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「专访」牛捷:快速发展输电智能运检技术,实现运维检修方式全新变革

来源:EPTC作者:EPTC日期:2020-09-01 17:37:09

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EPTC电力机器人专家工作委员会副主任委员、
国网湖南省电力有限公司输电检修分公司三级职员
牛捷



专家简介

People in this issue


牛捷,高级工程师,硕士,就职于国网湖南省电力有限公司输电检修分公司任三级职员,智能带电作业技术及装备(机器人)湖南省重点实验室、带电巡视与智能作业技术国网公司实验室常务副主任。从事输配电线路运行检修与带电作业20余年,曾荣获全国电力行业技术能手、湖南省“五一”劳动奖章、国家电网公司优秀专家人才、国网公司劳动模范、享受省政府特殊津贴,能源电力机器人标准化技术委员会委员、中国电工技术学会电力不停电检修技术与装备专委会委员兼副秘书长、EPTC电力机器人专家工作委员会副主任委员,长沙理工大学客座教授。先后完成了20余项科技创新活动,发表论文20余篇,获授权发明专利21余项。主编教材7部,获省部级科技进步奖9项,其中一等奖3项。


专访导语

Interview Preface


随着“十四五”智慧电力物联网建设深入推进,建立协同立体巡检系统是输电领域运维管理的发展方向。目前协同立体巡检系统通常按照“立体巡视、带电检修”两条主线并行推进,电力机器人在协同立体巡检系统中发挥的作用越来越重要,部分网省电力公司已基本建成“机巡为主、人巡为辅”的协同巡视体系,带电检修也逐渐由人工作业向机器人、无人机、直升机带电作业方向发展。

相对于变电、配电领域而言,输电线路有输送距离长、输送容量大、沿线气候条件恶劣等特点,对电力机器人综合性能要求更高。为把握输电领域机器人的未来发展方向,明确输电领域电力机器人巡检需求、应用场景,找准输电领域机器人的关键技术突破口,助推输电领域巡检智能化建设发展。基于此,EPTC特别邀请电力机器人专家工作委员会副主任委员、国网湖南省电力有限公司输电检修分公司三级职员牛捷接受本次专访。



对话

Dialogue


EPTC:请您谈一谈输电领域巡检需求有哪些?


| 牛捷:输电线路巡检机器人主要有两个方面的需求。一是输电线路巡视检测,能够尽可能准确、客观地检查输电线的各类缺陷和故障;二是输电线路检修,能够在检查的基础上进行简单的清理和维修,如绝缘子清扫、除冰、螺栓紧固等。除此以外,输电线机器人还应当具有几种能力:1)能够越过输电线上的各种障碍,包括绝缘子、间隔棒、警告球等;2)能够在输电线通电时稳健地执行任务;3)能够在远距离操作机器人,比如通过4G或5G网络在移动端操控等;4)能够应对恶劣气候条件,如暴雨、大雪、冰雹等;5)质量小,同时具有在倾斜的线路上爬坡的能力;6)具有充足的蓄电量、方便的充电方法;7)能够直观、简单、自动化地操作机器人。



EPTC:输电领域机器人的应用场景有哪些?


| 牛捷:随着经济的发展,电网越来越密集,高压输电线路规模越来越大,传统的人工巡检方式已经不能满足当前输电线路巡检工作的要求。在输电领域电力机器人需求很大,应用非常广泛,其主要应用场景分两大类,一是架空输电线路设备应用场景;二是输电隧道应用场景。


1.架空输电线路设备应用场景可分为架空线路巡视检测作业和架空线路检修作业。


·架空线路巡视检测作业主要对输电线路设备的本体、通道进行巡视检测,对输电线路导线、金具、绝缘子、铁塔等进行巡视检测。例如输电线路巡线无人机,其作业方式主要有两种,第一种方式是操作人员通过控制手柄遥控无人机进行巡检。这种巡检的方法,提升了巡检效率,降低了巡检成本,但技术难度较大。另一种方式是无人机自主巡检。通过事先采集的输电线路三维模型,来规划巡检航迹,让无人机按照规划好的航迹进行巡检,工作人员通过指令控制无人机起飞和降落即可。

·架空线路检修方面,主要对架空输电线路简单、易处理缺陷进行带电作业消缺处理。例如输电线路多臂机器人,搭载破冰设备可清除高压线路上的冻冰,搭载螺栓紧固末端可以消除螺栓松动发热缺陷,搭载绝缘子检测装置可以实现带电检测绝缘子阻值。

2.输电隧道应用场景。电力隧道集成信息化集中监测管理系统是固定式监控设备,存在机动性差、智能化程度低等问题,且隧道长空气不流通、有毒有害气体集聚,给工作人员带来许多危害。输电隧道巡检机器人集成了高清图像采集、红外温度检测、有害气体检测、自动巡检、自主充电、远程及时交互等功能。采用完全自主或遥控方式可代替人工实现管廊巡检工作,减轻运维工作人员的负担,固定监控设备盲点的补充,实现电力隧道的全覆盖监控。



EPTC:您认为输电领域机器人的关键技术有哪些?目前有哪些难题需要克服?


| 牛捷输电领域机器人的关键技术主要有三个方面:一是能源技术,输电领域机器人在野外作业距离长等特点,对机器人续航能力要求更高。二是通信技术,野外作业距离长,对通信技术要求更高;三是传感器技术,输电设备距目视距离较远,对传感器的精准性要求更高。

此外,目前研究现状来看,国内外输电线路机器人巡检技术存在如下问题,有待进一步突破。1)线路机器人过塔能力较差,方式可靠性及效率较低。2)线路机器人上下线难度较大。目前吊装式上下线方法存在耗时、耗力以及作业风险高等缺点,不利于应用推广,需要解决机器人自动上下线难题。3)线路机器人巡视手段单一。目前线路巡检机器人大多仅搭载单一传感器,巡检效率较低,可扩展性差。4)线路机器人尚未实现全自主巡检。目前输电巡检机器人具备自主巡检各项功能,未全流程贯通,需要人工干预。



EPTC:输电领域机器人的未来发展前景如何?应用趋势体现在哪些方面?


| 牛捷由于应用场景地理环境复杂,输电领域机器人起步较晚,行业标准依据缺乏,输电领域机器人发展还未成体系。但随着机器人各项关键技术的进步,机器人在输电领域深入应用,完全符合电网智能化发展方向,未来输电领域机器人需求潜力巨大,未来几年输电领域机器人将以每年30%以上的增长率发展。

结合目前输电领域机器人发展状况,分析输电设备特点,近几年输电领域机器人的发展趋势为:

1.机器人巡视检测方面。一是无人机自动巡线技术,重点解决无人机巡视轨迹精确规划、线路场景自动识别、扰动环境下稳定控制等关键技术问题。二是研究基于可见光及红外图像的线路缺陷诊断技术,重点解决目标对象图像库建立、高速智能分类识别算法、基于数据挖掘的缺陷隐患建模等关键问题。三是机器人的功能向功能全面、“一机多能”方向发展,巡视检测装置向集成化方向发展。


2.机器人检修作业方面。一是研究无人机精确吊装、传递带电作业工器具技术,加快无人机结合电动升降装置辅助作业人员(或机器人)进出等电位作业工法的应用;二是研究无人机带电清除异物和带电水冲洗技术,推进无人机(机器人)辅助带电作业技术在特高压输电线路的应用。三是研究无人机协同检修作业、观察指挥、结果检验技术,强化带电作业现场安全管控,提升带电作业安全管控水平。三是研究高电压大电流强磁环境下机器人开展带电清除异物、金具消缺、导线断股修补等作业项目,提升带电作业智能化水平。