高压线路巡检机器人设计

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1、上海大学硕士学位论文2000年全国共有297个供电企业，包括有超高匿输变电企业16家，发电企业256家，负责维护llOkV、220kV、330kV及500kV四种种电压等级的超高压线路。超高压线路维护的费用昂贵，以1lOkV的超高压线路为例，输电线路全长已超过27000公里，在现行的维护管理模式下，超高压线路的运行费用由人员工资及工资附加费、日常维护费、大修费和技改费组成。根据国家电力公司1999年对国内超高压运行单位的调查报告，线路巡视成本为每公里每年为n13780-4680元，若以4200元计算，则常

2、规巡检年巡检总费用约为11340万元”’。电力专家预计，到2010年前后，随着三峡电力外送、西电东送、全国联网工程的实施，我国中部、北部、南部三个跨大区电网和全国联网将基本形成。2010年以后，按照国家“西电东送”电力可持续发展的战略部署，将适时开发金沙江流域的水电站，并建设直流输电系统送至华东、华中电网和南方电网。随着电力体制改革和电力运营市场化程度的提高，研制技术先进，性能优越的输电线路巡检装备已成为急需解决的问题，因而超高压输电线路巡检机器人具有强烈的市场需求，产业化前景广阔。1．3国内外研究概况高

3、压输电线路检测主要包括人工巡检、高空巡检和机器人巡检三种。在我国目前大部分的巡检任务都是通过人工巡检来完成的。人工巡检主要是依靠人工沿输电线路步行或借助其他交通工具巡检，其缺点包括：a)人工沿线巡检受地形条件限制。b)巡检的数据由于是人工注释，因此数据不是很充分。c)执行检测任务花费的时间很长，一次正常的巡检一天需要行进9．6到16公里，一次仔细的巡检一天只能行进1．6-3．4公里，每次巡检还需要攀越各类塔架【“。d)在今天的技术条件下，～些技术被用来作为检测方法，最大的进步就是利用热敏照相机来检测过热点

4、。在人工巡检情况下，偶尔的光线会2上海大学硕上学位论文误导巡检者，另外，塔的高度限制了能够检测到更详细的过热点。高空巡捡是采用借助直升机或无人航天飞机在高空来完成巡检任务，这种巡检方式可以降低由于地形所带来的影响。但缺点也很明显，主要包括：a)记录检测数据仍然比较困难。b)所有的检测工作都是在飞行阶段完成的，因此增加了飞行的时间从而增加了检测的成本。此外，对于无人航天飞机巡检造价更高，要求的技术问题更为复杂，国内在这一领域暂时还没有研究。下图1为挪威的NorutIT公司2005年9月试验的一架无人航天飞机

5、，重约12kg，利用汽油作为动力油源，运行速度为100km／h，可运行300km，能够负载有效载荷为3kg。该无人航天飞机由自动驾驶仪进行控制，自动驾驶仪采用6PS航标点(waypoint)进行导航，通过卫星电话与控制基站进行通信。卫星线路发送飞行信息到基站并接收来自基站的控制信息。这样有助于通过基站来控制飞机和飞机上的仪器。该项目目前还处于试验阶段，下一个目标是使运行范围扩大到3000km。由于这种巡检方式成本过高，技术复杂，因此不具有可推广性。图卜1挪威的NorutIT公司高压线路巡检无人航天飞机高压

6、巡检机器人的显著特点是可以自动跨越杆塔实现杆塔间的连续巡检，完成跨越线路障碍物，这种机器人可以节省大量的物力和人力，而且安全系数更高。巡检机器人的研究始于20世纪80年代末，日本、加拿大、美国等发达国家先后开展了巡检机器人的研究工作。1．3．1国外研究概况1988年，东京电力公司的Sawada等人研制了光纤复合架空地线(oPGw)3上海大学硕士学位论文巡检移动机器人14】(图1．2)。该机器人利用一对驱动轮和一对夹持轮沿地线(OPOW)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，机器人采用仿

7、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；待机器人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。该机器人运动控制是把线塔和地线的资料数据(线塔的高度、位置，地线长度，线路上附件数量等)预先编制好程序输入机器人，因此不具有很好的自主性；此外该机器人是将探测数据记录到磁带上，等巡检完一个阶段再取下进行分析数据，也不具有控制的实时性。Guider．16tmanipulator制．semblywlcontto；Ler图i-20P

8、GW巡检移动机器人的基本结构1990年日本法政大学的HideoNakamura等人开发了电气列车馈电电缆巡检机器人【51(见图1-3)，机器人采用多关节小车结构和“头部决策，尾部跟随”的仿生控制体系，以lOom／S的速度沿电缆平稳爬行，并能跨越分支线，绝缘子等障碍物。机器人由六对左右对称、相互联结的小车组成，每个单体小车有两个电机，一个用于行走驱动，另一个用于控制联结前后小车的旋转关节的关节角；左右小车采用具有自保安功能的磁锁