[发明专利]一种具有自动越障功能的输电线路在线巡检系统和方法

说明书

本发明涉及一种具有自动越障功能的输电线路在线巡检系统和方法，系统包括蛇形爬线机器人、通信装置和后台控制装置，蛇形爬线机器人包括机器人本体、驱动器、摄像头、光电测距传感器、互感取电单元、智能控制单元和为整个蛇形爬线机器人供电的电源，驱动器、摄像头、光电测距传感器和互感取电单元均连接智能控制单元，智能控制单元通过通信装置连接后台控制装置，机器人本体预先缠绕在待巡检的输电线路中。与现有技术相比，本发明输电线路在线巡检系统和方法可跨越障碍物，并将机器人自主行走与后台人工操控相结合，有效填补人工及无人机作业的不足，有效提升巡视质量和巡视频次，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及输电线路巡检领域，尤其是涉及一种具有自动越障功能的输电线路在线巡检系统和方法。

背景技术

电能的远距离传输依靠特、超高压输电线路。由于输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，输电线路本体及附属设施长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气应力等综合因素的影响，容易出现导线断股、磨损、腐蚀，防震锤移位，玻璃绝缘子自爆，合成绝缘子发热异常等缺陷，必要时须及时修复或更换。另外由于输电线路通道环境较为复杂多变，风筝线、彩钢板、农用遮阳纱等易飘物类一旦缠绕在输电线路上，将导致线路故障跳闸，同时例如线路保护区内各类隐患点使用大型机械，如泵车吊车等，一旦突破安全距离，也会发生线路故障跳闸，直接影响上海主网架输电线路的安全可靠运行。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，特别是上海境内的重要输电线路的运行情况和通道环境的变化情况，以便及时发现并消除本体缺陷和通道隐患，预防事故的发生，确保供电安全。

传统的地面人工巡检方法不仅工作量大而且难度突出，特别是过江大跨越段和“三跨”区段的输电线路的巡检，由于地面巡视时，人工视角的限制，较难发现局部的微小的缺陷，特别是细小的经常引起线路跳闸的异物类的风筝线。随着无人机巡线越来越多的得到使用，有效提升了巡线的工效和质量，但无人机巡线也一定程度上存在着不足，主要表现在受高压电磁场干扰大，巡检往往需要靠近高压导、地线，此时会出现遥控操作失灵、图线画面不清晰。另外无人机续航能力不足、受天气环境影响较大、操控存在一定的难度，且操控距离有一定的限制，且无人机受区域限制较大，特别在上海境内，禁飞区较多，广泛适用性存在不足。

国内外在输电线路自动巡检装置方面已经取得了不少成果，但诸多都是停留在理论研究，形成的产品功能较单一，要么只是带电作业，要么只能除冰、除异物。

国外在巡线机器人领域的研究起步较早，1988年，日本东京电力公司Sawada等人研制了光纤复合架空地线(OPGW)巡检移动机器人，并于1989年开发出样机一台，如图1和图2所示。

该装置利用一对驱动轮和一对夹持轮沿地线(OPGW)爬行，能跨越地线上防震锤、螺旋减震器等障碍物。遇到线塔时，该装置采用仿人攀援机理，先展开携带的弧形手臂，手臂两端勾住线塔两侧的地线，构成一个导轨，然后本体顺着导轨滑到线塔的另一侧，待装置的夹持轮抱紧线塔另一侧的地线后，将弧形手臂折叠收起，以备下次使用。装置携带的损伤探测单元采用涡流分析方法探测光纤复合架空地线(OPGW)铠装层的损伤情况，并把探测数据记录到磁带上。此装置携带的导轨约100kg，装置自身过重，对电池供电也有较高的要求。

加拿大魁北克水电研究院(IREQ-Quebec Research Institute On Electricity)的Serge Montambault等人2000年开始了HQ LineROVer遥控小车的研制工作。HQLineROVer遥控小车如图3所示。遥控小车起初用于清除电力传输线地线上的积冰，逐渐发展为用于线路巡检、维护等多用途移动平台。小车采用灵活的模块化结构，安装不同的工作头即可完成架空线视觉和红外检查、压接头状态评估、导线和地线更换、导线清污和除冰等带电作业，已在工作电流为800A的315kv电力线上进行了多次现场测试。但HQ LineROVer无越障能力，只能在两线塔间的电力线上工作。