输电线路智能带电检修关键技术

输电线路智能带电检修关键技术

王,刚

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布供电分公司

摘要：随着我国科学技术的不断发展，智能化技术已经得到全面的普及与应用。在对输电线路进行检修的过程中，已经可以采用智能装备进行带电检修，可以在很大程度上代替人工，进一步保障带电作业人员的整体安全。基于此，本文首先介绍了输电线路的带电检修需求，其次重点分析了智能带电检修的关键技术，期望能够为同行业工作者提供参考价值。

关键词：输电线路；智能化；带电检修；关键技术；应用分析

引言：现阶段，电力网络的形态和功能正在发生深刻变化，网络规模逐渐扩大，设备效率不断提高，区域联系程度不断增强。输电线路故障是指线路设备在使用中存在的不规范或隐患，故障的累积造成故障，影响输电线路的安全稳定。定期维护主要用于控制线路的运行状况和维护其部件，有助于提高设备使用效率，延长设备寿命，防止事故发生。所以，本文对输电线路智能带电检修关键技术的有效分析，具有重要的现实意义。

一、输电线路带电检修需求

（一）架空线路运行环境及带电检修需求

在电力运输的过程中，架空线路直接暴露在自然环境中，电线、绝缘子和铁塔应有足够的机械和电气强度，以避免各种自然现象和供应外力造成的停机。维护带电架空线路的要求包括：安全测距、杆塔电缆维修调整、覆冰、鸟巢及漂浮物清理、设备维修更换、螺丝拧紧、绝缘子调整更换等，对架空线路运行具有重要的影响作用。

（二）电力电缆运行环境及带电检修需求

与架空线路不同，电力电缆常用于市政地下电网、电站放电线路、工矿企业内部供电，以及跨江海的水下能量传输。电力电缆易发生绝缘击穿、漏油、裂纹、短路、断路、放电接头等缺陷。通电电力电缆的维护要求包括：外观和紧密度检查、位置调整、接地检查、电气连接检查、故障检测、绝缘电阻测量以及熄火等情况[1]。

（三）GIL运行环境及带电检修需求

GIL采用全封闭金属管道结构，敷设环境更加紧凑。主要用于连接高坡度水电站、核电站或跨越江山的线路。放置在地面上，支撑在支架上，安装在竖井、高架桥和埋在地下、管廊和隧道等处。气压异常、机械负荷、过电压等因素容易造成金属等缺陷腐蚀、连接松动、密封效率降低、部件变形或 GIL 机械损坏，进而导致局部放电、损坏和短路。在GIL外壳中，对声、光、热、电、磁、气压、气体含量等进行现场检测，可以提供故障诊断。典型的 GIL 带电维护要求包括：力检查、涂层修复和防腐系统、温度测量、局部放电检测、内部缺陷检测、法兰螺栓拧紧、密封检查、振动测量、气体测量等。

二、输电线路智能带电检修的关键技术

（一）取能技术

供电系统的可靠性可以保证智能设备的长期维护，智能带电维护设备的能量应易于获取、转换效率高、条件可控，相应的储能元件也应满足大容量、长寿命、轻量化、小体积的要求。电力方面，传统动力源主要是取暖油，对智能设备的负载要求高，需要定期补充，而且燃油在剧烈碰撞和智能通电意外跌落后会增加爆炸风险维修设备。电池在通电的情况下可以减少智能维护设备的体积和重量，但由于电池容量和寿命有限，应定期充电或手动更换。光伏电池直接从现场环境中获取能量，易于拆卸和维护，但受环境光照条件、智能设备负载、光伏电池尺寸、能量转换率和控制难度等限制，光伏电池直接用于维护长期野外作业 硬件供应较差的可能性。充电站的使用打破了智能通电维护设备中电池的限制，智能设备可以在移动到扩展坞时自动获取能量。但是，这种获取能量的方式也增加了智能维保设备在现场维护过程中的低效路径。在线能量提取技术为智能带电线路维护设备提供持续的能量供应。如电力无人机和架空线机器人通过电磁感应线圈从裸线表面获取能量，轨道机器人通过滑触线获取能量在导轨中。直接从带电裸导体获取能量存在输出功率低、效率低、电能质量差等缺点，通过匹配电磁感应器和磁芯的参数，优化能量传输方式，建立保护电路可以解决上述问题。为了提高电力的利用程度，智能家电供电系统可以通过调节电力来合理分配电力的消耗[2]。

（二）控制技术

有效地控制是智能输电线路维护设备可靠运行的基础，智能通电维护设备在通电时执行维护任务的过程包括其机械执行器的操作。智能带电维护设备的控制必须连接环境和维护对象，根据指令调节电流、速度、转矩和电机输出功率，使实际位置按照指令的位姿。针对不同类型的输电线路，智能带电维护设备的运动和控制必须满足以下要求：第一，在高海拔环境下平稳自主移动，保持安全距离，避开障碍物，避免出现因下垂、摇摆等情况出线的意外；二、避免在管廊或隧道内发生剧烈碰撞，可灵活通过狭窄空间；第三，克服水下环境中的水压和黏度。运动学和动力学模型描述智能维护设备在通电时的运动与驱动单元的运动、输入力和扭矩之间的关系。带电智能检修设备是一个非完整约束的多刚体系统，其运动学和动力学建模应充分考虑输电线路设备的结构、柔性、阻尼特性，以及耦合动力学与智能设备部件的关系。检修设备欠压 实现合理的铰接式电机布局。基于运动学和动力学模型，控制算法通过修正发动机功率来提高智能设备的精度。

（三）人机交互技术

由于输电线路运行环境复杂难控，智能带电检修设备与环境交互能力差，运行可靠性低，大部分智能带电检修设备仅限于简单、可重复的任务维护。人机交互将人的自主性与对智能带电维修设备环境的适应性相结合，延伸了智能带电维修的智能化水平和运行方式。在人机交互过程中，操作员与智能带电维护设备通过用户界面进行信息交互，操作员指挥智能带电维护设备在基站运行，维护现场的智能带电维护设备发送向基站发送状态参数并从基站接收数据控制命令在人工干预下执行维护任务。近年来，人机交互以虚拟现实技术为基础，采用双向反馈策略，操作人员可以通过虚拟界面与智能现场维护设备进行交互。在主要硬件方面，计算机使用模拟和动画技术再现现场维修场景；操作员测试智能带电维护流程；同时，通信系统向智能带电维护设备发送控制指令，指导其操作，并将现场参数实时传输到设备侧的主设备。智能设备将双向控制模式下的模拟值与实际位置值进行比较，不断修正运动参数，提高运动精度。智能现场维修对人机交互技术的即时性、准确性和稳定性提出了很高的要求，如何完善人机控制分配策略，减轻维修人员的操作负担，实现友好安全的人机交互仍然存在。需要深入研究。

结论：综上所述，现有设备智能化水平较低，依赖人工辅助和远程控制，其安全性、灵活性和自主性仍有待提高。智能带电维修技术尚处于起步阶段，尚未建立健全的技术标准和管理体系，为带电维修提供技术支持。另外，建立一个共同的分布式智能设备组，连接多个智能设备进行带电维护，可以实现数据和信息共享、任务合理分工和联合控制，从而降低单台设备的设计复杂度、控制难度和负载要求。

参考文献：

[1]基于云原生的智能运检管控系统实现概述[J].刘云辉.数字通信世界.2020(10).

[2]电力系统自动化中智能技术的实践探析[J].庄铭文.无线互联科技.2020(24).