输电线路带电遥控自动化检修装置研究与应用

万东东 李军 刘阳 郭津滈 徐明

摘 要：  随着经济和电力行业的快速发展，输电线路出现问题时，常常会对附近周边的电路造成危害，因此，输电线路发生故障时，要及时地针对问题进行修复，不然会对相应的生产带来麻烦。同时在输电线路的构造中不难发现，其结构复杂，在修复线路的过程中需要耗费大量的人力、物力。一些架空线路出现问题时，由于情况复杂，维修人员对线路出现问题的地方很难进行排查，也无法根据实际的具体情况解决故障，给设备的运行埋下了安全隐患。因此，为了及时排查与解决线路出现的问题，需要设计相应的监测系统来为维修工作带来便利，提高对电的供应和对相关电路的自动化运行效率，保障相关设备的正常运行，同时也能够提高电网水平。

关键词：  输电线路;带电遥控;自动化检修装置

【中图分类号】TH16     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）06-0187-01

引言：目前线路带电作业，主要依靠具有带电作业资质的熟练人员完成，而随着电网规模的不断扩大，输电线路带电作业检修压力逐渐增大。加上对电网可靠性的要求越来越高，提高输电线路带电作业工作效率成为输电线路的迫切需求。介绍一种输电线路带电遥控自动化检修装置，可解决输电线路常见小型带电作业项目，只需人员地面遥控操作，能大大提高带电作业工作效率，提高电网可靠性。

1 输电线路自动化检修装置理论和实践依据

当前高压输电线路有多种类型，机器人在高压输电线路中的运用主要分为两种：（1）面对地线作业机器人;（2）面对导线作业机器人。后者的主要任务包括了紧固螺栓、修补导线以及复位防震锤等。本文设定的作业对象为220kV耐张杆塔上压缩型耐张线夹螺栓以及单分裂导线上单联悬垂绝缘子串，同时展开双作业任务：禁锢耐张线夹螺栓，人工辅助更换单片绝缘子。借助球头挂环，在杆塔横担之上悬挂悬垂绝缘子串的上端，其中间主要由许多绝缘子进行串联，而其下端则利用W销联接于碗头挂板。压缩型耐张线夹由管体、引流板、引流线夹以及连接引流板引流线夹的外六角螺栓组成，耐张线夹两端分别与导线、跳线连接。

2 输电线路自动化检修装置结构总体方案

2.1 加强在线监测技术的系统化和信息化

在在线监测技术的使用过程中曾出现了不稳定性等问题，针对这些问题，可以加强在线监测技术的系统化与信息化。通过网络信息技术促进无线局域网的使用，来为在线监测技术提供必要的通信网络支持。在完善过程中首先要对相应的标准进行制定，使在线监测系统技术在使用过程中形成体系，尽可能以统一标准来进行衡量，以减少相应的问题的发生，提升对问题处理的能力。其次，对相应的工作人员进行专业化培训，使相关人员具备相应的技术与专业素养，加强对他们的日常培训工作，使之对信息进行及时的掌握，保证监测系统的稳定运行。

2.2 机器人机械方案的研究

特高压输电线路巡视辅助检修机器人由主体、垂直行走部分、水平行走、动力系统、直流供电系统、数据采集系统提及通信系统7部分组成，整体结构采用履带式的行走底盘、蜘蛛臂式的支撑结构、双副剪叉臂多处铰接点的过约束配合剪叉臂、可沉降的围栏防护等。整体结构平稳可靠，操作简单，通过性强，并可实现远端遥控自行走。机器人利用防坠落轨道的T型钢，卡在防坠落轨道的T型材两侧，压紧支撑轮使行走皮带与T型材的平面产生足够的滚动摩擦力，实现在防坠落轨道上的行走，从而达到机器人登塔的目标。特高压输电线路巡视辅助检修机器人采用特种橡胶履带底盘结构，能够适应各种地面，如草坪、沙石地、水泥地面等，实现全地形无障碍行走功能。实现升降机构部分采用非金属绝缘复合材料结构，相关材料符合GB13398等相关标准，保证绝缘安全裕度。

2.3 母線螺栓固定末端和螺栓拧紧末端

为了防止在螺栓紧固过程中，因螺栓头跟随螺母一起转动而导致螺母无法拧紧。因此带电作业机器人采取仿人的结构形式，以双作业臂进行作业，即一个机械臂携带末端固定住螺栓，另一个机械臂携带末端拧螺母，并且作业末端同样考虑采用内六角套筒的形式与外六角螺栓配合，因此机器人的作业臂需要调节作业末端装置相对于外六角螺栓的位置，使得末端装置的内六角套筒与螺母同轴。与此同时，为了完成套筒与螺母的准确对接，作业末端需要具备旋转自由度，使得内六角套筒相对于螺母进行位置上的微调。末端装置安装2个相互垂直的微型摄像头，可全方位观察套筒相对于螺母的位置。

2.4 拆卸

完成母线螺栓紧固工作后，机械手末端更换为拆除引流线末端装置。首先，将作业机器人吊装上线，机器人的两行走轮挂在导线上后，通过驱动旋转电机，使机器人沿着导线行驶至工作位置，装配引流线螺栓末端机械手纵向关节2向前移动，同时，旋转关节1逆时针旋转，根据摄像头观察到图像，确定机器人拧螺栓的初始位置，安装螺栓固定末端的机械手旋转关节2向前旋转，通过摄像头反映的图像对其旋转及伸缩关节进行微调，使螺栓固定内六角套筒与螺栓头、螺栓、以及旋转套筒同轴心，随后拆除引流线末端装置进行夹紧，直至将螺母完全套住，拧螺母装置电机旋转，进行螺母拧紧或拆卸。另一机械手末端更换为引流线固定夹爪，通过引流线机械臂（带夹爪）上下和前后移动微调，将绝缘绳引流线固定器推到和引流线紧密接触的位置，通过电动机带动丝杆旋转，使螺母沿着丝杆移动，进而带动固定夹爪夹紧，使得固定器固定夹紧在母线引流线上，为防止引流线与母线脱开瞬间产生电弧，松开夹爪同时往下拉绝缘绳，脱开母线引流线。

结语：目前关于输电线路缺陷发展状况预测的研究工作仍没有较为确定的评价指标，在定义缺陷风险值的过程中使用的方法和一些具体的参数给定需要根据各地区的具体情况不断进行调整，需要进一步研究。同时，由于各方面原因，线路的缺陷数据在记录和保存过程中难免存在缺失和错误，影响了预测精度，需要进一步改善。从而保证变电站配件检修和更换，操作简单，只需人员地面遥控操作，能大大提高带电作业工作效率，提高操作人员的安全性，降低作业成本。该项目研制成功，可提高效率60%，降低作业成本50%，社会效益更高。

参考文献

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