高压变电站设备带电水冲洗机器人系统探究

高压变电站设备带电水冲洗机器人系统探究

郭晗

国网福建省电力有限公司宁德供电公司福建宁德352100

摘要：水冲洗是整个高压变电站设备最常用的预防污渍的方法，而本身高压变电站设备也能够在最短的时间内进行带电水冲洗，且最终清洗的效率变得非常高。但由于目前人工水冲洗的方式存在着诸多安全和隐患，因此一类人机交互和局部只能控制的机器人冲洗系统变得尤为重要。而该机器人系统主要是由履带式水冲洗机器人、高压纯水设备和手持式操作终端构成。而为了使得整个人机交互冲洗系统能够更加安全、稳定和灵活地得以运用，水冲洗机器人分层式系统兼有带电水冲洗任务也显得尤为重要。这样一类带点水冲洗机器人系统正好可以解决了国内水冲洗机器人操作安全性和灵活性的诸多要求。本文就主要就高压变电站设备带电水冲洗机器人系统进行能够全面探究。

关键词：高压变电站设备；带电水冲洗机器人；水洗系统；探究策略

引言

由于变电站的绝缘子长时间暴露在外界环境中，表面容易沉积污垢。而这些污垢如果碰到恶劣天气侵害的情况，则尤其容易发生污闪事故。目前国内常用的防污闪措施主要包括人工清扫、加强绝缘装置和采用有机RTV涂料等。但目前大部分的清洗工作都是由清洗的技术人员通过手持冲洗设备进入现场进行作业，不仅耗时耗力，而且清晰的效果还不佳，对于后续电网运行的效果和经济效益都有很大的影响。基于此，高压变电站设备带水冲洗机器人系统的出现变得非常重要。本文主要就高压变电站设备带电水冲洗机器人系统进行全面的研究。

1.水冲洗机器人系统整体结构

整个变电站水冲洗机器人系统主要是由水冲洗移动机器人、高压纯水装置设备和手持式终端组成。而从内部的结构来看，它主要是由机械系统、纯水制备系统、液压系统、内部控制系统和通讯系统几个部分组成。而在所有系统中，机械系统始终占据着重要的地位[1]。因为机械系统内部主要包括履带式车体移动结构、绝缘升降结构。正是由于机械系统的存在，而使得水冲洗机器人可以在变电站的区域和道路上顺畅地运行，为移动绝缘的升降提供有效的支撑平台。

2.纯水制备系统

由于高压变电站的绝缘子一般都处于带点作业的状态，所以其水阻率的大小、水柱的长度和冲击打击力的大小都将会直接影响到整体作业的安全性和冲洗的最终效果。因此，纯水制备系统的好坏和是否完善与带电冲洗作业的安全性和冲洗效果有着很大的关系。纯水制备系统一般是由高压纯水制备车、纯水储存系统、高压喷射系统和高压纯水制备车等装置组成的。而纯水储存系统和高压喷射系统都静止置于整体静止的箱体内，整体结构处于全部封闭的状态。也正由于整体结构十分封闭，因此防雨、防锈、防尘和防火的效果很好。

利用纯水制备系统来进行带电冲洗作业时，整体需要具备合适的冲洗和打击的力度。这样一方面可以使得绝缘子被冲洗的更加干净，另外一方面还能够提高整体水冲洗的效率。整体纯水制备系统在运作的过程中尤其可以以水柱长度和作业安全距离来自主调节冲洗打击的力度。图1为整个纯水系统的主要结构。

3.控制系统

水冲洗机器人的控制系统主要采用分层控制的方式来进行，整体可以被分为调度层、通讯层、感知层、控制层和规划层。整个控制系统又可以被分为传感器信息采集系统、车载控制系统和手持式终端控制系统[2]。通过人机交互和智能调节的模式来全面满足变电站水冲洗机器人在高压变电站带电作业时的相关需求。

整个控制系统内部结构主要是以以下的方式来进行控制：第一，调度层主要通过结合实时的传输视频和感知层的信息来采集传感器内部的信息，主要先是由人机接口实现任务的输入，再通过工控机结合的方式来控制冲洗机器人动作执行的难度，从而有效地完成任务的调度。第二，通信层主要是为手持式控制系统和车载控制系统之间的网络提供更加透明的传输通道。第三，控制层主要通过分享一个历史数据库和结合专业知识库知识来实现安全策略和动作的全面规划，所有类似的功能都能够在水冲洗机器人和车载控制系统中全面实现[2]。控制层的主要工作包括带点作业、水冲洗作业控制和运动安全保障等各类控制措施。为了提高整个系统的实时性和运输效率，一定要让整个控制层中每个结构都更好地得以配合实施，这样才能够使得整个水冲洗作业都能够安全地进行。图2为控制系统整体结构[3]。

图1纯水制备系统

图2控制系统总体控制框图

4.车载控制系统

车载控制系统主要为了能够实现水冲洗机器人的带电作业的运用和控制来更好地实现安全响应。整个车载控制系统主要是由TRIO数字运动控制器、控制器I/O输出口和各个关节液压比例阀输入口连接的装置组成。并在之后通过控制TRIO控制器输出口输出电压来全面实现机器人液压执行机构运动方向和运动速度的全面控制[4]。车载系统的存在往往能够有效地提高了高压水冲洗机器人作业的智能型，为带点水冲洗机器人实际的应用提供更好的保障。

5.结束语

由于篇幅所限，本文只对高压变电站设备带电水冲洗机器人系统内部最核心的纯水制备系统、控制系统和车载控制系统进行全面分析。而作为国家863计划课题，高压变电站设备带电水冲洗机器人系统主要能够通过对220千伏一下电压等级变电站带电设备和外绝缘部分进行带电水冲洗作业。本身也具有不停电、无需倒闸操作、清洗效果好和操作简单易行等诸多优点。

参考文献

[1]孙鳞.500kV电力设备带电水冲洗技术应用展望[J].电网技术，2016（3）：225-228.

[2]袁田,向铁元，张锐，等.支柱瓷绝缘子污层泄漏电流及干带产生的边界条件研究[J].高电压技术，2016（4）：215-218.

[3]鲁守银,钱庆林，张斌,等.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化，2016（3）：129-133.

[4]宿志一，李庆峰.我国电网防污闪措施的回顾和总结[J].电网技术，2016（4）：138-142.