10kV配电线路带电抢修作业机器人实用化分析

10kV配电线路带电抢修作业机器人实用化分析

黎俊

国网湖南省电力有限公司张家界供电分公司 湖南 张家界 427000

摘要：随着我国工业的快速发展，电力系统对我国社会的重要程度逐渐提高，电力系统主要是由各地电网大范围互联组合而成，随着电网覆盖面积的扩大，大量分布式的电源接入使得电力系统在当前的应用中面临着全新的挑战。特别是随着近些年来地震、冰雪等自然灾害的肆虐，对我国电力电网的应用带来了新的考验，本文主要探讨10kV配电线路带电抢修作业机器人在电力电网抢修中的应用，文中首先介绍了配电线路带电抢修系统的组成，然后详细论述了配电线路带电抢修作业机器人组成操作系统机械液压臂和专用作业工具，进而为完善带电抢修机器人的关键技术和专用技术提供些许参考意见。

关键词：10kV配电线路；抢修作业机器人；机械液压臂；专用作业工具

引言

现阶段通过高压线路带电作业可以进行电力设备的测试、改造和检修等工作，对于操作的实现为我国供电可靠性带来了保障，同时也减少了由于地区断电而带来的经济损失。在我国10kV配电线路带电抢修作业中通常采用绝缘斗臂车中间电位作业方法，在抢修作业中维修人员通常采用原始的工具来完成带电作业任务，这就使得在抢修作业中存在着难度强度大、工作效率低、易发生安全事故等问题。

为了解决人工带电作业危险、劳动强度大等问题，就需要结合当前我国配电网络带电作业工艺条件，发明出一台可以满足当前配电线路作业环境需求的智能化带电抢修作业机器人。通过该机器人便可以完全取代于人工完成10kV配电线路带电抢修作业，同时在更换带电电路设备、带电导线清除异物等任务中，采用作业机器人进行完成的效率远超于人工。

一、配电线路带电抢修系统的组成

在10kV配电线路带电抢修作业中所使用的抢修作业机器人，其整体结构主要包括抢修机器人整体操作作业平台、工程折叠加伸缩绝缘臂、作业平台移动汽车、中控装置这4个部分组合而成。抢修机器人整体操作作业平台主要是由机器人操作系统、绝缘斗、机械臂绝缘子支撑、液压控制器等组合而成，通过这一平台便可以为操控人员提供监测机器人维修的平台。通过该平台中的折叠伸缩绝缘臂，便可以将操控平台与移动汽车底盘相连接，直接地将机器人和作业平台一起送达线路作业区域。同时该作业平台中的下部控制装置和上部控制装置，都一同设置在回转塔上方，机器人通过回转塔便可以进行360度的全方位操作，进而方便作业人员在绝缘斗中进行操控。

抢修作业机器人的控制模块是由较为复杂的系统组合而成，通过该模块便可以对绝缘臂各个位置的伺服电力实现较好的调控，同时抢修作业机器人在各个关节处均安装有力矩电机和高精度旋转电位器，通过这两项电器设备就可以使操控者在抢修作业中获得良好的操作舒适性。此外在机器人上方加装阻尼系统，还可以帮助不同类型的操作者更好地对机器人实施人工控制。通过主力系统并可以使机械臂与主手之间形成机械耦合，这样便可以将机械臂主手的运动形态，进一步地传输给主机械臂，进而使机械臂与主手实现协调操作。

二、配电线路带电抢修作业机器人组成操作机械液压臂

1.抢修作业机器人液压机械臂

抢修机器人液压机械臂是高压带电抢修作业中的核心，通过液压机械臂便可以将高压作业现场与操纵人员实现完全隔离。因此抢修机器人中的液压机械臂在设计过程中需要使其具有良好的主从控制精度、自重较小且性能稳定，在操控主手与机械臂之间主要是通过光纤通讯相连接，这样操作人员就可以实现通过主手直接对机械臂作业实施控制。由于该机械臂还具有良好的绝缘效果，对高压作业现场实施隔离，避免高压电场对作业人员造成人身伤害。

2.抢修作业机器人主手

抢修作业机器人的主手和机械臂所采用的结构完全相同，都是属于拓扑结构，通过该结构就可以对主手双方的各个关节实施良好的控制，进而提高操作人员的维修效率。

3.抢修作业机器人液压供油单元

抢修机器人液压供油单元在设计过程中，为了防止液压油损坏灵敏的电液伺服阀、液压马达和液压缸，就需要对液压油进行深层次的过滤，同时所选择的液压油必须要满足施工中的流量、压力、型号、清洁度等各方面要求。

4.抢修作业机器人主从控制系统

抢修作业机器人的主从控制系统，是帮助操作人员在绝缘斗内对左主手和右主手运动控制单元实施良好控制的关键，在控制过程中左、右主手需要在操控中分别克服来自于关节力矩电机的阻力作用，此外左右主手各关节上方的电位计还需要在作业过程中，将操作人员所传达的电压信号传递到左、右微控制器中，进而实现左、右在维修作业中的良好旋转；左、右微控制器在接收到光纤所传递的位置指令信息后，并需要将信息再次传递给左、右液压伺服控制盒，通过该装置便可以控制驱动左、右机械臂各个关节运动。同时还可以根据机械臂的电位计输出信号电压与原通道电压相比较，判断机械臂在维修作业中的位置，直到抢修机器人将机械臂运动到与主手相应的位置即可。

三、配电线路带电抢修作业机器人专用作业工具

1.抢修作业机器人自动剥皮工具

抢修作业机器人中的自动剥皮工具，主要是将架空导线长期裸露在外的绝缘层剥除，通过抢修机器人对带电线路的绝缘层进行剥除，不仅操作效率较高且具有的安全性是传统人工作业无可比拟的。电动剥皮工具的组成主要是由曲柄连杆、摇杆、刀头、直流减速电机等组合而成。例如，在国家电网电力机器人实验室所进行的现场模拟自动剥皮试验中，抢修作业机器人在剥皮时，通过机械手夹持操作，其剥皮速度和剥皮力度可通过人工直接控制，进而符合当前我国高压带电作业的设计需求。

2.抢修作业机器人自动扳手设计

抢修作业机器人的自动扳手设计，主要是用于取代人工维修操作中紧固螺母、夹紧线夹的作用。当前在抢修作业机器人中所使用的电动扳手主要有冲击式和安全离合式这两种，冲击式电动扳手主要是由电动机、行星齿轮减速器、滚珠螺旋槽冲击结构等组合合成；安全离合式电动扳手主要是由达到一定力矩就自动脱扣的安全离合机构组合而成。

四、结束语

随着我国10kV配电线路带电抢修作业机器人在国家电力电网抢修作业中的逐渐普及，进一步地提高了我国配电线路抢修作业效率，同时还可以将作业人员与高压作业维修现场隔离，保障作业人员的人身安全。

参考文献：

[1].李健,鲁守银,李运厂,etal.10kV配电线路带电抢修作业机器人实用化研究[J].制造业自动化,2017,34(022):90-94.

[2].辛洪杰.10kV配电线路带电抢修作业机器人实用化研究[J].科技创新与应用,2016,000(004):205.

[3].高焕兵田国会.面向配电系统的带电抢修作业机器人[J].山东大学学报:工学版,2015(45):53.