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2018年11月27日 | 500kv超高压也不怕？超高压输电线路巡检机器人系统来了
2018-11-27 来源：Moresci科学+
对电力系统而言，输电线路是电力的大动脉，它的安全稳定运行直接影响到电力系统的可靠性，必须投入大量的人力物力去开展线路的巡视检查工作。经济的、有效的检测和维护以保证供给用户高质量和高可靠性电能已成为当今电力工业最重要的任务，人工巡检，巡线工人需要翻山越岭、涉水过河、徒步巡检。
自然环境越复杂、气候条件越恶劣，越需要增加巡视的次数，工作非常辛苦。为此，急需开发输电线路自动巡检机器人。达到减轻输电线路巡视检查的工作量，提高工作效益，确保输电线路安全运行的目的。
并且人力巡检很容易发生危险！
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输电线路传统的巡线方法采用人工目测和飞机巡航两种方式。
其中，人工目测巡检方式是指电力工人使用肉眼或者携带望远镜等检测工具对辖区内的线路进行人工检测，由于输电线路分布面广、地理条件复杂，电力工人往往需要跋山涉水、翻山越岭、徒步或者驾车巡检。这种检测方式往往费时费力而事倍功半，且受制于作业人员的经验和个人素质，人身安全还得不到保障。
飞机巡航方式又分为直升机巡航与无人机巡航，但都是利用飞机搭载高清可见光摄像机和红外热成像仪等设备沿线飞行巡视线路，如图所示。飞机巡航时线路从巡检人员的视野中快速经过，同时需要与电力线路保持一定安全距离，这不但对巡检人员与飞机驾驶员技术要求较高，且还是会存在检测不精的情况，同时直升机巡航还存在费用高昂的问题。
社会的呼唤
根据实际调研，我国的500KV输电线路由若干个耐张塔，若干个直线塔及其间的相线、架空地线和线路上的金具等组成。架空地线在输电相线所的上方五米左右国家电网500kV的输电线路相线大多采用四分裂导线的方式架设，旨在抑制电晕放电和减少线路电抗。机器人主要针对500KV输电线路进行巡检，运行于四分裂导线的下部，因此，机器人的移动环境可抽象为下图所示的结构。
在国际智能移动机器人大发展的背景下为超高压输电线路巡检机器人这个新事物提供了可能性。利用机器人进行巡检工作和维护超高压输电网络的正常运行，不但可以减轻电力工人的劳动强度，而且对提高电网自动化水平、保障电网安全运行具有重要意义。
因此，国内外专家提出了输电线路巡检机器人的概念，并开展了相关研究。超高压输电线路机器人是以机器人本体平台为载体，携带高清摄像机和红外热成像仪等检测仪器，沿输电线路的相线或上方的架空地线运行，对线路进行检查、维护等工作。
同时，“智能巡检机器人及巡检技术”属于国家电网公司“十二五”科技规划中“输变电设备运行与管理”领域的重点任务，是重点发展的新技术，具有广阔的发展前景。
超高压输电线路巡检机器人系统
今天小砖头要说的项目——超高压输电线路巡检机器人系统正是在这一背景下应运而生的。
该机器人在国家“863”计划以及国电东北电网有限公司支持下研制完成，攻克了超高压环境下的机器人机构、驱动与控制、远程通讯以及电磁兼容等多项关键技术，是具有自主知识产权的新型移动机器人，可应用于500kv 超高压输电线路巡检作业。
巡检机器人系统由巡检机器人和地面移动基站组成。巡检机器人在超高压输电线路上沿线行走，通过摄像机等检测设备检测输电设施的损伤情况，地面基站对机器人具有远程控制与监测功能，机器人上的高速球形摄像机拍摄的输电设施（输电线、绝缘子及杆塔等）图像可通过无线传输系统传送至地面基站，进行显示、存储与处理，以便地面人员及时准确地掌握输电线路的运行状态，发现线路设施的损伤、缺陷等故障情况。
功能
移动功能。作为一款线上行走机器人，它需要适应超高压线路的特性，能够在线上稳定的行走，速度太慢将影响巡线检查效率，太快又会因为线路上的障碍物造成不可预测的危险状况。
攀爬功能。考虑高压输电线路的柔性特点，巡检机器人需要完成较大角度攀爬，特别是在两个山头的塔杆之间以满足实际线路要求。
越障功能。巡检机器人的越障能力是其整个机械结构设计的关键，为了提高巡视检测的效率，机器人需要安全通过普通障碍物。
安全保护功能。在高空作业过程中，若机器人发生机械故障，很可能会对周围工作人员甚至整个电网造成巨大威胁，因此，在机械结构设计时，需要谨慎考虑机器人的自我保护能力提高安全性。
电机驱动控制能力。超高压巡检机器人要在线上完成各种复杂动作，其运动的根本是电机的转动，因而需要对机器人上的各个电机进行伺服控制，通过上层指令实现对各电机的位置控制和速度控制。
通讯功能。机器人在高空作业，而工作人员一般在地面操作，因此，必须通过无线通讯将操作人员的指令发送给机器人，使其完成相应动作，同时，机器人采集的数据也通过无线传输返回给地面。
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