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变电设备带电检修机器人技术应用分析孙桂朋

发表时间：2021/8/11 来源：《电力设备》2020年第34期作者：孙桂朋

[导读] 摘要：变电设备带电检修机器人，解决人工维修作业的危险性，具有重要的科研价值和研究潜力。

        （国网山东省沂南县供电公司运检中心山东沂南县 276300）
        摘要：变电设备带电检修机器人，解决人工维修作业的危险性，具有重要的科研价值和研究潜力。本文以变电设备带电检修机器人技术应用为主要研究对象，结合当前智能机器人技术的研究趋势以及笔者多年电力行业的从业经验，为相关变电设备带电检修工作的开展提供理论支持和应用指导。
        关键词：变电设备；机器人；作业平台
        引言
        变电设备开展带电检修工作，是当前电力企业主流的发展趋势，一方面，带电检修可以减少停电后对于相关社会企业、用户的影响，另一方面，应用机器人维修策略，可以实现变电设备检修工作的安全性和高效性，从而确保相关检修工作的有序开展。
        1机器人检修工作的实际需求分析
        1.1带电开展螺栓作业、引流线作业
        由于变电设备在日常检修过程中，螺栓松动或者接头过热属于检修作业的常见问题，另外传统的维修作业大多需要对变电设备进行停电处理，进而开展相关线路的检修工作。机器人技术的应用发展，为传统变电设备的检修作业流程带来全新的改变和创新，首先借助机器人强大的绝缘能力，实现带电检修作业，其次对于较为简单的螺栓问题、引流线问题，进行对应的快速处理，可以实现无荷载作业，减少对于变电线路的影响，同时可以快速完成对母线侧隔离开关以及相关设备螺栓的检测，开展自动化的拆卸、安装等操作，对于端口下的检修作业同样可以轻松应对。作为整体把控作业的技术人员，无须进行去全程陪伴，而是利用机器人对应的监控系统，对操作面进行必要性的调整和管理，大部分的操作可以由机器人独立完成。对于相关设备接头过热问题，开展对应的检修作业时，需要将机器人带入作业区域后，利用三维重力操作设备自动判断维修作业的空间以及结合视觉系统调整机器人的机械臂，开展对螺丝松动、线路过热等相关问题的检修作业，及时拆除存在安全隐患的电器设备构件，并将检修记录以及检修流程完整传输到地面机器人控制中心，让技术人员对操作内容进行评测和检查，防止机器人存在误操作问题发生。如图1所示，在实验室内，开展机器人螺栓锁、卸操作试验检测。
        1.2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。

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        1.3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，从而应对复杂的作业环境，开展更搞高效的维修作业。
        1.4智能化载体设计
        在开展带电检修作业时，机器人可以在变电站内自由移动，结合平台升降功能、绝缘特性等相关内容，设计和研制适合变电站复杂作业空间维修作业的机器人智能载体，从而实现在变电站作业区域内，可以灵活开展相应的维修作业，同时不会影响到变电站相关设备的正常运行。智能化载体设计，当前普遍存在两种研发趋势：①集合性质的载体设计；②可以拆分形式的载体设计，二者对应的维修作业环境需求不同，进而导致二者的设计标准存在一定的差距。无论智能化载体的设计发生何种改变，对于载体的初衷始终要确保可以为机器人提供必要的空间移动成效，其次要保证平台上升空间满足规定的作业维修需求，另外智能化载体要具有一定的绝缘性，从而保证在维修作业时，不会对相关设备造成不必要的损失和影响。
        2检修机器人整体作业内容的检测和升级
        检修机器人在开展带电作业时，其作业姿势、作业姿态对于工作成效具有一定的影响作用，因此，在开展机器人作业操作时，需要对作业姿势进行必要的检测和分析，确保在实际应用过程中，机器人作业姿势符合科学的设定标准，同时确保相关作业满足带电作业维修的需求。在测试过程中，由于机械臂需要进行不同操作的位置变化，进而可能造成机械人设备中心发生不同程度的偏移，需要注意的，在机器人中心发生变化时，确保其机器人不会发生倾覆或者跌倒等问题产生，一方面，需要确保机器人带电维修作业的稳定性，另一方面，要提升机械人在作业过程中维修作业的高效性。根据相关数据进行信息统计以及信息分析，进一步确保机器整体作业情况的专业性和稳定性。另外，基于对机器人运动轨迹的数据分析，进行后期的数据整理，为后期的作业线路设定提供必要的数据支持，进而实现对能源的高效节约，同时还能够优化作业轨迹，提高机器人的作业效率。基于对机器人实践过程中的数据汇总，结合大数据技术，以智能化操作为核心，提升机器人在变电设备中进行带电维修作业的工作效率和工作时间，以科学技术为指引，不断改善机器人当前维修工作的具体问题，对相关数据进行分析和梳理，为后续的改进工作提供必要的技术支持。
        结束语
        综上所述，通过对变电设备带电检修工作的研究，基于机器人具体的检修作业内容，进行系统的阐述，开展机器人相关构件的设计应用，为电力行业的未来发展，提出了一系列建议和想法，为实现智能化机器人自动化全系统维修作业的发展目标不断努力。
        参考文献：
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        [2]庄建煌.便携式多功能遥控带电检修装置的研发[A].福建省电机工程学会.福建省电机工程学会2018年学术年会获奖论文集，2018：87-92.
        [3]梁庆华，吴甜，刘海朋.智能变电站带电检修机器人控制系统分析[J].科技经济导刊，2018，26（23）：15-16.