新式绝缘工具攻破狭小空间带电作业难题

新式绝缘工具攻破狭小空间带电作业难题

刘凤娇 王岩

国网山东省电力公司东营市东营区供电公司 山东 东营 257000

摘要：10kV绝缘组合工具主要用于狭小空间内10kV以下设备的带电作业，通过减少停电时间挽回电量损失，同时提高供电可靠性，降低用户投诉率，带来经济效益的同时也创造了极大的社会效益。10kV绝缘组合工具创新成果已获得国家六项实用新型专利和一项发明专利认证，并在2020年全国电力行业质量管理小组大赛中获得一等奖。通过一年时间的使用推广，10kV绝缘组合工具已经在呼伦贝尔地区以及相关能源单位进行使用，均收到了良好的用户反馈。

关键词:不停电作业;旁路作业;配电网检修;配电网改造

引言

配电网作为直接面向电力用户的电力基础设施，是终端用户的直接电力来源，因此配电网的正常运行是保证高质量供电服务的关键一环。由于配电网架设范围广，架设地点以环境复杂的城镇区域为主，且绝缘水平低于输电网，导致其故障率较高，检修工作量大，因检修导致的停电次数较多。为了保证用户用电可靠性需求，提高用户用电满意度，减少因检修与故障而导致的停电，带电作业技术被提出并应用于实际生产当中。带电作业是一种在保持电网各设备不停电状态下进行检查与维修的作业方式。目前配电网中绝大部分检修工作及事故处理工作都可在带电作业的情况下完成，因此实施带电作业可显著降低用户停电时长与停电次数，提高供电可靠性。

1新式绝缘工具攻破狭小空间带电作业难题

a.扳手不合适易掉螺丝。根据标准，扳手手柄应可靠绝缘，螺丝与扳手开口应可靠吻合。但是更换柱上开关时，有些特有小螺丝与现有扳手不匹配，经常造成螺丝掉落，从而延长了带电作业时间。b.护目镜容易起雾。根据标准，带电作业用护目镜应防止电火花将眼睛灼伤，并能够在作业过程中保证足够的视野。经调查验证护目镜可以有效防止眼睛等部位被电火花灼伤，但在盛夏及严冬时，由于作业人员穿着厚重的绝缘服，在绝缘服内会积聚大量水汽，水汽向上蒸发导致护目镜视野模糊，严重影响了作业人员的操作节奏。现有的带电作业用护目镜均不具有防水汽的功能，容易起雾，延长了作业时间。c.现场勘查记录不完善。现场勘查记录没有标记现场作业的遮蔽顺序及所需的绝缘工器具，导致现场作业人员对工作没有充分预估，容易造成工作进展缓慢。现有的作业现场勘查记录不完善，延长了作业时间。

2配电网带电作业的原理

按照带电作业的原理，可将带电作业的方法分为三大类，分别为等电位作业方式、中间电位作业方式以及地电位作业方式。其中，等电位法在高压输电线路的带电作业中应用较为广泛。但由于配电网电压等级相对较低，导致各相导线之间以及导线与其他装置构件之间的距离较小。此外，配电网架设环境更为复杂，设施布置更为密集，进一步压缩了带电作业人员的工作空间，上述情况导致在配网中采用等电位作业方式将使发生相间短路或相对地短路的概率大大增加，存在严重的安全隐患，危及作业人员生命安全。因此，当前配电网带电作业主要采用中间电位作业方式。具体方法主要有绝缘杆作业法、绝缘手套作业法以及综合不停电作业法。

3配电网带电作业的主要方法

3.1旁路作业组织管理

作为四类作业项目的旁路不停电作业，相对于另外三类项目，其通常用于某些较大型的配电网检修、改造工程。工作内容综合性强，往往可能涉及到配电电缆施放、环网柜吊装、杆塔组立、断路器和配电变压器等柱上设备安装等多种配电专业工作。上述类型工作已远远超出了带电作业这一工种的技术范畴，现场的顺利实施必须依赖于多工种、多专业的配合。并且，诸如电缆施放、环网柜和配电变压器安装及调试属于传统的配电检修专业领域，必须由检修人员负责实施。因此，其作业现场管控相对复杂。供电部门计划对某一配电线路的10kV2号环网柜进行配电自动化改造，若按照传统停电检修方式，则需要将该环网柜及后端负荷停电，这难以满足日益严格的优质服务和供电可靠性要求。若采用旁路作业方式实施，则需通过10kV1号环网柜待用间隔985，10kV3号环网柜待用间隔984敷设柔性电缆，分别将2号箱式变压器和3号箱式变压器负荷进行转供。再通过柔性电缆将10kV1号环网柜待用间隔984，10kV3号箱式变压器环网柜待用间隔985连接形成旁路，实现对线路后端负荷转供。待负荷成功转移后，即可断开10kV1号箱式变压器环网柜982间隔和10kV3号箱式变压器环网柜981间隔，实现对10kV2号环网柜停电，为改造工作创造停电条件。

3.2带电作业机器人系统

本文设计的视觉辅助系统将应用于高压带电作业机器人系统。带电作业机器人系统主体是１个升降平台，平台上装有３个机械臂，２个为作业机械臂，１个为视觉观察臂，观察臂上装有深度相机。平台上还装有作业工具，包括自动剥线器、验电笔和线夹等。作业臂负责进行带电作业，其中一个装有线夹，负责固定住线缆，防止晃动，另一个作业臂负责从工作台上取放工具，完成剥线、引线。整体系统如图１所示。自主带电作业主要分为２步：第１步，根据深度相机获取到的图像和视觉匹配算法，定位到熔断器和线缆的精确位置，发送给作业机械臂；第２步，作业机械臂按照一定的顺序从平台取工具，并到指定位置完成剥线、引流等预设任务。本文主要研究熔断器和线缆的定位问题。定位主要流程如图２所示。

3.3绝缘杆作业法

作业人员与带电设备保持规定的安全距离，通过绝缘工具对带电设备进行作业的工作方式称为绝缘杆作业法。在绝缘杆作业法中，最主要的特点为绝缘工具作为作业时的主绝缘，绝缘防护用具作为辅助绝缘。这种作业方法既可以在登杆作业中使用，也可以在使用绝缘臂斗车时配合使用。与绝缘手套作业法相比，绝缘杆作业法更适合在设备布置密集，各相导线距离较小，作业人员活动空间受限的情况下使用，可以免去进行大量的绝缘遮蔽工作，提高作业效率。此外，绝缘杆作业法对装备要求较低，更适合在绝缘臂斗车不易到达的偏僻地区进行不停电作业。但绝缘杆作业法对作业人员的技能与体能要求较高，需要作业人员结合现场环境进行判断与调整。

结束语

本文着眼于带电作业机器人的视觉识别与定位问题，分析了相机标定原理，完成机器人内参标定和手眼标定，实现在机器视觉中各坐标系之间的转换。基于形状匹配算法，提出了分块与拼接匹配策略，使视觉识别具有快速、准确和适应性好的优势。通过最小二乘法和最优化理论，减小了识别误差，提高位置精度。针对带电作业环境，以跌落式熔断器和高压线缆为目标物体，应用本文算法，通过实验验证了该算法的可行性和优越性。

参考文献

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