特高压输电线路巡视辅助检修机器人的研制

特高压输电线路巡视辅助检修机器人的研制

赵越  

国网河北省电力有限公司超高压分公司，050000

摘要：随着我国经济的快速发展，特高压输电线路（即交流1000千伏及以上，直流800千伏及以上输电线路）的建设已成为保障电力供应稳定的重要举措。然而，特高压输电线路的巡视和检修任务十分繁重，对人力资源和时间成本提出了很大的挑战。因此，研发一种能够辅助进行特高压输电线路巡视和检修工作的机器人具有重要意义。

关键词：特高压输电线路；巡视；辅助检修；机器人；研制

引言

随着我国经济的快速发展和城乡电力需求的增加，特高压输电线路正逐渐成为电力输送的主力。然而，特高压输电线路的运行环境复杂，线路长度长，线路维护困难，给线路的巡视和检修工作带来了巨大挑战。为了提高特高压输电线路的运行可靠性和安全性，研制一种能够实现线路巡视和辅助检修的机器人显得尤为重要。该机器人将能够代替人工进行线路巡视，减少人员的劳动强度和安全风险，提高线路的运行效率和安全性。

1特高压输电线路巡视辅助检修机器人的意义

1.1提高巡视效率

特高压输电线路的巡视工作十分繁重且具有一定的危险性，传统人工巡视方式存在效率低、盲区大等问题。机器人的引入可以显著提高巡视效率。机器人不受气候和环境限制，可以全天候进行巡视，覆盖范围更广，且能够细致入微地检测输电线路的状态。其自主导航和智能路线规划功能，能够灵活应对复杂地形和环境，确保对线路的全面覆盖检测。通过搭载先进的传感器和摄像头，机器人可以及时识别线路上的问题，并实现快速反馈，为运维人员提供准确的数据支持，帮助他们更好地掌握线路情况，及时做出应对措施，从而提高巡视效率，确保输电线路的正常运行。

1.2提升安全性

特高压输电线路的巡视和检修过程存在较高的安全风险，操作人员需要长时间接触高压设备，存在意外伤害的风险。引入机器人则可以显著提升工作安全性。机器人代替了人员直接进入高危环境的工作，有效减少了操作人员的安全风险。具有远程遥控和自主操作功能的机器人，能够在不需要人员亲自到场的情况下完成巡视任务，实现远程监控和操作，大大降低了巡视和检修工作中发生的事故风险。同时，机器人搭载多种传感器和监测设备，能够实时监测环境和设备状态，一旦出现异常立即报警，及时处理，有效降低了事故发生的可能性，保障了工作人员的安全。

1.3减少人力投入

传统特高压输电线路的巡视和检修需要大量的人力投入，不仅成本高昂，而且效率低下。引入机器人辅助巡视和检修工作，可显著减少人力投入，提高企业的经济效益。机器人具有多样化功能，如自主巡航、智能识别、远程操作等，能够取代部分重复劳动和高风险工作，减轻了运维人员的工作强度。机器人24小时全天候工作，不受时间和环境限制，能够按计划执行巡视任务，提高了工作效率，降低了运维成本。通过机器人与人工相结合的工作模式，实现优化人力资源配置，提高工作效率，为输电企业带来更加明显的经济效益。

2特高压输电线路巡视和检修存在的问题分析

2.1安全性问题

传统的人员巡视和检修方式存在着严重的安全隐患，操作人员长时间接触高压设备，容易受到意外伤害的威胁。高压电力设备的工作环境存在高温、电磁辐射等危险因素，操作人员需要穿着特殊防护装备进行工作，但仍无法完全消除风险。操作人员在复杂的线路环境中工作，需要面对线路跨越河流、山区等复杂地形，增加了操作难度和安全风险。常规的人员巡视和检修方式存在难以避免的操作失误可能，一旦出现操作不慎或工具设备故障，极易引发重大事故，对操作人员的生命安全构成威胁。

2.2效率低下

人工巡视工作在特高压输电线路上需要耗费极大的时间和人力资源，且无法实现全天候的监控，导致效率低下。由于传统巡视方式面临着气候、环境限制，操作人员在恶劣天气和复杂地形下的工作效率会受到影响，不能保证定期进行巡视和监测。人工巡视工作需要人员长时间步行或骑行，穿越地域辽阔的输电线路，导致巡视范围有限且效率低下。人员巡视过程中，还需要频繁转换视角和位置，查看各个部位，这增加了任务的复杂性，导致工作效率进一步下降。

2.3巡视精度不高

人工巡视在特高压输电线路上面临着诸多限制，导致巡视精度不高。人为因素和环境限制使得人工巡视难以做到全面细致巡视，可能会出现漏检和误检现象。操作人员在复杂环境中进行巡视，视线受到阻碍、疲劳等因素容易造成疏漏，甚至错过重要的线路异常。各种外界条件如雨雪天气、灰尘遮挡、夜间作业等都会影响巡视精度，阻碍了对线路状态的准确评估。此外，特高压输电线路跨越地域广阔，人工巡视覆盖范围有限，常常无法做到对整个线路的全方位检查，造成隐患未被及时发现和处理。

3特高压输电线路巡视辅助检修机器人的关键技术

    3.1感知与导航技术

感知与导航技术是特高压输电线路巡视辅助检修机器人的关键技术之一。通过激光雷达传感器实现环境的三维点云地图建模与重建，机器人能够准确感知输电线路周围的环境并识别障碍物。同时，利用摄像头等设备进行视觉感知，实时采集线路情况，借助全球定位系统和惯性导航系统实现自主定位与导航。避障与路径规划技术保证机器人在复杂地形下安全巡视，并智能规划最佳巡视路线。感知与导航技术的结合使机器人能够高效、精准地完成对特高压输电线路的巡视任务，有效提升工作效率。

3.2智能识别与故障检测技术

智能识别与故障检测技术在特高压输电线路巡视辅助机器人中扮演着重要角色。通过深度学习等技术实现的图像识别能力，机器人可以自动识别并分析线路设备、缺陷和异物。这意味着机器人能够从图像中快速准确地识别出线路上的关键部件、潜在问题和存在的风险因素。这种智能识别的能力可以帮助运维人员及时发现存在的问题，预防潜在故障的发生，并采取相应的措施加以处理。另外，数据处理与分析技术也是智能识别与故障检测的重要组成部分。通过对传感器采集的大量数据进行处理和分析，机器人能够监测线路设备的状态并分析异常情况。例如，通过分析电流、电压、温度等参数，机器人可以判断设备是否正常工作，并在检测到异常时提前发出警报或报告。这种数据处理与分析的能力有助于运维人员了解线路的整体状况，准确判断设备的运行状态，及时发现潜在的故障隐患。

3.3自主操作与远程控制技术

自主操作与远程控制技术是特高压输电线路巡视辅助检修机器人的重要技术支持。借助智能算法的智能决策技术，机器人能够根据任务需要做出智能化决策，选择最优行进路径。通过远程控制技术实现机器人的远程监控与控制，能够在实时调整任务计划、处理突发情况时发挥重要作用。同时，机器人具备自主寻找充电桩进行充电的能力，保证长时间任务的顺利执行。这些技术的应用使机器人具备了高度的自主性、智能性和灵活性，为特高压输电线路的安全稳定运行提供了可靠的技术支持。

结束语

特高压输电线路巡视辅助检修机器人的研制对于提高特高压输电线路的可靠性、安全性和效率具有重要意义。通过持续的技术创新和实践探索，相信这一技术将在未来得到广泛应用，并为我国的电力行业发展做出积极贡献。

参考文献

[1]齐晓瑀.高压输电线路某型巡线机器人在线感应取能研究[D].华北电力大学(北京),2023.

[2]李方,姜文东,付守海等.高压输电线路巡线机器人目标自动识别跟踪方法[J].微型电脑应用,2023,39(04):183-186.

[3]曹城悦.高压输电线路巡检机器人视觉系统设计与研究[D].辽宁工程技术大学,2023.

[4]雷霆,钟玉,韦海彬等.高压输电线路作业机器人系统设计与应用研究[J].制造业自动化,2022,44(03):81-85.

[5]何宇,王栋,王鑫等.特高压输电线路巡视辅助检修机器人的研制[J].通信电源技术,2020,37(05):47-48.