(貴州北盤江電力股份有限公司董箐發(fā)電廠，貴州 貞豐 562200)

0 引 言

電力作為工業(yè)發(fā)展和社會生活的主要組成部分，國家發(fā)展和人民生活離不開電力，這就對電力的發(fā)、輸、變、配、用等多個環(huán)節(jié)的設(shè)備系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性、運維工作的準確性和有效性、設(shè)備監(jiān)視的實時性提出了更高標準。機器人技術(shù)是一個相對較新的現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域，跨越了傳統(tǒng)工程學(xué)的邊界，尤其是新領(lǐng)域工程，如應(yīng)用工程，制造工程和知識工程，它的進步和發(fā)展在很大程度上改變了我們的生活。自1959年美國科學(xué)家恩格伯格制造出全球首臺機器人Unimate以來，機器人被廣泛用來完成對精確度、精確性、可重復(fù)性、量產(chǎn)性和質(zhì)量有嚴格要求的任務(wù)[1]。機器人在電力行業(yè)的全面應(yīng)用對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有舉足輕重的意義。

2015年《中國制造2025》明確將機器人作為重點發(fā)展領(lǐng)域。2016年《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》著力推動機器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展，積極打造面向全球的機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。2017年《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出應(yīng)研制智能工業(yè)機器人、智能服務(wù)機器人，實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用并進入國際市場。2018年我國電力機器人行業(yè)的第一個標準《電力機器人 術(shù)語》編寫工作已經(jīng)啟動，是電力機器人標準化發(fā)展的里程碑，對于電力行業(yè)發(fā)展和技術(shù)路線的規(guī)劃起到了至關(guān)重要的推動作用。這一系列的政策和文件推動著電力機器人的快速發(fā)展。

1 電力機器人概述

為了適應(yīng)高復(fù)雜環(huán)境、多操作場景的需要，電力機器人在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分必要的，不僅能時刻保障電力系統(tǒng)設(shè)備處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，又能開展高效的巡視、檢修與維護，提高電力多環(huán)節(jié)的運維效率和運維水平。電力機器人的主要特點有以下幾個方面：

(1) 電力機器人的巡視、檢修的工作質(zhì)量不受客觀環(huán)境條件和人為主觀因素影響，無論什么運維環(huán)境、什么氣象地理條件下，機器人按照既定的巡視檢查路線開展巡維工作，有針對性對設(shè)定的發(fā)電、輸電、變電、配電等應(yīng)用場景的設(shè)備進行巡視和檢查，做到客觀、全面評價，提高設(shè)備巡維水平，為設(shè)備安全穩(wěn)定運行提供保障。

(2)電力機器人可以代替人工處理一些例如火電蒸汽管道泄露檢查、核電反應(yīng)堆檢查、高壓輸電線檢查等一些高危作業(yè)場景的工作，同時如變電站巡視檢查、線路巡視、設(shè)備臺賬管理等需要消耗大量人力、物資的工作，利用機器人不僅避免危險和大量重復(fù)性勞動，而且可以保質(zhì)保量完成，不會出現(xiàn)由于人員的疏忽造成巡視不到位等問題。

(3)電力機器人將圖像識別、聲音識別、紅外測溫、可見光檢查、激光測振等多功能集成于一體，可以將巡檢和檢查情況記錄并上傳至管理系統(tǒng)，同時可以對測試情況進行判斷，提高了巡視質(zhì)量和巡視效果，解決了人工巡視、檢查的效果受運維人員技術(shù)水平影響的，造成對設(shè)備缺陷誤判、錯判等問題。

2 電力機器人分類

按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為發(fā)電、輸電、變電、配電電力生產(chǎn)的四大領(lǐng)域機器人。按照應(yīng)用場景不同則分為電力調(diào)度應(yīng)用、電力巡檢應(yīng)用、電力檢測應(yīng)用和電力維護應(yīng)用四個方面。電力機器人分類圖如圖1所示。

圖1 電力機器人分類

3 電力機器人應(yīng)用

3.1 電力調(diào)度應(yīng)用

電力調(diào)度機器人能夠完全改變以人工調(diào)度為主的調(diào)度方式，將人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融入調(diào)度領(lǐng)域，實現(xiàn)充分利用態(tài)勢感知和人工智能的智慧調(diào)度機器人模式。這對電力調(diào)度具有十分重要的現(xiàn)實和發(fā)展意義。近些年人們一直在不斷嘗試，部分成果在主配網(wǎng)的調(diào)度中應(yīng)用。2018年杭州供電公司配網(wǎng)調(diào)度指揮中心正式投運了全國首個虛擬人工智能(AI)配網(wǎng)調(diào)度員帕奇，能夠?qū)崿F(xiàn)故障判斷、計劃發(fā)令、搶修指揮、知識圖譜學(xué)習(xí)新業(yè)務(wù)等功能。2019年廣東省地調(diào)度端程序化操作機器人首次在全國實現(xiàn)全面程序化操作部署，并投入運行。能夠?qū)崿F(xiàn)遠方遙控“一鍵操作”，操作設(shè)備與系統(tǒng)的隔離，全過程實現(xiàn)智能安全校核。

3.2 電力巡檢應(yīng)用

電力機器人從事巡檢工作是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較早的領(lǐng)域，且隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大和發(fā)展，其應(yīng)用的需求和場景是不斷增大的。發(fā)電領(lǐng)域，文獻[2]研發(fā)了一種具備視頻圖像識別、紅外測溫、激光測振及聲音識別、專家系統(tǒng)分析等多功能的智能巡檢機器人在火電廠應(yīng)用，尤其是跑冒滴漏監(jiān)測和聲音泄露檢測方面具有明顯優(yōu)勢。輸電領(lǐng)域，文獻[3]研制了輸電線路巡檢穿越式和跨越式越障兩種機器人，實現(xiàn)了檔距巡檢、耐張端巡檢和多耐張端或全檢巡檢，進行上線和下線的自動巡檢作業(yè)。變電領(lǐng)域，智能巡檢機器人是目前應(yīng)用比較成熟的電力機器人，通過巡檢室內(nèi)、室外的有軌和無軌型巡檢機器人，能實現(xiàn)紅外測溫、設(shè)備狀態(tài)的自動識別和分析判斷，可以替代人工的巡視工作。如山東魯能機器人、中科院機器人、浙江國自機器人等越來越多的研發(fā)機構(gòu)和電網(wǎng)投入其中，大大提升了巡檢機器人的功能和性能，對完全替代人工又邁出一步。

3.3 電力檢測應(yīng)用

隨著狀態(tài)檢修和電網(wǎng)智能化的技術(shù)發(fā)展，電力系統(tǒng)網(wǎng)架增強，系統(tǒng)穩(wěn)定性要求提高，電力行業(yè)的檢測越來越重，為此，2013年電能表柔性自動化鑒定系統(tǒng)在重慶市電力公司研發(fā)并投入使用。2014年國內(nèi)首個機器人及自動化設(shè)備檢測中心在山東省電力公司建設(shè)并投入使用，實現(xiàn)對無人機自動檢測。文獻[4]研制輸電線斷股檢測機器人，利用圖像梯度分布的不同實現(xiàn)復(fù)雜作業(yè)的斷股檢測。文獻[5]研制了絕緣子電阻檢測機器人可大大提升測試效率，同時能夠滿足不同方位的瓷絕緣子測試需求。

3.4 電力維護應(yīng)用

電力設(shè)備的維護工作大多依靠人力工作執(zhí)行，這樣不僅效率低，而且一些環(huán)境氣候復(fù)雜、危險系數(shù)極大的任務(wù)工作存在極大的安全隱患。2009年，我國第一臺輸電線路除冰機器人在山東超高壓公司和南網(wǎng)超高壓柳州局投運。2016年，國內(nèi)第一臺輸電帶電作業(yè)機器人能實現(xiàn)帶電清除、更換絕緣子等作業(yè)。文獻[6]研制了斷股修補機器人通過驅(qū)動輪和越障機構(gòu)實現(xiàn)斷股懸垂復(fù)位。文獻[7]研制輸電線路帶電緊固螺栓機器人，通過視覺反饋和力反饋完成代替人工完成緊固工作。文獻[8]研制輸電線路絕緣子清掃與檢測機器人，能攜帶清掃機構(gòu)和檢測裝置實現(xiàn)絕緣子的帶電清掃與檢測。文獻[9]研制用于清掃與檢測GIS管道內(nèi)腔異物的機器人系統(tǒng)，實現(xiàn)在腔內(nèi)平滑運行，無死角進行檢測。

4 電力機器人應(yīng)用的面臨問題及展望

隨著電力機器人的技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗正常，同時也暴露出現(xiàn)有機器人發(fā)展存在的一些問題：

(1)標準化工作方面：電力機器人標準分布在多個不同的標準管理部門；標準制定缺乏頂層設(shè)計、協(xié)調(diào)統(tǒng)一；僅從應(yīng)用角度出發(fā)，缺乏上下游參與及檢測類標準。在今后的工作中應(yīng)加快制訂和建設(shè)電力機器人的標準體系，電力機器人的性能、功能能完全滿足電力行業(yè)的標準，讓電力機器人發(fā)揮其優(yōu)勢，既有人工巡視的優(yōu)勢同時又能彌補不足。

(2)巡檢工作方面：電力機器人自動巡檢雖可得到圖片、視頻等巡檢信息，但其巡檢結(jié)果的判斷準確率還仍需提高，目前仍需人工干預(yù)，進行人為觀察和甄別，效率較低。

隨著圖像識別技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，通過高效率、高精度識別和提取機器人獲取的信息，以及大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，分析設(shè)備的潛在隱患、壽命預(yù)測，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的全生命周期管理，為系統(tǒng)設(shè)備的可靠運行提供保障。

(3)維護工作方面：大部分維護機器人的功能是單一的，以完成單一作業(yè)任務(wù)為主，而維護工作任務(wù)種類眾多，單一作業(yè)任務(wù)使用頻次低，易造成維護機器人利用率低。

隨著電網(wǎng)智能化發(fā)展，機器人在電力系統(tǒng)中的維護場景和工作勢必會增加，多功能單機電力機器人實現(xiàn)多次或單次能并行實現(xiàn)多維護場景下的作業(yè)執(zhí)行是電力維護機器人的發(fā)展趨勢，來有效提高機器人利用率及降低使用成本。

5 結(jié)束語

電力機器人始終是電力行業(yè)提高工作效率，實現(xiàn)自動調(diào)度、自動巡視、自動維護等領(lǐng)域的有力手段。目前電力機器人的理論研究和實踐經(jīng)驗都比較豐富，但仍然存在著標準化、功能等方面的諸多問題。但隨著信息化、精密設(shè)備研發(fā)、技術(shù)標準和技術(shù)管理水平的不斷提升，機器人的穩(wěn)定性、可控性不斷改善，在電力行業(yè)的全面應(yīng)用和替代人工將會是指日可待。