配网带电作业智能机器人发展现状

配网带电作业智能机器人发展现状

李培启

（徐州海伦哲专用车辆股份有限公司江苏徐州221004）

关键词：配网带电作业；智能机器人

前言

随着带电作业的推广普及，现场情况日益复杂，现有作业手段存在诸多不足，集中体现在以下方面：在开展绝缘手套作业法时，人体与带电体、接地体距离近，在进行复杂作业时，存在相地及相间短路风险；进行消缺作业时，与缺陷设备直接接触，存在较大的安全隐患。开展绝缘杆作业法时，绝缘导线剥皮器操作步骤繁琐，剥皮效率低，作业人员体力消耗大；在我国所处的维度，尤其是广大南方地区，夏季高温酷暑时节，作业人员身着全套绝缘防护装备，严重的闷热感和甚巨的体力消耗，极易分散斗上人员的作业专注度。这对安全作业空间相对狭小的配网带电作业而言，无疑是一个潜在的危险点。目前国家电网公司和南方电网公司共有配网带电作业人员近8000人，带电作业斗臂车近3000辆，人员和车辆设备基本超负荷运行，带电作业人员培训周期长，作业成本高。带电作业智能机器人的应用，能够解决安全、劳动强度大、人员缺口、成本高等问题。

配网带电作业智能机器人的应用，不仅能够克服绝缘手套作业法，受回路多、相间距等的限制，提高了作业环境适应性，从而减少了停电率，提升了供电可靠性，带来更高的社会效益；而且避免了作业人员与带电体的接触，提高了作业安全性，同时降低了作业人员的劳动强度。参考国外成熟应用配网带电作业智能机器人作业经验，与绝缘斗臂车绝缘手套作业法相比，减少了绝缘遮蔽等作业环节，断接线作业时间由约45分钟缩短到30分钟，断接线效率可有效提高30%，每台机器人可替代绝缘斗臂车组1.5辆，减少作业组人员2-3人，节约库房、工器具、遮蔽辅具等，节约施工费用，降低了作业成本。提高了作业安全。

国内外研究水平的现状和发展趋势

为了提高带电作业的安全性，减轻操作人员的劳动强度，以及降低强电磁场对操作人员的人体损害，美国、日本等国家从80年代起先后开展了对带电作业机器人的研究。

日本九州电力株式会社（KEPCP）和安川机器人公司合作于1984年就开始了高压带电作业机器人的研究，目前他们的高压带电作业机器人研究已经进入第三代，到2001年底仅日本九州地区就已经有180多台带电作业机器人在现场工作。美国电力研究院在20世纪80年代中期开始了带电作业机器人的研究，操作人员在地面遥控机械臂可以完成架空线路上的带电作业，其新一代带电作业机器人可以在雨雪天气和黑暗的环境中进行带电作业。

国内山东电力集团公司1999年在国内首次对带电作业机器人项目进行了立项研制，研制出了我国具有自主版权的配网带电作业机器人样机，在国网长治电力公司和南网凯里电力公司均有尝试，由于该机器人作业灵活性不足，缺乏完善的作业工器具和遮蔽用具，作业效率低，难以适应国内杆型复杂的环境，因此未能得到推广应用。常州电力公司联合南京理工大学研制的自行履带式配网带电作业机器人样机正处于试验阶段。

图1

当前国内外带电作业智能机器人均是在行走装置（如汽车底盘等）上，安装升降臂架，升降臂架顶端的机器人手臂，操作人员通过操控机器人手臂代替人手在线路上直接进行带电作业。其作业示意如图1。由于机器人手臂灵活性、智能性尚无法达到当前人类水平，相间距成为制约瓶颈，需要绝缘遮蔽，该类带电作业机器人只能在简单线路、空间开阔的场所进行作业。为此KEPCP对配网线路进行了改造，如改变线路的空间布置及导线间距及张紧力等，以适应带电作业机器人作业。

目前国内配网带电作业机器人作业尚存在诸多困难：首先，机器人未完全解决人力，人员还需穿防护服在空中进行作业，而且完全暴露在室外，舒适性也不高。其次，作业灵活性比较差，只能水平作业，无法实现垂直升降或向上向下作业，作业定位精度比较差，配网线路多为绝缘导线，导线外层有一层绝缘皮，进行剥线时，剥的太深会伤导线，剥的太浅则无法剥除。尤其遇到斜线或受力不均的线缆都很难进行剥线工作。再者，作业平台较大，作业范围有限，目前只能在边相作业，里面两相均无法实现机器人作业，不适于国内配网线路复杂，多回路，多线型，导线间距小等特点。同时，机器人灵活与人类还是有相当大差距，机器人操作很难使用通用遮蔽罩或绝缘毯对线路进行遮蔽，厂家受制于成本尚未有提供专用遮蔽罩，机器人工作臂是金属臂，除去操作空间，安全距离不足，因此无法实现相间安全作业。而且，作业效率较低，能完成的作业项目较少，目前机器人能够实现的作业只有断接引线。最后，价格较高。

发展展望

配网带电作业智能机器人发展尚有很长一段路，需解决的技术难点：首先，配网线路的柔性，导致定位和作业难度大，尚需要解决定位精度，机器人的灵活性的问题。其次，要解决智能机器人自身的绝缘遮蔽问题。再者，受地形、道路和杆型限制，很多作业项目车载式带电作业机器人无法到达作业位置，需要解决机器人的移动行走或攀爬问题。最后，作业效率、机器操作舒适性的提高，以及设备成本的降低，是推广应用的先决条件。

同时，三角形布线、多回路布线等空间间距不足，机器人手臂无法穿越其作业，不仅需要机器人的技术进步，配网线路构架亦需做相应的优化，去适应设备的作业要求。