国南方电网超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

换流站是高压直流输电系统中的重要枢纽，其安全稳定的运行是电力系统的基本保障。为防止换流站内因杂草过快生长促使带电设备对杂草放电导致的设备跳闸，必须定时清理杂草。目前，每年因交流滤波器围栏内杂草生长过高导致设备非计划停运5～6次，围栏内生长杂草时需要工作人员定期进行跟踪记录。交流滤波器围栏内空间狭小，杂草不易清理。通常，工作人员进入清理不便，且容易误触带电设备造成人员伤亡和设备损坏。

为了解决上述问题，本文提出了一种换流站交流滤波器围栏智能除草机器人。通过研制智能除草机器人，工作人员可在不进入带电围栏内的情况下遥控机器人完成除草工作，避免了安全事故的产生；可第一时间清除交流滤波器围栏内的杂草，提高交流滤波器设备可用率；可节省工作人员对隐患进行跟踪的时间。

1 硬件设计及工作原理

本文通过以下技术方案实现。一种换流站交流滤波器围栏智能除草机器人，包括机架、位于机架两侧的履带行走机构以及遥控器。机架前端设有第一电机及安装在第一电机转轴上的锯片；机架内设置有用于驱动履带行走机构行走的第二电机、用于控制第一电机和第二电机转动的控制器以及电源；第一电机、第二电机和控制器均与电源连接；控制器连接有无线接收模块；遥控器设置有无线发射模块和用于控制无线发射模块的控制电路板；控制电路板设置有用于控制电机正转或翻转的除草按钮、用于控制除草机器人转向的转向摇杆、用于控制履带行走机构开启或停止的开关按钮；无线接收模块与无线发射模块通信连接。

锯片可实现对杂草的切割清除，履带行走机构可实现本机器人的移动；转向摇杆可实现机器人的转向。本机器人通过无线远程操控，实现对换流站交流滤波器围栏内杂草的清除。

履带行走机构包括履带、固定在第二电机转轴上的驱动链轮和位于机架一侧的从动轮。从动轮设置有若干个，履带联结在动轮与驱动链轮之间并实现联动。

转向摇杆设置有两个。位于左侧的转向摇杆与位于机架前进方向左侧的履带行走机构，实现无线联动；位于右侧的转向摇杆与位于机架前进方向右侧的履带行走机构，实现无线联动。开关按钮设置有两个：位于左侧的开关按钮控制位于机架前进方向左侧的履带行走机构的前进或后退，位于右侧的开关按钮控制位于机架前进方向右侧的履带行走机构的前进或后退。除草按钮设置有三个，分别为除草启动停止按钮、正转除草按钮和反转除草按钮，并遥控控制第二电机的转向。

整套装置结构示意图如图1所示，模块连接图如图2所示。

图1 整套装置结构示意图

图2 模块连接图

2 软件设计

本研究的处理器为STM32单片机，系统控制逻辑流程如图3所示。

分别给遥控器和机器人小车供电后，首先完成相应的自检程序，保证设备初始化正常。正常工作时，软件采用定时中断的工作方式，即每隔2 ms对遥控器传输到控制器STM32的信号进行轮流采样，通过数字滤波技术消除干扰进行数据处理。STM32接收到信号后，首先判断是哪种信号，然后发出相应的控制信号。相应的驱动原件（第一电机、第二电机）接收到相应控制信号后，完成相应动作[1]。

3 结 论

本装置根据换流站交流滤波器围栏内狭小空间清除杂草为研究基础，开发了换流站交流滤波器围栏智能除草机器人，实现了对换流站交流滤波器围栏内狭小空间除草的智能机械化，减少了工人的隐患跟踪时间，大大提高了交流滤波器设备可用率，降低了检修人员除草时误触带电设备造成的人员伤亡和设备损坏率。

图3 控制流程图