高压电网巡检机器人研究及应用综述*

2021-12-25邵红杨李佳王宁

科学与信息化 2021年3期

邵红杨李佳王宁

天津职业技术师范大学天津 300222

引言

目前，人工巡检、多点固定监视和直升机巡检作为变电站和电力线路主要的巡检方式之一。对于人工巡检进行分析，其费用方面，相对来说不是很高，但是有着较高的工作强度，而且难以为其巡检的准确性和可靠性提供重要的保障，在实际巡检的过程中，很容易存在一定的盲区。对于多点固定监视进行分析，主要指的是将相关的监视器设备安装在变电站内，并观测变电站各方面的情况。此方法在运行的过程中，会产生一定的费用，而且运输时主要针对的是图像，在巡检的过程中，也存在盲区。对于直升机巡检进行分析，主要就是在电线路上空，各种设备的直升机开展相应的巡检工作，此方式很容易受到天气的影响，而且费用较高。为此，在高压电网巡检的过程中，通过移动机器人，从某种程度上来看，不仅节省成本，而且避免巡检出现盲区的现象。为此，文本深入研究了高压电网巡检机器人应用。

1 架空高压线路巡检机器人

加拿大经多次研究经过多年将其架空线路巡检机器人研究出来，对于此机器人进行分析，可实现远程遥控，针对防震锤可进行越障。而且在第三代样机下，其实际测试中，此机器人已经通过。从这种架空高压线路巡检机器人的角度上来看，其行走的过程中，离不开导线，而且在障碍物上，此机器人可实现滚动[1]。其中两个驱动橡胶轮的车轮部分和框架的中心结构为此机械的主要结构。对于此结构进行分析，主要的优势为针对障碍物尺寸和距离等问题不存在一定的局限性，针对各种障碍物能够更好地适应。未来可以朝着高压线路方向发展。

我国的自动化学院也将其高压导线巡检机器人实验室样机研制出来。对于此机器人进行分析，在地线上，可充分进行运行，而且从此机器人这两个手臂的角度上来看，其特点为伸缩、转动和水平移动。并将滚轮安装在手臂上，手爪可保持松开或者是抓紧的状态[2]。

针对架空高压输电路进行分析，目前，机械学院也将其此线路的单导线自主巡线机器人、多分裂自主巡线机器人和沿架空地线自主巡线机器人已经研制出来。其中，从单导线自主巡线机器人和多分裂导线自主巡线机器人角度上来看，针对杆塔而言，不管是直线的还是耐张的，都可跨越出去。而且这三种机型在系统上，其结构有着相同之处和不同之处。其中不同之处是对于移动环境来说，这三种机型适应环境都不一样，进而在机器人的环境识别和运动控制上，也是不同的。

自主巡线机器人在实际作业的过程中，主要作业的内容有两个方面，分别为自主移动和自主巡检。对于自主移动作业进行分析，识别检测障碍物和规划自主运动以及避碰等是主要的工作内容。对于自主巡检作业进行分析，巡检巡视输电线路的导线、金具和杆塔等是主要的工作内容。而且巡线机器人本体、地面远程监控装置和后台分析管理软件系统作为这三种机型的主要的系统结构。首先，巡线机器人本体。从巡线机器人本体的角度上来看，从功能结构入手可分为以下功能子系统，分别为移动机器人机构、环境检测识别系统、巡检系统、电源和管理系统、远程通信系统。对于移动机器人机构进行分析，此机构主要有由两个部分组成，分别为连杆机构和手部夹持机构。而且如果直线路上，没有相应的障碍物，可实现爬行，在实际爬行的过程中，主要就是在引流线上，能够将其各种各样的障碍物跨越出去。对于环境检测识别系统进行分析，此组成结构有GPS -GIS和多电磁传感器。其中，通过GPS -GIS能够更好地检测输电线路，将其当前机器人的位置确定下来。通过多电磁传感器可以识别出障碍物。对于巡检系统进行分析，可以扫描并成像线路和机械故障。对于电源和管理系统进行分析，针对电能能够起到补充的作用，并监控机器人的电源。对于远程无线通信系统进行分析，此组成的结构有数据无线收和无线发射装置，通过地面远程监控装置，将其图像无线传输构成出来。然后，地面远程装置。此装置的组成结构有数据发装置和遥控器以及电源等等。针对机器人的相关状态信息可进行接收，并将其巡检数据保存起来。

2 地下电缆巡检机器人

对于地下电缆检测机器人进行分析，主要华盛顿大学成功研发出来。此机器人的外形相对来说比较长，就好比是火车，在行进的过程中，离不开电缆，前进时，轮子能够起到一定的依靠作用，而且此形状像漏斗似得，“稳定臂”能够达到平衡的作用。从地下电缆检测机器人的角度上来看，针对电缆内部电火花可以开展相应的探测工作，在实际探测的过程中，主要通过的是有声探测器，将其探测出的电缆的温度，通过红外线传感器运输在电脑中，而且在前置相机下，便于为操作人员提供前方的情况，从操作人员的角度上来看，针对机器人能够起到一定的帮助作用，有效将其危险的地方避开。

3 变电站巡检机器人

针对变电站巡检机器人来说，山东电力研究院进行了深入研究，而且经过了三代才将其研究成功。其中对于第三代变电站巡检机器人进行分析，在以上两代机器人已有功能为，将其电源管理模块、双向语言功能、设备历史温度曲线分析功能添加其中，并对超声传感器更换掉，运用了激光传感器，针对充电机构又开展相应的设计工作，与前两代机器人相比，其性能方面，稳定性和可靠性要高。