高压电缆隧道（综合管廊）机器人应用经验汇报材料

高压电缆隧道（综合管廊）机器人应用经验汇报材料

沈国欣、唐勇

国网温州供电公司

随着城市建筑的高层化、城市市容、环境保护及特殊安全的要求，越来越多的城市中心区域采用地下电缆供电来代替架空输电线路的供电方式，而为了提高地下资源合理利用率，近年来，采用综合管廊和电缆隧道的方式敷设电缆的情况层出不穷，这也给运维人员保障电缆安全运行提出了更高的要求。

一、应用背景

（一）设备情况

国网温州供电公司目前管辖高压电缆线路长度382.6公里，其中在运的电缆隧道及综合管廊有4座，七都隧道、上田隧道、瓯江北口隧道及龙江路综合管廊，总长度8.3公里。每座电缆隧道在建设阶段都安装了电缆隧道智能机器人。

表1 电缆隧道（综合管廊）现状

（二）电网需求

国网公司已经明确了“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的战略目标，而构建能源互联网业务智能化应用体系也成为了主要任务之一，因此电缆隧道及综合管廊的智能化运维要求也促使我们加快配置机器人，提高隧道智能巡检水平。

地下隧道和综合管廊内存在易积水、易产生有害气体、空气不易流通、散热较慢等问题，对日常巡检提出了更高要求，也增加了人工巡检的危险性。为了减少人员处在有限空间的作业时间，实现安全生产目标，利用机器人开展巡视任务成为保障人身安全的有效手段。

二、应用情况

（一）配置要求

1.电缆隧道及综合管廊运行环境

一是环境潮湿。四个隧道顶部都有存在不同程度的凝露甚至水现象，在机器人长期放置的充电房需要尤其注意对湿度的控制

二是坡度较大。部分电力隧道坡度达到30°以上，对机器人设备的动力要求需要更高。

三是里程需求。由于隧道普遍超过2公里，结合电池电量，可以通过增设充电站的方式提高机器人的巡视范围。同时，长距离通讯对于通讯信号的覆盖强度和信号稳定性提出了较高要求。

四是空间限制。电力隧道内可用于监测机器人监测时行走空间不大，在隧道建设阶段应该率先让各设备厂家及时做好空间布局与相互沟通，避免机器人轨道建设与土建、附属设备冲突。

2.专业化巡检要求

一是携带的在线式红外测温仪，提高巡检专业化水平；

二是增加环境监测单元，实时掌握环境状况；

三是具备自主巡视能力，提高巡检效率。

3.附属设备要求

一是防火门应能按要求开闭，避免机器人撞门；

二是充电站配置合理，便于机器人随时充电；

三是数据传输可靠，保证隧道内设备网络端口各自匹配不冲突。

（二）系统构成

城市管廊智能巡检机器人系统主要由巡检机器人、轨道系统、供电系统、通信系统、系统管理平台等组成。机器人沿固定轨道运行，利用自身携带的检测设备采集现场设备的相关数据，通过无线网络传递采集数据以及接收运维人员的控制指令，最后由系统管理平台进行数据分析、判断设备及环境状态、发现异常及时报警等，本地系统管理平台可通过电力专用网络于远程监控平台进行通信。系统架构如下：

图 1 系统拓扑结构示意图

（三）实践应用

1.七都隧道

七都电缆隧道是温州最早投入使用的电缆隧道，采用单轨道机器人，运行期间对隧道机器人迭代升级了多次。

一是针对坡度大的措施。七都隧道部分区段坡度大，第一代列车式隧道巡检机器人由三节机身构成，设备大且重，动力不佳，对轨道加设防滑贴后爬坡能力依旧不理想；迭代升级后采用一节机身，增强动力引擎与传动系统，经实践验证可可靠上坡。

二是针对湿度大的措施。潮湿环境也对机器人运行造成很大影响，首先，镜头在湿度高时有凝露会导致机器人摄像不清晰的问题，二代机器人镜头前加了雨刷控制功能，可以自动对镜头进行清洁。

三是针对防火门控制问题。由于隧道湿度大，防火门总电闸开关容易跳开，在防火门控制箱掉电的情况下防火门电动闭合器会打开从而导致防火分区未能有效隔断。若机器人行驶速度过快，有发生机器人在防火门开启前撞击防火门导致设备受损的情况。若防火门未自动开启，机器人将直接撞击防火门造成设备受损。为此，我们硬件配置方面增加了防火门开闭状态的传感器，在运行前确认防火门是否处在通电可操作状态，并在经过防火门时，使其运行速度降低至1米/秒以下。

2.上田隧道

运用双轨道巡检机器人。上田隧道湿度较七都隧道低，但仍有许多防火区段存在凝露等现象。防火门控制柜失电导致防火门自动打开从而造成防火区段的消防隐患现象时有发生。该型号机器人在经过防火门时会在距防火门一定距离时停止运动，待防火门开启后再行驶穿过，有效防止了机器人误撞、冲撞防火门的情况。在有足够的轨道安装空间的情况下，双轨道巡检机器人运行较稳定。

3.瓯江北口隧道

目前使用的单轨隧道巡检机器人。瓯江北口隧道长度仅0.4公里，且环境极度潮湿。单独设置的充电房一定程度上有减缓湿气侵蚀设备的作用，但在长时间作用下依旧会有影响。综合总体应用经验，建议在较短的隧道通过布置更多的球型摄像头增强对隧道的管控。

4.龙江路综合管廊

根据综合管廊转角多，有高差段落，空间较大的特点采用综合管廊双轨道巡检机器人。由于综合管廊需要控制高压仓与综合仓信号接入的问题，要提前设置双通道，避免综合管廊内机器人数据接入运检中心统一管控平台的安全隐患。

三、应用成效

（一）经济效益分析

智能机器人可在电力管廊推广使用，能有效提高工作效率，降低工作成本，加强作业安全性，并具有可观的经济效益。

1.降低设备巡检人工成本

智能机器人可在一定程度上代替人工完成设备的巡检工作，从而减轻了值班人员的工作强度，减少运维人员投入，降低人员成本。如未采用智能机器人，以温州地区四个隧道（综合管廊）为例，需24小时有人值守，按照5班3倒制度和一个班2人配置，日常巡检人员配置需24人，每班8小时，凭借机器人的远程监控以及自动报警等功能，可节约值班人员的投入，具体如下：

表2 值班人员投入对比表

仅人工工资投入每年就可节省360万元。

2.节约设备全寿命周期投入及维护成本成本

设备的全寿命周期成本主要包括改造一次性投入、改造后运行寿命周期内停电损失和运行维护费用之和。

3.提高操作、检修快速反应能力，有效控制设备受损率

通过集成红外热成像、声音、高清在线监测功能，为设备的安全正常运行提供可靠的科学依据，从而缩短维修时间。

（二）社会效益分析

一是实现数字化电网，提升整体管理水平；

二是规范设备操作流程，加强安全管理；

三是提高地区经济发展水平，带动相关产业与技术发展；

四是提升企业社会形象，获得良好的社会效益。

四、经验总结

温州公司根据现有隧道及综合管廊机器人的运行情况，结合实际运行效果，针对浙江地区隧道及综合管廊湿度大、存在高差等情况，总结出了一套成熟的设备选型经验和基本技术参数要求，包括巡检机器人要求、成像系统要求、轨道技术要求、充电技术要求、通信网络要求、防火门技术要求、可靠性要求等，全省电缆隧道及综合管廊可以根据本典型经验配置相适应的智能机器人。

针对目前隧道及综合管廊的运维现状，极有必要配置一套智能巡检机器人系统，实现管廊内数据自动采集、设备运行状态自动分析、环境信息监测、发现异常及时报警等多项功能。通过智能巡检机器人系统可实现对综合管廊高压电缆的自动巡检、带电检测，可减少运维人员的工作强度，提高管廊的巡检效率和质量，有效保障管廊内设备、设施的正常运行，实现对综合管廊的智能化管理。

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