（贵州电网有限责任公司铜仁供电局贵州铜仁554300）
摘要：在我国，电力是最为重要的能源之一，这也就意味着高压带电工程面临着更大的挑战。在当前社会市场竞争非常激烈的情况下，供电企业在市场上的地位岌岌可危。因此，供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，希望能够在新的环境下，得到一个稳定的发展。介绍了高压带电作业机器人的工作原理,设计了能满足机器人作业需求又能保障机器人电器系统及作业人员安全的高压绝缘防护方案,试验证明其绝缘性能满足实际带电作业的安全要求。
关键词：高压带电；机器人；绝缘防护；技术研究
1、概述
我国高压带电作业机器人于2002年通过国家电力公司的鉴定。高压带电作业机器人在我国主要用于10kV高压带电作业项目:断线,接线,更换绝缘子,更换避雷器及更换跌落保险等。该机器人由作业车、升降系统、机器人本体3部分组成。其中机器人本体采用6自由度机械臂,主从控制方式,操作人员操纵机器人主手,通过无线数传台遥控6自由度机械臂进行作业。高压带电作业机器人作业时,作业车沿边相停靠,机器人升降系统将机器人与操作人员升至线路附近。作业人员启动主控计算机,进入主控界面,按下主控按钮,操纵机器人以手完成作业任务。本文重点介绍该机器人的绝缘防护设计。
2、机器人本体绝缘防护
为保证操作人员与高压电场完全隔离,采用主从遥操作控制方式控制机械臂作业(见图1)。
图1控制系统示意图
操作人员站立于绝缘斗内,操作六自由度机器人主手产生控制信号,经工控机处理后通过数传台无线通讯给作业机械臂控制器,从而产生相应的作业动作。为保证作业人员的人身安全,我们采用了如下绝缘防护措施:1)绝缘斗绝缘斗为两层结构,外层采用的FRP绝缘材料(纤维增强塑料,它质地坚硬,可塑性好)起固定和支撑作用。内层采用聚乙烯绝缘材料(绝缘性能好,耐电压性能高)隔绝人体与带电体,起主保护作用。材质的电气性能见表1。
表1材质电气性能
2)无线数传台
为防止机械臂绝缘防护失灵导致高压电经控制回路对人体产生伤害,在控制回路上加装无线数传台,隔离主控制柜与从控制柜,达到后备保护的目的。无线数传台的使用方法见图2。
图2无线数传台使用原理
无线数传台技术参数:运行频率220～240MHz;发送载波功率精度±2dB;发送频率稳定性±1.5×10-6;接收同信道抑制-12dB;接收最大灵敏度-111dBm;发送信号标准RS-232;发送邻道功率-65dBc;连接器DB-25凹型;数据接口频率:0、3、1.2、2.4、4.8、9.6、38.4kbps,异步;数据延迟时间≤7ms;字节长度10或11位。经实验证明,采用以上绝缘防护措施可以保证作业人员在操纵机器人时的人身安全。
3、机器人电器系统绝缘防护
高压带电机器人机械臂是与高压线路直接接触的部分,为保证机器人电器系统的高压安全以及机器人作业平台对地绝缘,采取了如下绝缘防护措施:1)机器人系统的动力源为车载柴油发电机提供,通过安装在升降系统升降臂上的动力线给机器人供电,采用10kV隔离变压器可以保证机器人作业平台对地绝缘。一次电压380V;二次电压215V×3;输入功率15kVA;输出端子三组三相四线输出;每组最大输出功率6.3kVA;相间绝缘的等级10kV。2)机器人末关节设计了绝缘夹具保证高压线与机械臂绝缘,机械臂涂绝缘涂料防止相间短路。3)机器人本体安装于作业平台上,包括两个6自由度机械臂、两个机械臂控制器、机器人主控制柜、作业工具液压升压站及隔离变压器,这些组件均为金属材料。整个升降平台为钢结构支架。由于机械臂直接接触高压导线,须考虑两机械臂之间的绝缘、机械臂与作业平台之间的绝缘,其他各组件之间的绝缘以及对作业平台的绝缘。为此特地设计了机器人专用绝缘支撑与绝缘联接(见图3、4)。这两种绝缘部件在具有良好的绝缘性能的同时又具有很高的机械强度、优良的工艺性、便于装配,并能保证一定的装配精度。
图3高压带电作业机器人绝缘支撑
图4高压带电作业机器人绝缘联接
4、实验
高压带电作业机器人高压实验在山东省电力研究院高压实验室进行具体实验数据见表2。
表2高压带电作业机器人绝缘性能(漏电流)μA
经实验证明机器人的人身、电器绝缘防护设计已达到设计要求能够保障作业人员和机器人系统的安全。
5、高压带电作业机器人发展的前景
5.1完善相关的防护措施
带电作业的危险性不言而喻，为了促进带电作业有进一步的发展，就不得不重新拟定发展战略，明确带电作业发展方向。而对于带电作业来说，其安全性是首要问题，只要解决了带电作业的安全性，就能在最大程度上突破危险性对作业的发展限制。因此，带电作业需要完善相关的防护措施，不断借鉴其他国家的经验和技术，制造和使用安全的绝缘防护措施，保障相关的操作人员的人身安全。
5.2不断优化辅助设备，完善结构
带电作业是一项非常危险的工作，在这方面要想得到很大的突破还存在着一定的局限性，为了能够更好的促进带电作业的发展，就必须积极使用辅助设备来完成相关的高危工作，突破局限性。因此，带电作业机器人需要优化以及结构的完善，这就要求了带电作业机器人不能仅仅依靠人的动作来完成相应的作业，还是要求带电作业机器人能够实现智能自动化。因此，为了使机器人有更好的发展，需要将使机器人的结构简单化、规范化，并且价格更加合理。
5.3带电作业机器人的用途更加广泛
带电作业机器人有着比较明显的特点，即工作周期不定。另外，带电作业机器人作为一种辅助性设备工具，具有更多、可实施性的作用，而且能够完成很多项工作，并且能够在最大程度上节约时间、节约成本，以此来提高机器人的使用效率，从而增加相关的社会经济效益。
5.4带电作业机器人的现阶段定位
由于当前的带电作业机器人具有鲜明的特点和独特的优势，使带电作业机器人被广泛的运用，从而不断的完善和提高机器人在作业使的使用标准和规范。同时，积极培训操作人员的综合素养，实现带电作业机器人的标准化，加强对机器人的技术跟踪。总而言之，在新形势下，有着新的发环境和挑战，带电作业机器人作为新兴的高技术设备一定会得到广泛的运用，在不仅的将来，一定会有越来越多的机器人投入到机械化活动中，这就意味着机器人的发展有一个良好的前景。
6、结束语
带电作业技术是保障供电设备安全可靠运行的主要手段之一，也是保障电网服务质量的重要方式一致。目前，我国的带电作业方式仍然存在着高风险性，急需要有带电作业机器人等专业化、标准化、智能化的设备工具辅助完成作业，这不仅是高压带电工程发展的机遇也是一个新的挑战。因此，随着社会的发展和技术的进步，相关的供电企业不断的完善自我，实现技术革新，不断推出新技术即高压带电作业机器人，使供电企业能够得到一个稳定的发展。
参考文献
[1]王振利,鲁守银,李健,赵玉良,吕曦晨.高压带电作业机器人视觉伺服系统[J].制造业自动化,2013(14).
[2]赵玉良,李运厂,戚晖,李健.高压线路带电作业智能化自动工具研究[J].制造业自动化,2012(03).