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配电线路智能登杆带电作业机器人.pdf

编号：138092

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配电线路智能登杆带电作业机器人.pdf

1、01 项目背景与形势分析02 配电线路带电作业机器人解决方案04 技术创新和展望配网线路智能登杆带电作业机器人03 应用场景和效果演讲人：王建中01 项目背景与形势分析当前，国家电网公司积极响应国家号召，推动国民经济和电网建设高质量发展。而运用创新技术手段不断减少配电网停电作业时间，对于提升电网供电可靠性和服务水平，大力优化营商环境，为电力用户创造更多的经济和社会效益具有极其重要的作用；也是国家电网公司建设中国特色国际领先的能源互联网企业的一项重要工作。3形势分析带电作业成为趋势城市、农村供电可靠率99.99%、99.88%城市、农村供电可靠率99.992%、99.91%城乡供电服务均等化基本

2、实现配网N-1和主干线联络率100%用户年均停电时间不超过45分钟、8小时用户年均停电时间不超过53分钟、10.5小时随着供电可靠率要求不断提高带电作业场景越来越多2019年国网公司配网带电作业超100万次带电更换熔断器超超2 2万次万次带电更换避雷器超超5 5万次万次带电更换绝缘子超超1010万次万次带电断接引流线超25万次普通消缺及装拆附件超超3030万次万次2020203520254项目背景传统人工带电作业的风险8.劳动强度大工作准备时间和作业时间长，精神高度集中，满负荷或连续作业体力消耗极大3.劳动保护差作业人员在高温天气下，穿着绝缘服厚重不透气，全身汗如水淋，且易中暑5.人力消耗多作

3、业人员配编常规需要4人及以上，带电作业车尚需特种作业车驾驶1人7.使用成本偏高国产带电作业车人工作业模式，设备费+维护费+人工成本+特种车台班费在年400万元以上2.环境适应差严酷天气、夜间等环境下，不适合人工登高作业，无法满足内外部不断提高的不停电需求4.人力资源制约带电作业需要专业性人才，后备力量不足，人才梯队不完善，培训周期需4个月以上6.使用条件受限带电作业车人工作业模式，特种车辆受到地域和地型地貌极大限制，只适合城市和农村开阔地区、通用性较差1.安全风险大高空、高压、强电磁场的危险环境中，存在坠落、触电、人为差错等巨大安全风险5项目背景绝缘斗臂车带电作业的不足当前绝缘斗臂车形式机器人

4、，仍带有工程斗臂车特种车辆，受到地域和地形、地貌极大限制，只适合城市和农村开阔地区，无法在市井小巷、村野田间、山区陡坡和土质松软等地形条件下作业，通用性和适应性相对较弱1.使用条件受限当前绝缘斗臂车形式机器人在技术和实用化上可能还存在如下疑问：一是操控相对复杂，车、斗臂、机器人等均需协调精准就位；二是单一视觉来源不利于杆下人员遥控作业；三是实际作业中大型机械斗臂伸展后易受周边环境和天气影响，斗臂偏移或晃动使作业精度产生偏差，引线搭接时难以对位；四是当前技术能力尚需作业前建模，3级及以上风力下及有可能造成作业失败。五是单根引线的搭接比人工慢30左右，车、臂、机器人就位、建模加全部作业流程整体用时

5、预计在2小时以上。2.实用性尚待验证当前绝缘斗臂车形式机器人，一次设备购置费350万元以上+维护费10万/年+人工成本60万/年+特种车台班费80万/年以上，总计首年投入费用在500万元以上，次年平均费用在150万元以上。说明：人员配编现行至少在人以上，其中作业人员名，特种车驾驶人，辅助用工-2人。3.使用成本巨大4.尚无法实现作业车形式机器人夜间带电作业5.对操作人员素质要求高、专业性强、培训周期相对偏长 02 配电线路带电作业机器人解决方案从带电作业机器人硬件组成、复杂地形和复杂环境解决策略、权威机构试验项目、取得知识产权成果等多方面阐述完整解决方案。整体方案后台智慧中心带电作业现场终端控

6、制通路位置跟踪信号运维监控通路带电作业机器人解决方案克服山区、陡坡、田间、小巷等复杂地形满足存在多回路、弱电同杆、树植遮挡等复杂环境整体结构功能组件杆上自动上下杆机构与绝缘承载平台工具系统主从式操作平台控制器杆上自动上下杆机构与绝缘承载平台橡皮履带支撑支架控制箱伺服电机尺寸：0.7*0.82m自重：129.07kg承重：50kg功率：3kW爬杆速度：3m/min电池容量：30Ah主从式操作平台电池盒齿轮固定盘操作杆固定箱控制箱丝杆臂长：2.94m自重：46.94kg回转半径：1.5m回转速度：最大5/s升降速度：最大3m/min内外平移速度：最大3m/min功率：0.6kW电池容量：9Ah控制

7、器机械臂运动整体升降线夹松紧爪手运动手臂旋转爪手摆头动爪手定位套筒升降尺寸：0.35*0.32*0.15m整体重量：8.68kg最快响应时间：82ms图像传输速率：6.75Gbps摄像头分辨率：1200TVL功率：0.1kW工具系统线夹风炮控制箱电机尺寸：0.56*0.18*0.5m整体重量：13.03kg功率：0.4kW电池容量：9Ah搭载工具：并沟线夹安装工具绝缘剥除工具工具系统实物图第三方测试检测项目检测标准检测结果评价绝缘杆工频耐压试验试验长度:0.4m；试验时间:1min；试验电压:100kV无闪络、无击穿、无明显发热符合要求绝缘绳工频耐压试验试验长度:0.4m；试验时间:1min

8、；试验电压:100kV无闪络、无击穿、无明显发热符合要求耐电火花试验试验电压：0.69倍额定电压；试验条件：机器人未端工具和模拟导线之间出现最长电火花；试验时间：1min试验后机器人未端工具功能正常，部件无损坏。符合要求等电位试验试验电压：0.69倍额定电压；试验条件：机器人未端工具和模拟导线电气连接；试验时间：30min试验中和试验后机器人未端工具功能正常，部件无损坏。符合要求绝缘杆弯曲试验初始抗弯负荷Fd:3.5kN；挠度差值f:30mm；额定抗弯负荷Fr:5kN绝缘杆在0、90、180、270位置挠度差值均小于30mm；绝缘杆在5kN下保持30s无破坏符合要求绝缘绳拉力试验试验力值：10

9、 kN；试验时间：5min试验后绝缘绳无破坏。符合要求有效绝缘长度操作杆有效绝缘长度70cm。未端工具到限位标记为0.7m操作杆最大绝缘长度为3.4m符合要求线夹夹紧力试验试验力值：50N；试验方向：主线方向，支线方向线夹、支线未移位或脱落。符合要求可靠性试验电池充满电后，连续安装12个线夹应能可靠完成安装。同一组每一只安装时间间隔1min，每组安装完成到下一组开始的时间间隔2min连续可靠安装12只线夹，同一组每一只安装时间间隔均小于1min，每组安装完成到下一组开始的时间间隔均小于2min符合要求作业活动范围机器人由承载平台固定在杆上，活动范围为水平旋转角度0360，水平活动半径0.31.

10、4m，垂直活动范围0.33.4m.机器人由承载平台固定在杆上，主从操作绝缘臂水平旋转角度0360，距电杆表面水平活动半径0.31.4m，多功能未端工具垂直活动范围0.33.4m.符合要求线夹通流能力试验载流量226A，线夹温升应小于其连接导线温升W型线夹，Z型线夹温升均小于导线温升；穿刺线夹温升小于导线温升符合要求电阻测量试验环境温度：1530；参考导线：LJ截面积：70mm2；参考电阻：0.255m试验电流226A；线夹电阻0.075 m符合要求温升试验载流量226A，线夹温升应小于其连接导线温升穿刺线夹温升小于导线温升符合要求检测依据：1.Q/GDW1779.2-2013电力安全工作规程2

11、.DL/T878-2004带电作业用绝缘工具试验导则3.GB/13398-2008带电作业用空心绝缘管、泡沫填充绝缘管和实心绝缘棒4.GB/T2317.3-2008电力金具试验方法第3部分：热循环试验5.GB/T11022-2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求已通过中国电科院武高所试验ECS3.0正在提交试验中第三方测试 03 应用场景和效果适用场景10kV单回路直线有熔丝支接引线搭接10kV三回路直线有熔丝支接引线搭接10kV直线有真空开关支接引线搭接现阶段满足120 及以下绝缘导线搭接适用场景单回电缆引下杆引线搭接单回隔离开关杆引线搭接现阶段满足120及以下绝缘导线搭接单回跌

12、落式熔断器杆引线搭接应用现场湟源带电线路作业嘉兴带电线路作业整体结构视频演示人工成本应用效果以前一次剪接引流线作业要6人，现在要3-4人，节省了大量的人工成本人身安全“机器代人”，不需要登杆，避免了触电风险、高坠风险、人为差错风险应用效果适用性应用效果适用于各类特殊地形适用所有水泥杆类工程04 技术创新和展望提升智能承载平台兼容性方法研究机器人智能化通用软件平台设计多传感器数据深度融合机器人电磁兼容及绝缘防护设计技术难点首创机器人爬杆方式实现红外线照射定位功能功能创新点首次将碳纤维材质应用在带电作业领域实现10kV绝缘导线穿刺线线夹搭接实现机器人杆上自动调平功能专利成果展望1.单回电缆引下杆(

13、经隔离开关、断路器引下)引线搭接7.单回柱上断路器杆(外加两侧隔离开关)引线搭接2.单回电缆直接引下杆引线搭接3.单回电缆断路器、开关引下杆引线搭接作4.单回双杆电缆引下杆(经隔离开关、断路器引下)引线搭接5.单回双杆柱上断路器杆(外加双侧隔离开关)引线搭接6.单回柱上断路器杆(外加单侧隔离开关)引线搭接8.单回柱上断路器杆引线搭接10.双回电缆引下杆(经断路器引下)引线搭接新增搭接作业场景9.单回柱上开关杆引线搭接14.双回柱上断路器杆(外加单侧隔离开关)引线搭接13.双回柱上断路器杆(内置隔离刀)引线搭接11.双回电缆引下杆引线搭接12.双回双侧PT引线搭接未来阶段将满足240 及以下绝缘导线搭接作业2021年国网公司带电作业情况2021年国网公司配网带电作业近100万次，其中带电搭接引流线超25万次，占比超过25%提高供电可靠性推进带电作业发展以客户为中心减少人身伤亡风险推广意义及价值感谢聆听谢谢！

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