[发明专利]线航两栖电力线路综合维护机器人及其线路维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种线航两栖电力线路综合维护机器人及其线路维护方法。

背景技术

我国水电资源集中在西南部，太阳能资源集中在西北地区的戈壁、沙漠中，而电力消耗大户却集中在东部地区。因此，未来“绿电”的长距离运输无法避免。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，特别是在遇到电网穿越高山、大川等特殊地形，线路紧急故障，异常气候条件，滑坡、泥石流、冰雪等地质灾害，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。

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“智能”、“坚强”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。目前线上机器人的研究主要集中于巡线和除冰作业。

一、巡线机器人

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HQLineRover。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，该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巡线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。

关于直升机巡线系统的研究和开发方面，华北电力大学于2004年开发了一种电力巡检线路机器人及其控制系统，使用蓄电池为发动电机、检测传感器以及数据链路系统提供电源。2007年8月份，福建省首次利用直升机对超高压输电线路进行空中巡检，使用一架红色Z-11直升机载着2名电力巡线人员从福建罗源停机坪出发，巡检福建连接华东电网的重要线路。东北电网公司齐齐哈尔超高压局研发的科研项目直升机巡线自动提示系统，已在2009年在送电专业中得到应用。

相比于有人机，无人机机器人利用无人直升机灵活机动的特点，能够代替巡线工作人员进入地形复杂的区域进行巡视，可以提高巡检效率，降低巡检工作风险，与有人机相比，无人机巡线一次性投资小，巡线成本更低。

山东电力科学研究院所研制的巡检无人机可以携带红外热像仪、可见光CCD等设备，在导线的侧方或侧上方，按事先设定的路径和速度沿输电线路飞行，对杆塔的损坏、变形、被盗、绝缘子的破损和污秽、线夹松脱、销钉脱落、异物悬挂、导线断股、接头接触不良、局部热点等故障进行检查，并将实时的可见光视频与红外视频展示到后台软件，为巡检人员提供事故隐患的相关数据。该系统于2010年4月年在山东电力公司获得成功应用和推广。

二、除冰机器人