机器臂搭载局放在变电站的应用

许玉斌，齐振忠，王红岩，宁晋峰，崔辰晨

（国网长治供电公司，山西 长治 046000）

变电站的发展水平关乎着经济社会的核心命脉。由于当前变电站的检测领域仍在沿用传统的人工检测技术，耗时耗力的同时，测量的准确性也有较大的争议。因而，当前国家就如何提高变电站的检测应用提上了完善的议程。直到高科技机器臂的出现，才将此难题充分得到了缓解，此技术一经问世就成为打破传统陈旧检测技术的新手段，在提高效率的同时，还有效降低了工作的危险性。因此，本文针对机械臂搭载局放在变电站的应用进行以下分析。

1 机器臂搭载局模块的工作原理

1.1 探测、传动、监控

机器臂搭载局在变电站的应用一般有特定的工作原理，具有变电站高压线探测、伺服传动以及视频监控的功能。首先，变电站高压地线探测是通过高精度的测距传感器来实现，而测距传感器主要依附于检测电机，并且在检测电机在特定角度运行下自动来回摆动，同时检测电机的旋转轴也根据设定的角度随之摆动，较为立体直观的扫描传感器距离的远近。其次，伺服传动系统是通过伺服驱动器与伺服电机进行自动的匹配，进而实现高效率。此外，还对伺服传动系统配备高精度的编码器，进行准确的记录，充分反映出电机轴旋转的精准位置信息，为变电站的工作提供重要的技术保障。第三，视频监控采用高清摄像头，实时进行监控，摄像头配备为最高端，可以变焦，还可以旋转，360°无死角的监测，有效保证了所拍视频的清晰度，为监察提供了便利。

1.2 姿态自动调整

姿态自动调整的工作原理是通过变电站高压地线探测为基本内容，在此基础上进行自动的调整。其具体工作方式是，当升降台上升到一定高度时，会启动自动运行的模式，此时高压地线探测功能正式启动，内部的测距传感器会探测到一些数据，此时当检测电机旋转到设定的角度时，测距传感器会与之保持平行距离，然后旋转轴停止运行，升降台继续上升，开始循环第2个回合。在此过程中，姿态自动调整系统在传感器的工作下会捕捉到每个细小的距离，当旋转轴在其中最小距离处停止摆动时，则说明此时变电站的高压地线为垂直状态，此种状态是高压地线挂接的最为合适的位置，方便了机器臂搭载局在变电站的应用。

1.3 自动夹取变电高压地线

自动夹取变电高压地线模式是根据姿态自动调整模式后来实现。电子罗盘对于所获取的地理位置，通过互联网通讯技术传输给系统控制器，系统控制器会将收到的信息进行详细的分析、过滤，并最终得到最为精准的部分，以此作为理论参考，采取垂直的姿态，及时选择最佳的夹取时机，从而自动化夹取变电高压地线。

2 变电站对机器臂搭载局模块的选择及优缺点

现阶段，随着科学技术的不断发展，我国在变电站领域也不断进行创新优化，传统变电站局放的检测工作都是由人工检测完成，工作量巨大并且识别数据需要较长时间，故检测结果的准确性无法保证。对此，国家进行了优化调整，将局放检测工作落实到科学技术上，用新型机械臂技术代替传统的人工检测，通过高科技机械臂的自动升降，并配合精准识别系统锁定需要检测的位置，结合伺服系统进行准确的监测，从而解决了人工检测中效率低的问题。目前，变电器机器臂搭载局模块的选择包含3大类：

2.1 六轴机械臂

第1类是六轴机械臂。此种机械臂的优点是具有高度的自由性可以选择，精准度相对较高，并且可操作的范围相对较广。缺点则是体积较大，并且操作起来难度系数非常高，对于底部稳定性的要求相对较为注重。综合来看，六轴机械臂不太适合放在变电站里应用。

2.2 多自由度液压臂

第2类为多自由度液压臂。此种机械臂的优点是功率的比重恰到好处，并且稳定性相对较好。缺点则是虽然功率比重较好，但所消耗的较大，因而此种机械臂依然对底部的稳定性有较高的要求，但同时多自由液压臂的检测的精准度较差。因此不太适合进行精细度较高的检测工作，对于放在变电站的应用更为不适合。

2.3 伸缩式机械臂

第3类是伸缩式机械臂。此种机械臂的优点是操作非常简单，并且检测的精准度极高，质量体积与前两类相比较为轻便。缺点是检测所需的运动模式较为单一。因此综上所述，伸缩行机械臂更适合放在变电站的市内进行检测工作，而运动模式的单一可以通过后期与运行系统模块联动的配合去激发更多的运动模式。

3 浅析机器臂搭载局模块在变电站的应用创新

变电站后台的大数据平台系统，通过机械臂获取到监测信息，进而实现在数据库基础上的资源共享，再将数据所定义出来的属性进行有效整合，在保证数据完整性的同时，还能够更深层次的探索各数据之间规律的一致性，并且利用大数据后台强大的分析能力检测出变电站出现的问题。当前，机器臂搭载局模块在变电站中的应用大概分为以下几种。

3.1 光电控制模块与数据采集模块

第1种为光电控制模块。主要是对机械臂的运动位置进行适时的监测并回访，进而防止机器运动过度造成结构本身的损坏。第2种为数据采集模块。通过传感器探测到的数据推送到高性能的节点处，并将节点处的数据发布到系统的整体分布群里，并在系统群里进行处理，最后将处理过的精简结果加载到大的数据库中。因数据处理的节点具有较好的分散性，故数据处理模块具有针对不同数据协议的兼容性，数据采集模块能够较好的支持数据之间的整合，实现扩展性、通用性以及灵活性的统一。

3.2 伺服控制模块与电网运维预测模块

第3种为伺服控制模块。充分的将变电站局放检测系统的单元进行整体的控制，通过接收大数据后台的位置指令后，由控制器对伺服控制模块进行位置、速度的综合分配，并在系统内部安装原点传感器，对后台进行实时的位置反馈，在整体系统中实现闭合。第4种为电网运维预测模块。此模式与其它几种模式有本质上的区别，其主要是针对变电站内部展开，在变电站内部电网检修过程中，信息通过设备、环境等状态，自动对运维能力进行感知预测，在变电检修等工作中，实时对工作过程进行综合把控，实现各类检测技术和生产指挥决策的智能化。在变电电网预测方面，更是通过精准的预测运行，将电网进行协调互动，有效节约了生产成本以及利用好能源，实现经济结构的合理调度。

3.3 图像识别模块

第5种为图像识别模块。此模式主要的应用原理是首先要进行精准的定位，然后配合伺服系统，并利用自身特有的机械设备，完成变电局放的检测工作，通过图像采集获取高清图像，然后精准定位，划分目标区域位置，进行细致的辨别，最终得出结论，执行指令结果。

3.4 创新性

通过研究机器臂搭载局在变电站的应用，在区别于传统检测技术的同时，增添了更多的创新性并融入其中。首先，针对机械伺服系统，运用视觉联动的控制技术，并结合伸缩式机械臂在底部进行运动，实现精准的定位。其次，提出图像精准配比法，对图像中较为敏感的区域进行提取配型，并且通过模型识别技术对机械臂的原点坐标进行伸缩性的运动定位。最后，研究机器臂的数据传输及预警技术，组织传输系统架构，使得机械臂与平台控制进行信息发热互动，当机械臂接收到系统指令时，自动进行模式操作，并正确反馈信息，通过数据分析预警接收状态异常的情况，并在异常情况下及时发出报警信息，避免突发情况为变电工作带来损失。

4 结语

综上所述，当前我国对于机械臂放在变电站领域的应用还处于发展的初期，在不断发展的同时，还有一些内容需要进行完善。如何提高机械臂搭载局在变电站的应用效率，并提高自动化发展水平，是我国当前科技发展需要研究的重要课题。因此，本文围绕文章主要的核心思想提出以下几点：一是探测、传动、监控；姿态自动调整；自动夹取变电高压地线。二是变电站对机器臂搭载局模块的选择及优缺点。三是浅析机器臂搭载局模块在变电站的应用创新；光电控制模块与数据采集模块；伺服控制模块与电网运维预测模块；图像识别模块；创新性。望此次研究的内容与结果能够得到社会的广泛关注，为促进我国运检技术自动化、智能化的发展提供不竭的动力源泉。

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