王建丽
国网山西省电力公司吕梁供电公司变电运检中心 山西省吕梁市汾阳市 032200
摘要：随着变电站现代化建设技术的提高，变电站智能化程度不断提高。分析在智能变电站检测系统中，实现电检机器人空间定位作业，解决处于凹凸不平的变电站地面中，实现精确移动定位导航系统，对传统的机器人电检控制系统进行完善分析。
关键词：变电站；电检机器人；技术
引言
架空输电线路常年暴露在大气环境中，会直接受到气象条件和周围环境因素的影响产生破坏。常见的架空输电线路损伤有绝缘子串失效、导线断股及散股、导线上异物缠绕、耐张线夹引流板螺栓松动等等。其中，绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，但因受雷击、高温等外界因素及自身老化，绝缘子常常被损毁失去其作用。为保证输电线路的正常运行，需要更换新的绝缘子串；耐张线夹用于固定导线，以承受导线张力。然而一旦耐张线夹引流板上的螺栓松动，则会引起引流板接触不良，耐张线夹过热产生烧伤及变形，造成导线损伤，为了保证耐张线夹正常使用，需要对松动的引流板螺栓进行紧固。
1变电设备带电检修机器人设计
1.1移动控制系统设计
该系统是由升降控制、行走控制、自动导航等部分构成。其中移动控制平台主要构成是导航模块。根据目前的导航技术分析，这里选择光栅检测导航技术，这种技术是一种光电特殊传感器，和传统的对射式光电传感器相似，是由接收器和发射器构成，检测光栅区别是将多个光电传感器集成到一根接收器火死发射器管中，它是沿着光线长度方向进行间距定位，从而构成光线陈列，也称为“光幕”，同时该检测技术具有内置扫描控制器，可以进行物体外形尺寸的测量。
1.2非越障平台
非越障移动平台作为机器人载体，由机体、机械臂、行走轮机构、夹爪及等电位机构组成，两机械臂反对称固定在机体两侧，机械臂上端通过夹爪支架固接行走轮机构、夹爪、等电位轮，行走轮机构中电机带动行走轮转动，从而驱动机器人沿导线移动；夹爪支架中电机丝杆传动驱动夹爪夹紧导线，保证机器人行走过程中不脱离导线；等电位轮始终与导线接触，保证机器人处于等电位工况。
1.3通信系统设计
设计移动带电检修机器人，主要的控制部分需要通过网络通信进行实现，这需要保证网络通信具有较稳定的系统，抗干扰性强；另外，还需要实现设备之间的网路通信，将布线方式进行简化。为了减少电磁干扰，在主控平台实现实时监控中，需要尽量减少操作平台中元器件的使用。这里需要利用无线实现给控制台传输数据，并实现控制台处理数据的功能，字后将控制数据给作业平台传输过去。在三个控制系统中采取三个局域网：移动平台、控制台和操作台部分的局域网。这三个局域网可以实现两两通信的模式，从而构建一个大型的局域网。形成的这个局域网可以作为星型拓扑网络结构，交换机作为中央的节点，每个节点都是相互连接的，非中央节点之间是不能直接通信的，需要在中央控制节点下实现通信，该网络结构比较简单，管理起来比较方便。
1.4模拟线路作业试验
模拟线路上的作业试验内容主要包括：机器人的行驶及夹持功能、绝缘子更换功能、耐张跳线夹螺栓拧紧功能、末端工具可更换功能和人-机交互操作功能。模拟试验线路环境及机器人线上试验情况，如图12所示。
模拟线路绝缘子更换试验的过程中，机器人各关节电机运转正常，碗头挂板夹持、绝缘子夹持、W销的推进推出、球头的推进推出定位准确；模拟线路螺栓紧固试验过程中，机器人各关节电机运转正常，末端工具与螺母、螺栓头对准定位准确，对接与分离平稳。整个作业过程机器人动作连贯流畅，机器人响应地面基站控制命令实时准确，地面基站接收机器人反馈信息实时准确。
2变电设备带电检修机器人技术应用
2.1带电绝缘子气吹扫、除冰工作
近年来，变电设备外部设施经常发生污渍积聚等问题，尤其是在冬季时节，结合冻雨问题的影响，将线路包裹成厚厚的冰层，为变电设备的运行带来了诸多的安全隐患，极有可能引发冰闪、污闪现象，为变电设备的正常运行带来潜在的危险系数。同时缺乏相关智能化的检测、维修设备，开展对应的维修工作时，务必进行停电操作，从而造成大氛围的停电问题产生，基于当前变电设备的影响效应，需要进行大面积的人工操作，对冰层进行敲打或者清扫工作。机器人的出现，为发冰闪、污闪现象带来新的解决方案，其中利用智能机器人，开展带电检修工作，利用绝缘子气清扫、除冰，实现发冰闪、污闪现象的有效解决。带电检修作业过程中，机器人需要携带高压气吹装置，并且利用上平台设备导致需要维修的指定位置，对需要开展工作的作业面进行空间三维重建，计算出绝缘子轴心有效喷射半径，利用机器臂对操作面进行上下端的固定，以绝缘子喷气设备对准操作面，进行喷气作业。一方面，在开展机器人喷扫作业前，需要确保绝缘子喷气装置充足的作业气体，同时在作业期间需要保证除冰效果，将高压气泵放置于机器人身上，确保通过绝缘气管，可以将高压干燥的绝缘气体输送到指定位置，实现清洁作用，保证除冰效果，另外当需要检测憎水性时，利用机器人的喷枪结合视觉控制系统，对水滴进行成分提取。机器人开展除冰、除污作业时，需要确保作业能源的充足和有效，一方面，对结冰情况进行必要的数据分析，及时了解机器人的作业成效预测。另一方面，对机器人气体喷射情况进行必要的数据检测，了解喷气产生的作用力，谨防对变电设备带来其他额外的影响和损失，造成潜在的危害效应。
2.2复杂空间检测与维修作业
对于复杂空间的变电设备检修工作，利用机器人开展带电作业，需要结合检测仪器，开展相应的维修作业工作。由于机器人需要较大的作业空间，进而保证相应的操作切实有效，当空间受限时，机器人对于空间数据需要进行必要的调整和分析，同时对作业环境以及作业方案进行科学的调整，以此来适应复杂的作业空间。另外，在作业环境中如果存在一定的障碍物，则机器人需要对障碍物进行数据分析，以此来检测障碍物对于检修工作的影响效应，例如，需要旋转机器人相关结构等，从而确保在复杂空间中进行有效的维修作业。随着当前变电设备的发展和进步，越来越多的设备呈现出集中化、小型化的发展趋势，进而造成维修作业的空间进一步缩小，开展相应的带电维修作业，需要更为先进的小型机器人，从而对应复杂的作业环境，开展更高效的维修作业。
结语
针对高压输电线路人工带电检修作业存在种种弊端，现有巡检机器人技术尚不成熟且作业任务单一等问题，提出一种集绝缘子更换作业和螺栓拧紧作业为一体的末端可更换作业机器人，对机器人进行了构型分析、模块划分与集合，研制了一台“非跨越越障平台+双机械手+4个作业末端”的机器人样机。样机通过了模拟线路试验，证明绝缘子更换作业和耐张线夹螺栓紧固作业的可实现性；通过了工频耐压试验，表明可在330kV高压输电导线上进行绝缘子更换作业和耐张线夹螺栓紧固作业的实用性。对带电作业多作业任务机器人展开了初步探索，为后期集更多作业任务为一体的带电检修机器人提供了参考。
参考文献
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