[发明专利]电力线路综合维护轻便型机器人系统及其越障方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力线路日常维护技术领域，特别涉及一种电力线路综合维护轻便型机器人系统及其越障方法。

背景技术

我国幅员辽阔、地形多变，而且近年极端天气频繁，这都对智能电网的可靠性、安全性提出了更高的要求。保障电网“坚强”、提高智能电网可靠性的重要一环是线路的巡检与维护。

现行高压输电线路的运行维护模式多为人工常规作业方式，不仅劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低，特别是在电网穿越高山、大川等特殊地形，以及线路紧急故障、异常气候条件、滑坡、泥石流、冰雪等地质灾害等情况下，线路维护人员要依靠地面交通工具或徒步行走、利用肉眼来巡查电网设施、利用普通工具处理设备缺陷、人工进行覆冰清除、清障等线路作业。

国家电网、南方电网统计结果显示，2008年初的冰雪灾害造成36740条10KV及以上电力线路、1743座变压站停运，各电压等级线路杆塔倒塌及损坏97万多基，导致3348万户、1亿多人口停电，对国民经济建设及社会生活造成了严重后果。然而，目前对于输电线路覆冰多采用人工除冰的方法，不但效率低、除冰效果不好，而且作业难度大、容易造成伤亡事故。随着我国国民经济的持续快速发展，这种人工作业方式已经不适应现代化电网建设与发展的需求。“坚强智能电网”急需“坚强”、“智能”的电力巡检和维护方式。

基于此，以现代智能技术为基础，研究一种高效的智能维护装备，以实现输电线路的自动日常巡检和紧急处理，进而保障智能电网的“坚强”，具有重要的现实价值和社会意义。为了实现电网的智能化，国内外的科研机构已经对巡线机器人和除冰机器人进行了实验阶段的研究，以实现巡检、除冰、异物清除、质量检查、紧急事故处理等综合作业。

巡线机器人的发展大致经历了两个阶段。始于20世纪80年代末的早期巡线机器人没有越障能力，只能在一个档距内运行。这类巡线机器人的代表机型有日本佐藤建设工业株式会社于1993年研制的“架空输电导线损伤自动检测机器人”和加拿大魁北克水电研究院的Serge Montambault等人研制的HQ LineROVer。此外，泰国国王科技大学和日本工业大学于2001年合作研制的“自主巡线机器人”也只能在一个档距内运行、不具备越障能力。此后，加拿大魁北克水电研究院开发的LineScout、日本多家机构合作开发的Expliner等多种机器人可以在一个耐张段内行走，但存在机构复杂、重量大、控制难度大等缺点。

从上世纪末开始，国内也对巡检机器人进行了大量的研究和开发。沈阳自动化研究所研制的机器人，通过手臂绕竖直方向的轴线旋转实现越障。山东科技大学、山东大学等研制了三臂巡检机器人由行走驱动装置和柔性摆动臂机构组成。其中行走驱动装置由三个独立的单体(或称为手掌)组成，柔性摆动臂由肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手等部分组成。武汉大学、上海大学、北京航空航天大学、中科院自动化研究所等也进行了巡线机器人的研究。北京国网富达科技发展有限责任公司也在线航两栖机器人方面做了大量了研究。

上述巡线机器人中，具有越障能力的，一般结构尺寸大、质量大、实用性差；不具备越障能力的，其巡线作业范围则受到极大限制。目前仍没有十分成熟、可靠的产品可用。

国内外对输电线路覆冰的除冰技术和装置的开发也相当重视，先后提出了30余种除冰技术，其中只有7种方法通过了防冰或除冰检验(4种为热力法，3种为机械法)。根据工作原理，这些除冰技术可归纳为4类：热力除冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法，应用最多的是热力除冰和机械除冰两种方式。热力除冰方法虽然除冰效果好，但是采用的融冰技术耗费的成本较高，能耗比机械除冰方法高出100多倍，并且有的需要增加线路负荷，还有的线路不便进行融冰，因此，热力融冰方法存在一定的弊端。而采用能耗低的机械碰撞除冰法，其效果比热力除冰法要高出30～100倍，其成本也远远低于热力融冰。