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一文解读全国电力机器人未来发展方向

日期:2020-09-07 09:25:01

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2020年8月27日-28日,由中国电力企业联合会科技开发服务中心主办、贵州电网有限责任公司电力科学研究院、贵州省电力行业协会、贵州省电机工程学会协办、中能国研(北京)电力科学研究院、电力行业输配电技术协作网、电力机器人专家工作委员会承办、杭州申昊科技股份有限公司支持举办的“全国电力机器人应用与创新发展论坛暨第四届电力机器人专家工作委员会年会”在贵州贵阳举行。

本届会议基于国家电网公司和南方电网公司电力机器人技术应用现状,探索“新基建”态势下电力机器人行业应用前景及机遇,围绕输、变、配三个领域的机器人研究与应用进行深入探讨。设置一场主旨论坛,一场技术论坛、四场平行分论坛,为业内人士搭建新技术成果应用、典型案例分享、实践经验交流以及沟通合作共谋发展的平台。

主旨论坛大咖齐聚共话发展

8月27日上午主旨论坛由电力机器人专家工作委员会秘书长田孝华主持召开,中国电力企业联合会科技开发服务中心主任助理韩文德、贵州省电力行业协会秘书长任勇、中国电力科学研究院有限公司高压所智能巡检技术研究室主任邵瑰玮、中国南方电网有限责任公司广州电力设计院副总经理陈曦、杭州申昊科技股份有限公司总经理黎勇跃发表致辞演讲。

 

01.——我国电力机器人技术应用现状——

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▲ 中国电力科学研究院有限公司高压所智能巡检技术研究室主任 邵瑰玮

中国电力科学研究院有限公司高压所智能巡检技术研究室主任邵瑰玮在演讲中指出,近年来,国家电网公司一直关注并参与电力机器人的发展,着力研究电力巡检机器人技术标准、检测体系,大力推广电力智能巡检设备应用。变电站智能巡检机器人、配网带电作业机器人、输电线路巡检机器人等科技成果多次编入《国家电网公司科技成果推广目录》,作为重点推广项目在国网公司试点应用。并出台系列重要文件:《国家电网公司“十三五”科技战略研究报告》、《国家电网公司“十三五”运检管理规划》、《国家电网公司泛在电力物联网建设大纲》、《智慧变电站试点技术方案》、《变电站在线智能巡视系统技术方案》,力行深化电力机器人技术研究,大力推进机器人等智能运检装备应用,全面构建智能运检体系。将电力机器人作为重要的智能运检装备,融入系统方案之中,支撑智能运检体系建设。

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▲ 中国南方电网有限责任公司广州电力设计院副总经理 陈曦

中国南方电网有限责任公司广州电力设计院副总经理陈曦介绍到,截止至2020年7月,南方电网公司在运机器人总数为324台,500kV及以上变电站机器人覆盖率为87.7% 。各类型机器人巡检次数约为8万次,总巡检时长约为23万小时,累计发现设备异常约600次,主要缺陷类别分别是“表计异常”、“设备外观异常”、“发热缺陷”。标准建设方面,南方电网公司高度重视电力机器人企业标准体系建设,组织编制变电站机器人企标9项,覆盖机器人通用技术、巡检技术、运行检修、后台与通信等方面,后续将围绕机器人标准化,模块化,安全性,便捷性等方面继续进行标准体系建设。在科技研发方面,在研科技项目涵盖巡检机器人、作业机器人、人工智能分析等方面。产业建设方面,广东、广州、贵州、深圳、云南等单位结合自身产品特点,深入开展产业化建设,迈出了机器人成果转化的第一步。

 

02.——电力机器人技术发展趋势——

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▲ 中国科学院沈阳自动化研究所副主任 王洪光

新基建态势下电力机器人行业应用前景。中国科学院沈阳自动化研究所副主任王洪光做了主题为“新基建态势下电力机器人行业应用前景及机遇探索”的报告,主要讨论新基建态势下电力机器人研发与应用所面临的挑战与发展机遇。基于对国家及电网公司相关政策与规划的分析,探讨新基建引发的电力机器人行业需求;简要介绍电力机器人技术研究现状、发展趋势以及在电网运维检修中的应用;分析目前电力机器人在研究与应用中存在的问题与挑战;探讨发展机遇,展望应用前景。

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▲ 能源行业电力机器人技术标准化委员会副秘书长 郭锐

电力机器人技术标准方面。能源行业电力机器人标委会副秘书长郭锐介绍了,在机器人领域,全国专业标准化技术委员会已成立国家机器人标准化工作总体组、全国自动化系统与集成标准化技术委员会机器人和机器人装备分技术委员会、全国家用电器标准化技术委员会、全国特种作业机器人标准化工作组;未来,将进一步推进科研开发、标准研制、工程应用一体推进,按照按照国际标准、国家标准、行业标准、团体标准和企业标准的优先顺序和适用范围原则,做好整体推进规划。积极参与制定国际标准,结合国情采用国际标准,推进中国标准与国外标准之间的转化运用,进一步推进标准与检测协调发展。

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▲  中国电力科学研究院有限公司高级工程师 蔡焕青

电力机器人试验、检测体系建设方面。中国电力科学研究院有限公司高级工程师蔡焕青讲述了:近年来由于各类型电力机器人应用场景不尽相同,不同型号电力机器人的产品质量参差不齐,为解决目前电力机器人试验检测领域存在的问题,完善相关检测方法和流程,提升电力机器人试验检测整体水平,在电力机器人专家工作委员会的统一组织下,成立电力机器人试验检测工作组,并将试验检测体系提升列入年度重点工作,进一步开展机器人试验检测技术领域标准制、专项检测方法和流程研究和完善、试验能力提升完善等工作,与相关单位共同推动电力机器人检测技术不断进步、促进机器人产品质量持续提升。

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▲ 国网湖南电力有限公司输电检修分公司研发室副主任 邝江华

带电作业机器人技术发展方面。国网湖南电力有限公司输电检修分公司研发室副主任邝江华做了主题为“带电作业机器人技术发展趋势”的报告。他介绍,经28省电力公司调研结果的不完全统计,截至2018年12月,已应用的电力机器人共计12058台,运用场景主要以变电站巡检机器人为主,比例高达99.6%,剩余不到1%为作业机器人与服务机器人。其中,输电领域机器人8505台,包含巡检无人机8493架,作业机器人12台。在标准规范建设上,电力机器人产业的发展应以企业为主体和核心,注重产业生态培育,制定标准规范。运行维护方面,应以解决生产实际为导向,提高机器人实用性,提高厂家质量管控体系,加强机器人生产过程追溯性,同时,完善机器人售后服务,从而减轻一线人员维护机器人的工作量。技术应用方面,一是未来将以机器人为主、人工为辅,互相协同配合,依托机器人数据共享、智能联动,充分替代人工完成繁杂、危险、重复劳动,释放人力资源;二是规范智能巡检机器人的功能要求和性能指标,指导和推进机器人巡检系统在电力系统的实用化应用,提升技术应用效率。三是在资源整合方面,一方面是为避免大量数据堵车的情况,需要对现有机器人技术进行革新;一方面加强电力数据多维度分析,将多个系统数据进行融合分析,实现检修运维策略自动制定、一键执行。在人才培养方面,应加强行业间应用交流,加强与国际知名企业、科研院所交流力度。

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▲  杭州申昊科技股份有限公司总经理 黎勇跃

巡检机器人可持续服务发展方向。杭州申昊科技股份有限公司总经理黎勇跃做了主题为“电力巡检机器人可持续服务思考与实践”的报告,主要阐述申昊科技在机器人可持续服务的思考与实践。申昊科技以“工业健康有申昊,排除故障不再难”为企业使命,不断深化机器人可持续巡检服务能力。从稳定、智能、开放、精细及高效等维度来说明所进行的研究,包括AI图像识别、导航算法优化、融合感知等技术,并进一步结合实践情况来证明此类研究价值。申昊倡导构建机器人可持续服务能力不仅着眼于过去和现在,更着眼于未来,通过强化机器人的服务性本质,使得巡检机器人持续焕发生命力。

 

03.——电力机器人前沿发展技术研究及应用—— 

8月27日下午,“前沿技术论坛”由贵州电网有限责任公司电力科学研究院技术总监徐长宝主持召开,国网湖南省电力有限公司输电检修分公司高级工程师刘兰兰、南方电网调峰调频发电有限公司副总经理巩宇、长沙理工大学副院长樊绍胜、广东电网能源技术有限责任公司机器人事业部总经理吴昊、国网重庆市电力公司检修分公司高级工程师张欢欢、国网河北省电力有限公司高级工程师苗俊杰、香港中文大学副院长丁宁发表主题演讲。

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▲  国网湖南省电力有限公司输电检修分公司高级工程师 刘兰兰

能源机器人多领域应用发展

机器人应用的领域越来越广泛,能源行业机器人在生产中担任角色越来越重要,在机器人研发过程中需要努力攻克电力机器人新型机构设计、环境立体感知、精准作业控制、边缘人工智能等关键技术,持续提升机器人质量可靠性、使用便捷性、维护简便性。电力行业机器人主要围绕气体绝缘金属封闭开关设备检修机器人、电缆隧道检测机器人、配网带电作业机器人、500千伏架空输电线路带电作业机器人等类别研发及应用,将人工智能技术与电力安全生产紧密融合, 更好地发挥机器人在能源互联网建设中的重要作用。

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▲  南方电网调峰调频发电有限公司副总经理 巩宇

水下机器人有水检测研究

为解决因水电厂特殊检测需求和环境限制,常规的水下机器人不能较好的完成封闭隧洞检测任务,南方电网公司研究出一种可由水面控制器操控,具备自主解困、返航功能的长距离、大深度水下巡检机器人,用于静水条件下检测水电站大坝坝面(水下部分)、输水管道、进出水口闸门等水工建筑物和水工设备运行状况,并在工程应用中取得了良好的效果。

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▲  长沙理工大学副院长 樊绍胜

输电线路在线取能关键技术研究

针对现有输电线路在线取能方法存在的取能功率小,小电流难以取能,大电流磁芯饱和不能正常工作等缺陷,提出基于并联谐振的电流转移机制,建立双支路取能模型,揭示大功率取能机理;提出功率—阻抗转化机制和功率 —电流源—磁通—阻抗转化途径,建立功率—阻抗双闭环模型,解决线路电流宽范围、大扰动下的稳定取能难题。该方法可为输电线路在线取能装置和巡检机器人的推广应用提供技术支撑。

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▲  广东电网能源技术有限责任公司机器人事业部总经理 吴昊

输变电立体巡检技术及应用

当前电网设备的智能巡维还未能实现真正“无人化”,机器人等智能终端还存在个体能力有限、智能程度偏低、系统孤岛运行等问题,基于智慧物联的立体巡检是解决上述问题的关键,广东电网能源技术公司围绕电网场景高精度建模与重构,移动式终端个体智能自治技术提升,分布式终端物联互动,多模态数据融合贯通等四项关键技术开展系统攻关,为实现电网设备智慧运行做出了积极探索。

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▲ 国网重庆市电力公司检修分公司高级工程师 张欢欢

变电站智能联合巡检系统研究与应用

2019年,为明确智能巡检技术的发展方向,国网公司组织的一系列试点工作,通过研究各种巡检系统的特点,确定了联合巡检系统的实现方式及关键技术。通过对联合巡检关键技术的研究,进一步增强联合巡检系统的缺陷、隐患识别能力及数值识别的准确率。将研究应用到试点变电站中,大幅提升巡检工作效率。未来,将继续有针对性的深化智能联合巡检关键技术的研究;在试点变电站深入开展智能联合巡检系统应用,辅助人工开展日常运维工作,减轻一线员工劳动负担,提质增效;从规程、规范、标准、制度多个方面逐步完善智能运检体系建设,使智能联合巡检系统应用规范化,并尝试将无人机巡检系统整合到联合巡检系统中去,形成立体巡检体系。

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▲ 国网河北省电力有限公司高级工程师 苗俊杰

特高压变电站在线智能巡检技术研究

为提高特高压交流变电站设备监控质量,降低运维人员劳动强度和作业风险,国网河北电力完成了保定特高压变电站在线智能巡视系统建设,通过完善站内感知手段,整合室内外巡视机器人、高清视频各类子系统,增补高清云台摄像机、双光谱热成像测温云台摄像机等设备,做到了主变、高抗等大型充油设备外观类巡视项目和安消防监视点位的全面覆盖,实现了特高压变电站的实时监控、自动巡视、智能判识别、主辅监控系统智能联动等功能。

设备、设施缺陷识别与视觉检测技术综述

随着我国城镇化进程的快速推进,城市电力、交通、地下空间等基础设施的建设规模与规格达到前所未有的程度,对基础设施设备典型缺陷的检测、识别技术的要求也愈发重要,未来应该将AI与人类认知能力或认知模型相结合,包括人机协作的人在回路的增强智能模型和基于认知计算的增强智能模型,实现了模糊和不确定问题中的分析-响应高级认知机制与机器的智能系统之间的紧密耦合。这类算法增强了电力行业作业机器人以及其他智能系统,对电力设备设施的对象识别、典型缺陷或损伤,以及非典型缺陷、偶发性异常现象的发现、测量与识别的效果。未来的发展趋势是,基于数理模型与先验特征的经典机器学习,将与基于数据驱动的深度学习模型相互结合取长补短,提升模型可解释性,降低对样本的依赖性,与作业人员形成经验分享、共同提升的发展性认知过程,进一步提升任务完成效率与效果。

 

平行论坛精彩纷呈

8月28日上午,由电力机器人专家工作委员会委员刘旭主持召开的“电力机器人试验检测技术分论坛”,由电力机器人专家工作委员会副主任王洪光主持召开的“配电网机器人技术深化应用分论坛”同步进行。

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▲ 电力机器人试验检测技术分论坛

中国电力科学研究院有限公司主任高级工程师胡霁、浙江华电器材检测研究所有限公司机器人专职杨翰鹏、南方电网科学研究院有限责任公司助理工程师杨宇轩、电力工业电气设备质量检验测试中心高级工程师吴永康、上海电器科学研究所(集团)有限公司副部长朱晓鹏等嘉宾出席了“电力机器人试验检测技术分论坛”,共同围绕配电机器人检测技术研究与探索、变电站只能巡检机器人性能检测关键技术、驻塔机器人检测技术、电力机器人现场实用化应用、变电站巡检机器人运动性能检测、实验室能力验证与认证认可的发展、电力机器人检测共性技术研究与实践等话题进行深入讨论交流,共同探讨电力机器人检测体系探索研究的必要性,以提升电力机器人应用质效果,助力电网数字化智能化转型升级,引导更加规范的市场形成,从而推进机器人实用化发展,形成电力机器人质量管控闭环。

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▲ 配电网机器人技术深化应用分论坛

立得空间信息技术股份有限公司总经理黄维、东南大学首席教授宋爱国、国网浙江省电力公司嘉兴供电公司高级工程师王建中、中国科学院沈阳自动化研究所副研究员宋屹峰、立得空间信息技术股份有限公司图像研究院产品总监张文俊、能源行业电力机器人技术标准化委员会科技管理部副主任李丽、国网天津市电力公司高级工程师刘兆领、国网上海市电力公司检修公司副主任陈锦华、亿嘉和科技股份有限公司总监于瑞强等嘉宾出席了“配电网机器人技术深化应用分论坛”,共同围绕配网机器人控制技术、配网机器人感知技术、配网领域机器人应用及发展、配网带电作业机器人标准化现状、配网带电作业机器人研究与应用、特种机器人解决方案及协同制造集成应用等内容进行交流探讨,随着配网运行质量要求的不断上升,对于配网机器人需求也日益迫切,提高实用性、安全性与可靠性,开展检测、维护作业工艺与工具研究从而满足配网任务需求,开展机器人与电力系统设备协同设计,推进配网机器人产业应用,推动新技术与电力产业深度融合,开展电力新基建。

 

8月28日下午,由电力机器人专家工作委员会副主任陈曦主持召开的“变电巡检机器人技术分论坛”,由电力机器人专家工作委员会委员樊绍胜主持召开的“输电线路巡检及作业机器人技术分论坛”同步召开。

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▲ 变电巡检机器人技术分论坛

武汉高德智感科技有限公司国内测温事业部总经理胡刚、国网浙江省电力有限公司曹阳、广东电科院能源技术有限责任公司高级产品经理李文胜、深圳供电局有限公司高级工程师张欣、国网蒙东古东部电力有限公司刘璟明、广西电网公司电力科学研究院陈梁远、武汉高德智感科技有限公司经理张从容等嘉宾出席“变电巡检机器人技术分论坛”,就变电站开关柜智能操作机器人、GIS管道缺陷检测机器人技术、3D点云在变电站隔离开关开合位置自动巡检中的应用、极寒地区变电站巡检机器人关键技术、绝缘气体泄漏检测机器人研发、电力机器人巡检过程中红外技术等问题深入探讨,分享实际案例,更好的提升电力巡检机器人技术提升。

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▲ 输电线路巡检及作业机器人技术分论坛

国网湖南省电力有限公司输电检修分公司吴俊、中国电力科学研究院有限公司展雪萍、东南大学仪器科学与工程学院宋光明、贵州电网有限责任公司电力科学研究院技术总监张秋雁、云南电网有限责任公司高级工程师黄修乾、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局李晓骏、南方电网科学研究院有限责任公司肖易易等嘉宾共同参与“输电线路巡检及作业机器人技术分论坛”,针对输电线路爬塔机器人、架空输电线路驻塔机器人关键技术、碳纤维导线巡检探伤机器人、电力线路通道清障机器人关键、输电线路电缆隧道巡检机器人技术、复杂海况下海底电缆带电检测水下机器人技术、架空裸导线绝缘涂覆机器人带电作业技术等技术问题的研究与应用展开深入交流,通过介绍当前我国输电线路巡检作业现状、应用机器人开展运维工作的背景、主流驻塔机器人性能指标、应用现状、关键技术及发展趋势,提出输电线路爬塔机器人、驻塔机器人、电缆隧道智能巡检机器人的未来技术研究方向。

 

本届会议旨在更好推进电力机器人技术的创新发展以及应用,积极推动机器人关键技术研究与实践,提升推动行业发展。