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1、10kV-220kV高压设备等电位带电作业机器人国网湖北省电力有限公司电力科学研究院中国地质大学(武汉)国网武汉供电公司山东泰开汽车制造有限公司2024年7月胡宸昱变电站特高压输电线路城市输电线路电网的血管送电发电用电危险系数劳动强度工人培训周期高空坠落:几十米、百余米的高空作业强电压触电:人体安全电压为36V,线路电压10-220kV不分节假日、不分时段开展的作业任务极端高温天气穿屏蔽服作业绝缘子清扫、带电搭火等复杂作业工人持证上岗高压带电作业需要有多年的检修经验电力系统构成人工带电作业亟待改进 项目背景与总体思路一 重要设施时刻依赖着电网,断电将影响生命安全、社会运转。3 项目背景与总体思
2、路一视觉精度影响自主控制影响作业质效影响 面对新型电力系统复杂运行环境对电网可靠性的更高要求,机器人带电作业是高效保障电力供应、避免停电断供的必然选择,特别是满足今后110kV及以上设备不停电维护要求的重要路径。p 国内外共性难题:作业场景拓展:需兼容适配变电站、配电网现场广泛分布的非标准化多样场景,特别是110kV及以上场景作业效率突破:提高自主作业水平,减少人为介入,自适应控制效率亟待提升作业质量提升:机械臂夹持绝缘杆间接作业的末端精度与载荷低,需攻克机器人直接(等电位)作业方法机器人升级需求难点一:精准感知难现场作业环境与电磁干扰多变,目标差异显著,机器人对非确定性场景理解能力低,难以实
3、现场景快速感知与目标准确定位。感知技术层面难点二:高效控制难“斗臂车-双机械臂-专用工具”多功能体的串/并联耦合关系复杂,机器人系统的安全、自主控制理论缺乏。控制理论层面难点三:等电位作业难高电压等级带电作业工况严酷,对机器人耐受电弧、电磁防护性能提出了更苛刻要求,且缺少适配于机器人自主作业的工法。带电作业层面难点四:工业应用难机器人带电作业在提升电压等级、保障作业安全、拓展应用场景、提升工作质效上受到严重挑战。装备研发层面 项目背景与总体思路4一5国网公司指南项目输变电设备机器人带电检修关键技术研究2016.1-2018.12湖北公司科技成果转化项目110kV及以上高压设备等电位带电作业智能
4、机器人2021.9-2022.12第一阶段作业方法与关键技术研究第二阶段装备研发与规模化应用先后获得2项国网指南、多项湖北公司重点科技项目支持湖北公司科技成本项目复杂场景下的配网带电作业智能平台实用化关键技术研究2021.9-2022.12 项目背景与总体思路一国网公司指南项目新一代智能变电站隔离断路器带电检修机器人研制2015.1-2016.12湖北方源东力电力科学研究有限公司合作落地10kV配网带电作业智能机器人2023.2-2024.71面向220kV设备等电位作业的机器人电磁干扰防护方法与系列作业工法 授权发明专利:ZL 202211272633.9 一种用于电力机器人等电位作业的电磁
5、屏蔽方法 等;发表学术论文:高电压技术 等期刊;牵头制定技术标准:T/CSEE 0006-2016 输变电设备带电检修机器人试验检测规范 等。支撑材料6 主要研究内容二 机器人等电位作业强电磁干扰防护方法 机器人带电检修、检测工法与工艺 主要研究内容二7多层组合屏蔽工艺机器人放电脉冲测试机器人电弧耐受实验(252/3kV)通讯干扰频谱分析视觉干扰仿真分析 220kV高压设备等电位带电作业机器人电磁干扰防护方法率先实现了面向220kV高压设备的机器人等电位作业,关键特征:电弧放电等7项EMC抗扰度性能达到A级。适配于机器人高效作业的带电检修、检测工法与工艺 主要研究内容二8解决了绝缘子重污垢清洗
6、质效低且存在二次污染、绝缘导线半导体屏蔽层剥除难等行业共性难题绝缘子干冰清洗工艺绝缘导线激光剥线工艺2带电作业差异性场景及非结构化对象的视觉精准、快速感知技术 带电作业场景高保真三维重构方法 带电作业目标的形态特征匹配识别与精定位算法 授权发明专利:ZL 202111452665.2 一种面向高空沉降环境的带电检修机器人高精度作业方法 等;发表学术论文:IEEE Access、AIP Advances、International Journal of Control Automation and Systems等SCI期刊,Journal of Advanced Computational I