面向110-220kV變電站引線帶電斷接機(jī)器人技術(shù)的探索與研究云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司輸電分公司-2025年11月-101

背景介紹02

研究目的03

關(guān)鍵技術(shù)04

應(yīng)用情況05

應(yīng)用意義06

展望目錄CONTENTS2現(xiàn)狀背景

目前

，變電站內(nèi)可開(kāi)展的典型帶電作業(yè)包括

，帶電斷、接引流線

，帶電檢測(cè)、更換、清掃絕緣子

，帶電處理各類(lèi)一次設(shè)備發(fā)熱等作業(yè)項(xiàng)目。其中

，帶電斷、接110-220kV變電站母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)引流線作業(yè)是解決變電站檢修策略與電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)矛盾的最有效方法之一

，對(duì)提升供電可靠性具有重要意義。

變電站斷接引流線風(fēng)險(xiǎn)因素

解決思路電力機(jī)器人技術(shù)是全面實(shí)現(xiàn)高危場(chǎng)景機(jī)器代人是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)本質(zhì)安全的必由之路。針對(duì)變電站母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)引流線的帶電斷接作業(yè)

，通過(guò)研制擬人機(jī)械裝置替代人工開(kāi)展作業(yè)

，通過(guò)人機(jī)協(xié)同的方式解決或降低上述風(fēng)險(xiǎn)

，全面提升變電帶電作業(yè)的效率和安全性。人員進(jìn)出電場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)過(guò)程中

，作業(yè)人員需要多次進(jìn)出電場(chǎng)

，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)

，且對(duì)作業(yè)人員的技能和體力要求較高。安全距離控制風(fēng)險(xiǎn)由于變電站內(nèi)部的空間布局與設(shè)備結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性

，作業(yè)安全空間較為狹窄

，需要嚴(yán)格控制作業(yè)人員及作業(yè)工器具的工作和使用范圍

，作業(yè)人員操作受限且難以進(jìn)行量化控制。人員長(zhǎng)期暴露在強(qiáng)電場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)過(guò)程中

，等電位人員長(zhǎng)期暴露在強(qiáng)電場(chǎng)中

，對(duì)作業(yè)人員造成一定健康影響。一、背景介紹?CSG2018.

AllRightsReserved0103023研究110~220kV變電站中帶電斷接引流線機(jī)器人核心目標(biāo)在于顯著提升作業(yè)過(guò)程中的安全性與工作效率。該裝置融合電磁防護(hù)技術(shù)、機(jī)械臂人機(jī)協(xié)同控制、環(huán)境建模、圖像感知于一體

，實(shí)現(xiàn)機(jī)器替代人工開(kāi)展帶電作業(yè)

，有效降低人工操作風(fēng)險(xiǎn)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障

，其研究與應(yīng)用意義極為重大

，主要包括如下內(nèi)容：

設(shè)備高壓環(huán)境穩(wěn)定性采用基于法拉第籠結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽設(shè)計(jì)

，保障擬人裝置在高壓環(huán)境下安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)作業(yè)模式采用雙臂協(xié)同作業(yè)模式

，革新傳統(tǒng)作業(yè)模式

，提升作業(yè)的智能化水平。機(jī)械臂自主可控采用人機(jī)共融式協(xié)同控制算法

，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂防碰撞、

限位、多姿態(tài)控制。采用人機(jī)協(xié)同遙操作模式

，使作業(yè)人員遠(yuǎn)離帶電體

，

確保作業(yè)過(guò)程的安全性；二、研究目的?CSG2018.

AllRightsReserved人員安全性4多層屏蔽基于多層屏蔽與分區(qū)防護(hù)的復(fù)合電磁兼容技術(shù).

g基于人機(jī)共融式邊界循跡搖操作技術(shù)作業(yè)流程典型作業(yè)場(chǎng)景、作業(yè)規(guī)程要求、應(yīng)用技術(shù)研究、系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用示范4

基于三維模型的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)

變電站帶電斷接引流線應(yīng)用工具模塊

電磁防護(hù)散亂點(diǎn)云三維重構(gòu)技術(shù)三維仿真建模分區(qū)防護(hù)關(guān)節(jié)空間三次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃基座標(biāo)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換適用于斷接引流線專(zhuān)用工器具三、關(guān)鍵技術(shù)作業(yè)平臺(tái)選取典型作業(yè)場(chǎng)景選取5312雙臂擬人裝置作業(yè)優(yōu)勢(shì)：1.擬人化協(xié)同作業(yè)

，還原人工精

細(xì)操作。2.多工況適配性強(qiáng)

，

覆蓋全流程

作業(yè)需求。3.安全性能突出

，

降低帶電作業(yè)

風(fēng)險(xiǎn)。4.操作便捷高效

，適配變電站復(fù)

雜環(huán)境。工器具更換：帶電作業(yè)機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中

，根據(jù)

作業(yè)流程需要

，

可更換末端工器具

，

通過(guò)操作人員遠(yuǎn)程操控雙機(jī)械臂協(xié)同

作業(yè)

，從作業(yè)平臺(tái)取出目標(biāo)工具

，控

制機(jī)械臂平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)

，確保工具更換精

準(zhǔn)、安全且無(wú)碰撞。三、關(guān)鍵技術(shù)-適用于斷接引流線的雙臂擬人裝置等電位單元

擰螺栓單元打磨單元滑車(chē)單元消弧繩夾持單元?CSG2018.

AllRightsReserved拆除流程

：機(jī)器人先完成等電位掛接與滑車(chē)懸掛

，建立安全基準(zhǔn)；再夾持引流線鎖緊

機(jī)構(gòu)與引流線綁定。按拆除順序

，用高精度扭矩控制系統(tǒng)拆金具螺栓并放置至存儲(chǔ)裝置。主體拆卸后

，作業(yè)人員輔助完成引流線與金

具分離至地面

，后機(jī)器人系統(tǒng)退出滑車(chē)裝置

與等電位狀態(tài)

，形成作業(yè)閉環(huán)。三、關(guān)鍵技術(shù)-斷接引流線作業(yè)流程-拆除?CSG2018.

AllRightsReserved7搭接流程

：機(jī)器人先完成等電位掛接與滑車(chē)懸掛

，建安全作業(yè)基準(zhǔn)。人機(jī)協(xié)同下

，人員輔助牽引引流線至目標(biāo)區(qū)域。抵達(dá)后

，人機(jī)協(xié)同精確定位引流線與T型線夾金具。對(duì)位后

，機(jī)器人啟動(dòng)

標(biāo)準(zhǔn)化螺栓緊固程序

，確保電氣連接可靠。確認(rèn)緊固作業(yè)完成后

，機(jī)器人系統(tǒng)按程序退出滑車(chē)與等電位狀態(tài)

，完成作業(yè)閉環(huán)。三、關(guān)鍵技術(shù)-斷接引流線作業(yè)流程-搭接?CSG2018.

AllRightsReserved8對(duì)比維度剪叉式絕緣升降平臺(tái)折疊式絕緣斗臂車(chē)結(jié)論相間距適應(yīng)性110kV相間距1.4米，220kV相間距3米，剪叉式升降平臺(tái)能滿足要求作業(yè)范圍大

，機(jī)動(dòng)性好，可靈活定位

；但是110kV相間距1.4米

，斗臂車(chē)的斗臂需要精準(zhǔn)調(diào)整角度才能滿足要求

，調(diào)整麻煩剪叉式升降平

臺(tái)優(yōu)于斗臂車(chē)絕緣性升降平臺(tái)絕緣高度由總高度減去2.1米的金屬距離，110KV作業(yè)高度大概8米，絕緣高度即5.9米左右絕緣斗臂車(chē)的有效絕緣長(zhǎng)度是固定的

，一般3米左右剪叉式升降平

臺(tái)優(yōu)于斗臂車(chē)作業(yè)空間作業(yè)時(shí)垂直升降

，容易操作

，只要平臺(tái)上方?jīng)]有干涉

，作業(yè)時(shí)就不會(huì)發(fā)生碰撞折疊斗臂車(chē)通過(guò)折疊臂的角度調(diào)整和伸縮實(shí)現(xiàn)升降

，操作復(fù)雜

，空間內(nèi)需要避障

，操作不當(dāng)容易發(fā)生碰撞剪叉式升降平

臺(tái)優(yōu)于斗臂車(chē)由以上對(duì)比可知

，剪叉式升降平臺(tái)絕緣性能高

，適應(yīng)狹小空間

，可水平垂直移動(dòng)

，集成性好

，確保帶電作業(yè)安全高效。作業(yè)平臺(tái)選擇剪叉式絕緣升降平臺(tái)。?CSG2018.

AllRightsReserved三、關(guān)鍵技術(shù)-作業(yè)平臺(tái)的選取結(jié)論9基于散亂點(diǎn)云三維重構(gòu)技術(shù)

，構(gòu)建機(jī)械臂、

工具及作業(yè)對(duì)象的三維模型。

通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械臂與作業(yè)對(duì)象的空間位置關(guān)系

，

動(dòng)態(tài)反饋安全距離并規(guī)劃最優(yōu)路徑

，確保110～220kV電壓等級(jí)作業(yè)

，機(jī)械臂與相鄰項(xiàng)母線安全距離

始終保持在1.4/3m范圍。（1）模型精度≤4cm（2）測(cè)量精度≤3cm（3）依據(jù)預(yù)設(shè)安全距離，

自動(dòng)生成高精度（<5cm）的三維圓柱形電子空間圍欄，并通過(guò)動(dòng)態(tài)計(jì)算目標(biāo)與圍欄的相對(duì)距離，實(shí)現(xiàn)碰撞預(yù)警與主動(dòng)防護(hù)功能。三、關(guān)鍵技術(shù)-基于三維模型的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)?CSG2018.

AllRightsReservedn01.變電站功能驗(yàn)證：

110kV變電站

，300mm2單母線雙孔引流板場(chǎng)景下

，開(kāi)展擬人裝置工器具功能、續(xù)航、通訊及作業(yè)流程、工法測(cè)試驗(yàn)證。n02.試驗(yàn)區(qū)功能測(cè)試：

110kV變電站240mm2雙分裂母線四孔引流板高電場(chǎng)場(chǎng)景下

，開(kāi)展擬人裝置及工器具功能、通訊抗干擾與作業(yè)工法測(cè)試驗(yàn)證。n03.現(xiàn)場(chǎng)功能驗(yàn)證：110kV軒崗變電站（芒市）引流線拆除與搭接現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證通過(guò)。010203四、應(yīng)用情況?CSG2018.

AllRightsReserved

推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展該成果推廣應(yīng)用可融合多領(lǐng)域技術(shù)融合與創(chuàng)新

，

為變電站帶電智能化作業(yè)發(fā)展方向奠定基礎(chǔ),同時(shí)將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與升級(jí)。自

降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)該成果推廣應(yīng)用可轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)帶電作業(yè)模式,提高作業(yè)安全性,可有效規(guī)避作業(yè)人員與帶電物體直接接觸,可降低作業(yè)人員誤操作、

勞動(dòng)強(qiáng)度和高墜風(fēng)險(xiǎn)。

促進(jìn)人才培養(yǎng)和技術(shù)傳承通過(guò)該成果推廣應(yīng)用可為電力行業(yè)培養(yǎng)更多適應(yīng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展需求的新型技術(shù)人才

，

為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供人才保障。

變電站帶電斷接引線作業(yè)機(jī)器人能代替人工作業(yè)

，保障人員安全、提升作業(yè)效率與質(zhì)量

，同時(shí)降低運(yùn)維成本、助力電網(wǎng)智能化升級(jí)。因此

，該成果推廣應(yīng)用具有重要意義：五、應(yīng)用意義?CSG2018.

AllRightsReserved引入具身智能是未來(lái)變電站機(jī)器人發(fā)展的核心方向之一。具身智能強(qiáng)調(diào)機(jī)器人與環(huán)境交互實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)與適應(yīng)能力能夠通過(guò)實(shí)時(shí)采集作業(yè)場(chǎng)景中目標(biāo)的多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行自主決策從而在復(fù)雜場(chǎng)景中表現(xiàn)出更高的靈活性與魯棒性。融合變電站三維模型與數(shù)字孿生技術(shù),