（国网长治供电公司 山西省长治市 046000）
摘要：由于输电线路分布点多面广，所处地形种类繁杂，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到恶劣的自然环境及电网本身持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。因此必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况，线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。传统的巡线方法通常是采用人工巡检，不仅条件艰苦而且工作量大，特别是对偏远山区或对跨越大江大河输电线路的巡检，存在很大的困难和安全隐患，有些巡检项目靠常规项目靠常规方法是无法实现的，因此利用机器人进行自动巡线将成为保障输电线路安全稳定运行的一种必要手段。
关键词：高压线路；巡检机器人
1传统的巡检方式和巡线机器人的比较
人工巡检的方式是巡线工人利用望远镜和红外热像仪在地面上观测输电线路设备的运行情况，有些时候也需要攀登数十米高的杆塔进行登塔检查，或者利用专用的飞车在输电线路上行走来巡检，发现设备的损坏情况，及时安排线路维护和检修，确保输电线路的安全运行。这种人工巡检的工作方式有许多缺点，比如巡检的周期长，危险性高，劳动强度大，维护成本高，受自然天气影响大等等。另外，输电线路通常都建设在野外，如果巡检的线路 在深山、沙漠或沼泽地中，那么就很难保证人工巡检的质量，造成输电线路 的管理处在不可控的状态。
直升飞机巡检是利用直升机搭载人员并携带摄像机和红外热像仪等仪器，让它沿着输电线路上空飞行，对线路进行巡检。这种巡检方式在人类很难到达的恶劣的环境下是高效安全的，比如在原始森林、高纬度地带和高寒地带中。但是飞行巡检也存在一定不宜全面推广的缺点，比如飞行巡检的花费非常大，受当地航线空管限制，存在一定安全性等问题。
由于以上两种输电线路的巡检方式都有很多的缺点，电力部门急需高安全度、低强度、质量可控、费用低、自动化水平高的一种机器人来完成输电线路的巡检工作。巡线机器人可以大大地减少工人作业的劳 动强度，提高作业安全性，提高工作效率，该机器人能在输电线路上自主地行走，跨越障碍，用机器人本体上携带的摄像机或红外测试仪通过无线图像传输系统将检测到的图像信号传回地面工作站，地面基站工作人员能够根据这些图像信息来判断输电线路设备的运行情况。
2高压线路巡线机器人的研究
2.1机器人行走方式分析
（1）机器人实现连续行走必须依靠连续的导轨或缆线，线路安装额外的导轨费用太大并不可行，而线路的导线和架空地线的形状刚好同线缆功能相似，实现了连续可行状态，选择导线或架空地线可行。
（2）到底选用导线还是架空地线，主要考虑两者之间机器人行走可能遇到的障碍物的多少和跨越难易。导线上机器人行走需要跨越障碍物较多，并且跨越尺寸较大，比如每档导线都有间隔棒和导线压接管，特别是导线在耐张塔引流和换位的连接非常复杂，跨越难度非常大，制约机器人只能实现耐张内的巡检；而地线障碍物只有挂点金具、防震锤、压接管，档距中间基本没有非常复杂的障碍物，并且跨越物尺寸较小，特别是耐张塔地线引流接 线方式简单，可利用简易的导轨，实现机器人远距离和跨耐张段的巡检，适用线路非常广泛，所以在架空地线上行走优于导线。
（3）输电线路电磁场非常强，机器人在导线行走，刚好处在电磁场中 心附近，要求电子部件抗电磁干扰能力要求非常强，否则元件容易烧坏，增大成本，在架空地线上行走，处在导线综合磁场的外面，相对较小，所以在架空地线上行走可行。
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（4）机器人巡检动作太多，并且导线水平排列容易造成导线互相遮挡，影响巡视效果；而架空地线上行走巡视，可从上向下巡视，刚好可弥补地面人工巡视的不足，视频头巡视角度只需要下面 360 度的巡视，操作步骤简化，所以在架空地线上行走优于导线。
基于以上四点原因，机器人的行走方案确定在输电线路的架空地线上行走。这种行走方式的优点：需要跨越障碍物少，适应线路能力强，可实现 长距离巡检，巡检角度好的特点。
2.2 机器人控制系统分析
由于机器人采取在地线上行走方案，视频采集装置必须安装在地线上，分析认为采用视频现场采集事后分析的工作方式 效率低，所以系统设计为现场视频采集，地面人工分析，所以系统需要分线上一部分，地面一部分，两部分需要无线传输，相当于人的视觉得到延伸，同时目前的技术水平不可能将系统实现完全自主，还需要一定的人为干涉，所以系统需要地面部分对地线上行走部分实现控制，从控制角度机器人的系统需要分成地面和线上两部分。
2.3机器人行走越障机构分析
机器人采用在架空地线上行走方式，需要跨越地线障碍组合是防振锤-单悬垂金具-防振锤组合、防振锤-双悬垂金具-防振锤组合、压接管、耐张杆塔障碍等典型金具，耐张杆塔障碍比较复杂，且一条输电线路耐张杆塔的数量不是很多，因此通过架设辅助线路来加以解决，机器人行走和越障机构要考虑能跨越直线障碍也要跨越耐张障碍，由于耐张跨越采用加装辅助导轨方式，导轨的设计可模拟直线挂点金具的形式，这样机器人机构行走和越障的机构设计可简化成只需 要能跨越挂点金具的方式，使机构设计得到简化。机器人行走和越障机构要 求快捷方便，结构简单，适应能力强。
2.4 机器人驱动方式分析
机器人选用传统的滚轮行走方式，机器人的驱动采用直流伺服电机驱动，上下坡角度最大30度考虑，档距间机器人行走大部分采用自主行走。机器人的行走滚轮截面设计要考虑按架空地线截面和压接管的截面综合因素来考虑，要 确保机器人行走能在架空地线上行走。
2.5 机器人摄像系统分析
行走机器人携带视频系统，代替人眼睛进行巡检。数据传输到地面，地面人员通过监视器进行观察。摄像系统选用高速球一体机，高速球一体机带有高速球形摄像机和一个全方位云台。巡检视频图像通过机器人的微波发射机发送，由地面监控部分的微波接收机接收。接收到的图像送到监控计算机的视频图像采集卡，采集到计算机中处理后显示和保存。
2.6 机器人能源系统的分析
输电线路巡检机器人要完成沿架空地线独立行走、跨越杆塔障碍和巡检作业任务。一方面要求充足的能量供给，另一方面希望降低机器人能量损耗延长电池使用时间。电池的重量也是机器人重量的组成部分，随着电池功率的增加其重量也增加。将电池选为锂离子电池，提高了电池的功率质量比系数。地面监控系统所用的电源考虑稳定和便携的因素，采用汽油发电机进行供电，输出电压220伏。
2.7 机器人电磁兼容问题分析
根据电磁兼容理论，输电线路、机器人和避雷线之间存在电容效应。当避雷线与大地短接时，可以将它近似为零电势。因为机器人与避雷线之间的距离很近（20-30cm），而导线距离机器人相对较远（8-9m），按照电容分压规律，机器人上将可能感应出较高的电势。机器人与避雷线之间产生上述电位差对机器人的控制电路来说是非常危险的，很容易造成机器人与避雷线之间的放电。因为机器人用于无线通信和图像传输的天线露在屏蔽层的外面，这样天线上积累的大量的静电荷就可能击穿天线，并通过控制电路放电。导致控制电路的损坏。因此设计机器人时要求机器人与避雷线处于等电位，即避雷线与机器人短接。
3结束语
巡捡机器人及其工作环境是一个相当复杂的系统，需要的是长时间的不断的研究，研究巡检机器人应用于高压输电线路的巡检作业，不仅可以减轻巡检作业强度，降低费用，而且可以提高巡检作业质量和管理技术水平。
参考文献：
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论文作者:程小伟
论文发表刊物:《河南电力》2018年4期
论文发表时间:2018/8/17
标签：机器人论文; 线路论文; 导线论文; 线上论文; 避雷线论文; 地线论文; 方式论文; 《河南电力》2018年4期论文;