“机器人+无人机” 让带电作业更智能

“防振锤安装完毕，机器人准备脱离等电位。”近日，在浙江省金华市110千伏云龚线23号塔，金华供电公司输电线路检修人员使用带电检修机器人安装防振锤，在无人登塔的情况下消除该铁塔防振锤脱落缺陷。

　　“该铁塔为紧凑型铁塔，相间距离较小，安全距离不足，过去依靠人工消除缺陷只能采用停电检修的方式开展。我们使用自主研发的防振锤带电检修机器人消除缺陷，既避免了停电，又降低了人员作业的安全风险。”金华供电公司输电运检中心带电作业班技术员、本次作业的无人机飞手李德奎介绍。

　　为了进一步提高输电线路带电作业效率，降低人员作业安全风险，2019年，来自金华供电公司输电运检中心、国网浙江省电力有限公司双创中心、中国电力科学研究院有限公司武汉分院高电压研究所带电作业室、国网智能电网研究院有限公司电工新材料研究所的15名技术骨干组成了项目组，开展带电检修机器人研发及应用工作。

　　立足实际需求，研发防振锤带电检修机器人

　　防振锤是输电线路上最常见的金具之一，防振锤滑移、脱落等缺陷是检修人员常要处理的缺陷。然而，部分110千伏、220千伏输电线路铁塔电气间隙安全距离小，检修人员若采用常规进出强电场的方法作业存在安全风险，需停电检修。项目组针对这一问题，决定研发防振锤带电检修机器人。

　　在研发过程中，项目组以解决现场实际问题为目标开展头脑风暴，从设计机器人的主体结构到各部件组装、功能测试，再到试验环境模拟作业，进行了多次试验。2020年6月，第一代防振锤带电检修机器人诞生。

　　为了验证现场应用可行性，项目组成员首先在停电线路上试用该机器人。“第一次试用时，我们发现机器人自重较大，接近50千克，搬运到检修现场和上下导线不方便。此外，机器人适用的防振锤型号也比较单一。”金华供电公司输电运检中心技术室主任祝强说。项目组针对现场使用中发现的问题改进机器人，完成3次迭代升级。最新一代防振锤带电检修机器人的重量由50千克降至22.6千克，适用范围更广泛，包括110千伏、220千伏输电线路上各系列型号防振锤。

　　克服强电场影响，机器人稳定性再升级

　　机器人在强电场环境下能否保持远程操控的灵敏度与准确性?强电场环境是否会对机器人造成不可逆的损坏?带着这些问题，2021年9月8日，项目组在国网浙江电力高压输变电带电作业实验室对防振锤带电检修机器人开展模拟工况下的试验，为该机器人投入实际生产收集可靠的试验数据支撑。

　　“为了让防振锤带电检修机器人更安全、更可靠地进出强电场，保障作业顺利完成，我们在超高压试验大厅内利用现有设备自主搭设了模拟导线试验平台，通过工频高压发生器施加电压，模拟真实带电线路环境，并操作机器人多次在带电导线上开展防振锤安装工作。”该实验室管理人员吴尊东说。多次试验中，机器人均在模拟导线上成功安装了防振锤。

　　但是，项目组成员发现了一个问题——机器人开启后，进入等电位时有极大的电流通过整个装置。在一次试验中，机器人因此自动关闭。针对该问题，项目组成员决定调整机器人开启方式，使用更加稳定的机械定时装置让机器人在高空中自动打开电源。他们用机械定时装置给机器人施加一个启动定时，确保机器人在进入等电位时处于关闭状态，定时结束时机器人再启动，避免了在进入等电位时的强电流对机器人控制电路造成不可逆的损坏。

　　改装完成后，项目组成员又开展了多次模拟作业。在机械定时装置的帮助下，机器人稳定地完成了作业任务。

　　无人机助力，作业人员无须登塔辅助作业

　　如何在无人登塔的情况下让机器人“爬上”数十米高的导线，是项目组要解决的另一个难题。项目组成员提出用无人机辅助作业。虽然机器人自重已降至22.6千克，但仍远远超出无人机的载重范围。金华供电公司输电运检中心带电作业班的一种用于传递带电作业工器具的方法帮助项目组找到了破局之法。

　　首先，无人机飞手控制无人机悬吊特制绝缘滑车落在作业相导线上方的地线上，作业人员利用挂在特制绝缘滑车上的绝缘传递绳将机器人拉至作业相导线。这样，作业人员无须登塔即可实现机器人进入等电位。随后，作业人员在地面控制机器人“行走”至缺陷位置安装防振锤。完成作业后，作业人员控制机器人返回起挂位置，地面人员通过提拉绝缘绳使机器人脱离等电位并降落至地面。飞手操控无人机拆除挂在地线上的特制绝缘滑车。项目组成员多次进行现场试验，验证了该方法的可行性。

　　2021年10月26日，防振锤带电检修机器人在实际检修作业中首次亮相。金华供电公司输电运检中心带电作业班班员与项目组成员一同来到110千伏云梅线防振锤带电检修现场，在无人机的辅助下用防振锤带电检修机器人完成了作业，实现了全流程无人登塔。

　　“有了这套装置和作业方法，我们就不用登塔消除防振锤相关缺陷了，只需在地面遥控无人机和机器人即可快速完成作业。”金华供电公司输电运检中心带电作业班班长李炯说。

　　目前，无人机辅助防振锤带电检修等机器人上下线的作业方法已在国网浙江电力范围内广泛应用，多次协助各类带电作业机器人完成检修作业，相关带电作业时间平均缩短了50%以上，作业人员的劳动强度与安全风险也降低了。

　　今年5月30日，项目组向国网浙江电力双创中心递交成果转化申请，明确了推广方向。10月11日，双方敲定成果转化方案，完成无形资产评估工作，为防振锤带电检修机器人大范围推广及应用做好准备。

　　下一步，项目组将推进压接管X光带电检测机器人、导线带电修补机器人等项目落地，进一步提升带电作业智能化水平。（朱凯 陈攀 雷兴列）