摘要：随着基础设施的完善和发展，输电线路电压等级也得到了提高。架空输电线路的巡检工作难度大，而巡检对于保障输电线路的安全高效性具有重要意义，因此需要应用先进的技术。目前智能巡检机器人在架空输电线路中的应用已经成为现实，与人工巡检相比效果更佳。本文主要介绍了架空输电线路智能巡检机器人的示范应用策略，希望可以为相关人员提供参考意见。
关键词：输电线路；智能；巡检机器人；应用
引言
架空输电线路一般处于地形复杂的地方，而且点多面广，容易受到自然灾害的影响。其中材料老化、雷电破坏以及覆冰属于最为常见的问题，可能引发诸多安全事故。为此需要针对架空输电线路采取积极的措施进行巡检，应用智能巡检机器人可以提高巡检的效率，同时减少巡检过程中发生的安全事故。智能巡检机器人的应用还需要不断地改进和完善，才能够发挥出预期的价值。
一、架空输电线路智能巡检机器人的应用
我国很多地区的架空输电线路巡检均依靠人力，巡检人员在现场的工作量大，而且由于人力完成效率非常低，巡检中会漏掉很多，最终的巡检效果往往不如人意。目前坚持在巡检工作岗位的人员较少，而且输电线路的巡检质量始终无法提高，这就加速了智能巡检机器人的应用，一方面可以提高巡检水平，另外一方面则可以缓解人力资源不足等问题。从当前的输电线路巡检情况来看非常需要引进智能巡检机器人，这不仅仅是技术革命，也是为了输电线路的发展方向，对于经济发展以及社会基础设施完善均具有重要意义。近几年来很多地区的架空输电线路的巡检已经开始陆续使用定位相机拍摄线路照片，尽管还没有完全应用智能巡检机器人，但是已经有了应用的基础和条件。今后架空输电线路智能巡检机器人的应用仍然需要集中在降低成本和提高应用规范和水平上。积极吸收先进的经验和理念，培养一批能够操作和使用智能巡检机器人的人才也非常的重要。我国的地理环境复杂，架空输电线路又往往是在山区或者地形严峻的地区，应用智能巡检机器人具有重要意义，同时也面临着诸多的问题，例如资金和人才，这些都是智能巡检机器人应用中需要克服的，只有当基础条件满足之后，架空输电线路的智能巡检机器人应用范围才会逐渐扩大，达到普及的目标。
广东肇庆220kV睦端乙线就应用了智能机器人加以巡检，巡检的效果满足了预期。智能巡检机器人无论是在对巡检结果的反馈还是巡检的精确度上都较之于人力巡检有很大的优势。尤其是在巡检的过程中产生的清晰的影响资料对于完善输电线路巡检体系具有重要意义，而且能够促进我国电网企业的发展和进步，使其能够逐渐完成传统向智能化的转变。
二、架空输电线路智能巡检机器人的设计
1、架空输电线路智能巡检机器人的应用条件
通过分析当前的智能巡检机器人会发现它包含了诸多的内容，例如激光雷达测距仪和可见光摄像机等。智能巡检机器人已经能够达到不受地域限制的水平，因此具有重要应用价值。此外架空输电线路智能巡检机器人的应用条件还包括了它的智能巡检系统，智能巡检机器人在应用的过程中主要是按照已经预设好的轨道运转。它内部的摄像机和照相机会拍摄输电线路的杆塔以及导向，这样一来内部的其他软件便可以及时形成立体图片，结合已经设置好的管理系统发现输电线路中存在的问题。具体如图一所示的肇庆220kV睦端乙线智能巡检机器人的布局方案为准。
（图一）
这种智能机器人之所以能持续使用，主要因为其它具有自动充电的功能，通过在位置合适的杆塔设置太阳能基站。太阳能充电基站通过将太阳能转化为电能储存在太阳能蓄电池里，当巡检机器人通过安装有充电基站的杆塔时，机器人行走轮上的充电头与充电基站的充电座进行对接充电，为后续巡检补给能量。
为了使机器人到达杆塔顶端进入地线，使用自动上下线装置将巡检机器人沿预设轨道提升至地线上或将巡检机器人从地线上沿预设轨道下降到地面，全程无需人员登塔。自动上下线装置是一种架设在塔身与塔顶，供机器人进行上线与下线的装置。机器人在塔底装入吊篮中，通过电机带动卷扬机把吊篮通过塔身的工字钢导轨吊到塔顶，吊篮到达塔顶后，机器人从吊篮中驶出，沿着塔顶的导轨行走到地线上，从而实现机器人的自动上下线。
智能巡检机器人还能够进行数据分析与处理，在这一过程中依靠的是自动分类与相对巡检实现目标定位的，所以提前在后台管理系统中设置了图像命名规则便可以达到目的。机器人自带的摄像机和照相机会在巡检的过程中拍摄照片，而在拍摄之前要与系统内部的数据库文件联系起来，经过查询之后才会进行拍摄。查询的过程中主要是为了获得杆塔的具体情况以及其他必要设施的位置。智能巡检机器人与人工巡检相比具有非常明显的优势，应当加以探索和实践应用，通过完善和发展最终实现替代人工的目标。由于智能巡检机器人巡检完输电线路之后所拍摄的图片要经过分析处理才可以被应用到实践当中，因此在这一环节中仍然需要依靠人力完成，通过浏览已经被机器人分类的图片，明确输电线路存在的缺陷并采用科学的方式加以标注，防止出现混乱问题。一般为了更好地指导修复工作，针对智能巡检机器人拍摄的图片除了进行缺陷标注之外，还需要重新命名缺陷图片，并针对缺陷进行描述，尤其要明确缺陷的危险性，并根据具体的情况在这一环节中就形成具体的处理方法。为了保证每一个环节都顺利进行，保障输电线路的修复效果，要把巡检所得到的图片以及报告均整理妥当。
智能巡检机器人的应用条件还在于它拥有的数据库，数据库中包含了机器人在巡检过程中所拍摄的图片以及相应的红外信息等，以及根据这些具体的情况形成的巡检报告等内容。由于每一个环节的内容都始终完整，所以为管理人员决定修复方案起到了很大的作用，因为能够利用数据库内部的资料对比巡检状态细化检修的方案内容。智能巡检机器人的系统组成部分大致如下图所示。
2、架空输电线路智能巡检机器人行走路径的设计
智能机器人巡检架空输电线路时，直线杆塔上的悬垂线夹通过金具串直接连接到地线横担上，这对机器人的行走造成了阻挡；耐张杆塔的地线横担将横担两侧地线分隔为两段，机器人无法直接跨过地线横担。因此需对以上的行走路径进行一定的改造，使之满足机器人的行走条件。肇庆220kV睦端乙线全长20.966公里，共58基杆塔，其中直线塔41基，耐张塔17基，以下是以该架空线路改造为应用实例分析智能巡检机器人行走路径的设计。
直线塔中的地线悬垂线夹改造前后如下图二所示。
（图二：地线单悬垂改造前/后结构图）
图中1：UB-10挂板；2：平型挂板PD-10；3：XGU-2悬垂线夹；4：铝包带；5：单联C型挂板；6：XDU-2悬垂线夹；7：挡板；
由图二看出，改造后的单悬垂结构，用单联C型挂板和XDU-2悬垂线夹取代原有连接结构的平行挂板和XGU-2悬垂线夹，单联C型挂板和XDU-2悬垂线夹通过螺栓螺母进行连接，与C型挂板相连的XDU-2悬垂线夹相比原有的线夹结构，大体尺寸不动，在原有的结构上，去掉了线夹两侧的圆柱结构，增加了底部的方形开孔结构。
为了保证机器人能够顺利通过耐张塔头，在原有的结构上添加耐张过桥，耐张过桥结构如下图三所示。
（图三：耐张过桥整体结构图）
图中1：连接管；2：柔性过桥；3：转角过桥；4：过桥固定结构
由图三看出，耐张过桥主要由与杆塔相连的连接管、柔性过桥、与地线搭接的转角过桥和连接在两侧压接管处的过桥固定结构组成。对于所有的耐张塔，过桥的结构形式一致，但针对不同的杆塔类型以及杆塔坡度，连接管的安装孔距以及柔性过桥的长度可能不同。
连接管是一个焊接件，由杆件和连接管支架焊接而成，杆件两端钻有螺纹孔，分别于柔性导轨的“碗调节杆长”相连。过桥固定结构连接在压接管上，主要由固定件、压接件、过桥支撑件组成，固定件和压接件通过螺纹连接压紧压接管外圆面，固定件的一端，钻有螺孔，用于和压接管靠近杆塔处的圆环的连接，从而约束整体过桥沿着地线轴线的转动。过桥支撑件与固定件螺纹连接，用以支撑转角过桥。柔性过桥主要由球头销、球头螺母、六角头螺母、球碗调节杆长组成，柔性过桥零部件通过钢丝绳进行串接而形成柔性结构，可通过增减柔性过桥的节数以适应不同的耐张转角或跨度要求。转角过桥，由引导管和接续管连接件组成，与地线搭接的地方设有挡板，方便机器人的自主运行过障的自主运动规划。转角过桥转角两头的圆钢间是通过倾斜平面的螺纹连接，构成一定的转角。
除此之外，智能巡检机器人的行走路径还包括了铁塔间的直线段，在这一区域需要进行高速巡检。其中智能机器人的外视一般负责悬挂侧地线的巡检，而在其左侧的相线也属于外视的巡检内容。它的内视则往往是负责中间和右侧的相线和地线。行走路径的设计中还要包含摄像机的定时问题，结合我国当前架空输电线路的基本情况可以知道需要将其定在五秒，巡检的速度要符合标准。
智能机器人与人工巡检相比优势更强，（优势对比图如下）在设计智能巡检机器人的行走路线就可以知道。
（图四）
（图五）
三、结束语
随着经济的发展和进步，科学技术水平会不断地提高，在此基础之上架空输电线路的巡检水平也会得到很大程度的提升。目前已经开始应用智能巡检机器人进行巡检，在实践中收到了不错的效果。在今后还要吸收国际先进技术和经验，结合我国的实际情况形成更加科学的应用模式，逐渐提高我国基础设施建设水平、
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论文作者:梁振敏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：机器人论文; 过桥论文; 智能论文; 线路论文; 杆塔论文; 地线论文; 结构论文; 《电力设备》2019年第5期论文;