山东电力研发机器人打造高端电力科技

　　中电新闻网通讯员 张劲 报道 日前，第四届国际电力机器人学术会议在济南隆重召开。来自加拿大、德国、巴西、韩国、澳大利亚等多个国家的电力机器人技术研究专家和高层决策人员汇集一堂，共同推进技术产业创新。会议上，国网山东省电力公司的电力机器人家族闪亮登场，征服了所有与会者，引来赞声一片。

　　“我们山东电力从1999年就开展了电力机器人的研发，承担了三项国家‘863计划’项目。我们建立并贯彻‘六统一’创新创效协同机制，加强创新创效基础能力建设，形成了创新创效工作合力。”国网山东省电力公司科信部主任李红梅说，“我们的科研团队在电力机器人技术领域拼搏耕耘十几年，自主研发了二十余种电力机器人，覆盖发、输、变、配、用等电力行业各环节，不同电力机器人功能互补，形成‘集团作战’优势，可以帮客户更好地解决电网运行管理中的实际问题。”

　　变电站“智能卫士”独当一面

　　日前，我国首座500千伏智能变电站――浙江500千伏芝堰变电站内一片寂静，只有一台身高不足一米的白色机器人不停转动头部，忽闪着“大眼睛”巡检站内的各种设备。该机器人自2010年10月投运以来，每天三次在站内巡检，将巡检数据及图片实时传输给后台，保障着智能电网的安全。这是国网山东省电力公司科技创新助力全面服务智能电网建设的一个缩影。

　　变电站智能巡检机器人项目负责人李冬松说，两台机器人在芝堰变电站工作非常卖力，两“人”分区，每天巡视三遍，每台机器人每天要“扭动脑袋”700多次，显著减轻了变电站值班人员的工作强度。目前该站设备巡视红外测温常规情况下都是由机器人完成的。

　　自2005年研制出国内首台变电站设备巡检机器人后，国网山东省电力公司的研发团队一直致力于不断地完善其功能并推广机器人的使用，现已经研制出四代变电站设备巡检机器人。建成了国内最大的电力机器人及自动化设备研发、生产及测试基地，年生产能力达500余台。

　　作为国内电力特种机器人行业的创领者，国网山东省电力公司已经成功推广该机器人380多台。他们遍布全国29个省、自治区和直辖市，实现了从110千伏到1000千伏全部电压等级变电站的覆盖，市场占有率达51%。这些已经“上岗 ”的机器人经受住了高温、狂风、暴雨、冰雪、高原、大雾等恶劣环境的考验，实现了变电站全天候、全方位、全自助智能巡检和监控，成了变电站的“骨干”。

　　该机器人运行平稳可靠，在站内执行巡检任务，不仅大大减轻了变电站运维人员的巡检工作量，而且多次准确发现站内设备热缺陷，并及时报警，保障了电网安全可靠运行，得到广大用户的认可和好评。2011年4月15日，该机器人发现500千伏崂山变电站2号主变500千伏侧50112刀闸C相安全隐患并预警，通过及时抢修，避免了刀闸过热损坏，挽回直接经济损失近百万元。若事故发生，将形成大面积停电，给人民生产生活造成重大影响，间接损失可达数亿。

　　变电站智能巡检机器人投运至今获得多项殊荣：2009年荣获“山东省科技进步一等奖”；2012年荣获国家工信部颁发的“中国优秀工业设计奖”产品设计金奖；2013年荣获“第十五届中国专利奖外观专利金奖”。截至目前，该成果获授权专利203项，发明专利26项。

　　“智能巡线千里眼”屡建奇功

　　除了地上跑的巡检机器人，国网山东省电力公司的科研团队还研发了天上飞的电力机器人――“智能巡线千里眼”。该无人机巡检系统可与人工和直升机协同开展复杂地理环境下的常规、状态及特殊巡检，实现对杆塔、绝缘子串、导线等输电线路设备缺陷的全自主、全方位检测。广泛应用于电力杆塔线路巡检、灾后应急救援、灾后电网评估、光伏发电站缺陷检测等场合。该系统的工程化应用，大幅提升了巡线检测的自动化水平和质量，极大地提高了作业效率。

　　2009年1月，国家电网公司正式立项研制无人直升机巡线系统。面对这个在国内外研究几乎为空白的项目，国网山东省电力公司高度重视，组织精锐力量，在电力机器人项目组建立了青年突击队。队员们突破了重重科研难关，取得的“输电线路无人直升机智能巡检系统”科技成果经专家组鉴定，整体达到国际先进水平，其中多项技术达到国际领先水平。无人机项目组青年突击队还被评为“山东省青年突击队标兵”。

　　在研发和应用过程中，突击队发扬“不怕吃苦，勇于负重，敢打硬仗，能打胜仗”的青年突击队精神，经历了艰辛的技术攻关、艰苦的封闭培训、艰难的野外巡线调研和野外飞行试验等重重困难的考验，被同事们调侃为“野人”团队。

　　在安徽明光参加为期4个月的封闭式培训中，通讯不便，手机信号时断时续；交通不便，采购日常用品走山路找公交费尽周折；生活不便，缺少瓜果蔬菜导致上火症状频发，还时常遭受蛇鼠虫蚁的侵袭。严寒冬日，旷野里刺骨的寒风吹在脸上像利刃切割一样，在零下八度的机场，外控手为保持操控手感，尽快掌握外控原理，坚持不戴手套练习飞行控制，双手多次冻僵、冻伤；炎炎烈日，他们常常连续工作数小时，汗水湿透了工作服，甚至暴晒至脱皮……但他们为了按时完成任务，在保证质量的前提下争分夺秒抢时间，午餐、晚餐都在工地解决。山风常常突然扬起尘土，队员们只能将饭盒揣在怀中，在漫天的尘土中用餐。吃完饭碗底留下一层沙土，可谁也没有半句怨言，“牙好，胃口就好，吃嘛嘛香！”他们这样笑对。

　　2011年9月27日，队员们研发的固定翼无人机智能巡检系统首次在500千伏光州-大泽输电线路，对38号杆塔至126号杆塔共89基杆塔近40千米线路进行了可见光巡检。巡检系统传回了清晰的实时图像数据，成功检测到了线路上预设的10余处故障点。至此，形成了功能互补、协同工作的输电线路多维度智能巡检作业体系。

　　当无人旋翼直升机和固定翼直升机在平原、湖泊、高山等地形都可以完成飞行巡检任务后，他们又瞄上了一个更加不可思议的世界性难题――“高海拔地区无人机巡检适用性研究”。

　　2012年10月20日，乌鞘岭、金银滩、青海湖、日月山、拉鸡山、西大滩、可可西里……在这些人迹罕至的高海拔苦寒之地，该团队成员顶着凛冽的寒风，忍受着高原反应的折磨，选取了10个不同机型的无人机，历时一个月长途跋涉6000余公里，经过多次飞行测试，确定了海拔2800～4767米区域无人机最高飞行高度、带载能力、控制精度等参数，开创了全国此项研究的先河。

　　无人机飞行巡检可以利用空中优势，全方位、高精度检查线路情况，弥补人工巡检的不足。该成果先后获得“国家电网公司科技进步一等奖”、“中国电力科学技术三等奖”、“国家能源科技进步三等奖”等多个奖项。

　　2012年，国网山东省电力公司在全国率先实现无人机巡检常态化，先后在山东烟台、青岛、济宁、威海，福建厦门等地进行了飞行巡检，截至目前累计巡检1876公里，发现缺陷和异常538处。

　　架空输电线路机器人“孪生兄弟”多

　　除了地上跑的、天上飞的，国网山东省电力公司的科研团队还研制了在架空输电线路上爬行的电力机器人，他们有特别多的“孪生兄弟”，有的装上刀具可以清除线路覆冰，有的装上摄像头可以巡视线路，有的甚至可以跨越障碍执行任务。

　　2008年初的那场雪灾深深刺痛着电力机器人项目组每个科研人员的心！“我们一定要研制出可以在架空输电线路上进行除冰、检测等带电维护作业的机器人！”2009年1月，刚工作不足两年的郭锐带领电力机器人项目组的三个小伙子勇敢地挑起了重担――山东省高新技术自主创新项目《电力输电线路除冰机器人研究》和山东电力重点科技项目《架空输电线路作业维护机器人的研究》。

　　在完成了方案设计、选型、出图纸、审核、加工、装备等一系列工作后，第一台架空输电线路除冰检测机器人样机终于组装成功。2009年6月8日，当看到机器人在测试中圆满完成地线移动、模拟除冰、在线视频采集等试验项目时，项目组成员激动地拥抱在一起：“我们的‘孩子’真争气，通过了‘上岗’考试！”该成果经专家鉴定达到了国际先进水平。目前，该机器人已经成功应用于山东电力超高压公司和南方电网超高压输电公司柳州局的500千伏线路上，除冰效果得到了客户赞扬。

　　2013年4月19日，山东省德州市武城县杨庄村，银东直流输电系统1894号塔上，一架如“蜘蛛”般的机器人附着在绝缘子串上，在科研人员的遥控下往复移动，检测绝缘子的潜在故障。这是国网山东省电力公司自主研发的一种能附着在线路绝缘子串上开展作业的机器人，开启了世界上首次利用机器人开展±660千伏绝缘子检测作业的先例。

　　绝缘子串检测机器人在40多米的高空，附着在线路瓷绝缘子串上，由科研人员遥控指挥慢慢移动。塔下视频监控箱的屏幕上实时显示了该机器人拍摄的图像，科研人员可清晰地看到绝缘子串的外观是否有污秽，钢帽的销钉是否缺损。同时进行的电阻测量数据也已经存储在机器人身上。一条15米长的绝缘子串由120片绝缘子组成，该机器人15分钟就完成了检测任务，检测效率比人工提高了5倍。任务完成后，该机器人自行返回杆塔，仅用了3分钟。据介绍，该任务由人工完成通常需要更多时间，高空作用不仅辛苦，危险性也大。

　　2013年10月，绝缘子串检测机器人经蔡鹤院士、顾国彪院士、雷清泉院士等专家组成的鉴定委员会鉴定，达到了国际领先水平。自2013年以来，该成果已经成功应用于国网山东省电力公司检修公司、国网宁夏电力公司检修公司、国网湖北省电力公司检修公司等十余家单位所辖电网运行的线路上。

　　“特种”电力机器人各显神通

　　在国网山东省电力公司研发的电力机器人家族中，还有很多“特种”型号，他们专注于不同的领域，各显神通，却担负着同样的职责――提升智能化水平和工作效率。

　　2012年，国网山东省电力公司的研发团队研制成功了国内首个阀厅智能巡检机器人，并于2013年陆续推广应用到换流站。该机器人的应用解决了阀厅巡检全方位覆盖的要求，填补了国内机器人在阀厅检测中的空白，可以真正实现阀厅设备检测的无人值守，具有很大的经济效益和社会效益。在郑州换流站投入运行的6台阀厅智能巡检机器人至今已经正常运行3年了，解决了超温报警问题，有效保证了系统联调的顺利进行，收到客户国网运行分公司郑州管理处的表扬信。今年9月刚刚中标国网古泉、昌吉两个新建换流站阀厅轨道机器人项目，共计28台机器人。

　　在阀厅智能巡检机器人的开发过程中，一些涉及保护小室等巡检的需求也逐渐被提出来。有需求就有动力！2012年，国网山东省电力公司的科研团队开始研发室内轨道机器人，先后开发了两代产品。室内曲线轨道式智能检测机器人的应用可有效降低设备维护成本，提高设备巡检、设备管理的自动化和智能化水平，具有巨大的社会效益、经济效益和安全效益。今年6月，该机器人先期2台成功在光州500千伏变电站投运，随后中标山东、江苏两个省共计近60台室内轨道机器人的采购合同。

　　目前，电力隧道作为一种城市电力传输方式正得以广泛应用，为了保证电力隧道设备的可靠性和稳定性，如何有效检测其运行动态，提升设备的巡检效率，成为目前迫切需要解决的问题。国网山东省电力公司2015年启动了隧道智能巡检机器人的研发，年底完成了样机试制，并在济南八涧堡电力隧道投入运行。该机器人不但检测设备精准，记录数据详尽，而且实现了对隧道内的环境、设备、人员、道路的全天候自主巡检和自主充电。

　　为解决人工带电作业的问题和局限性，国网山东省电力公司科研团队还研制了变电站设备带电水冲洗机器人。2014年11月，该成果经鉴定达到国际领先水平。该机器人在国网山东省电力公司检修公司、国网技术学院等所属变电站现场应用，有效保证了操作人员的作业安全，减轻了操作人员的劳动强度，提高了清洗作业效率和设备清洗的质量，降低了电网污闪事故的发生概率，保证了电网的安全高效运行。

　　一种精神，可以迸发无限光芒！一个集体，可以奉献无尽力量！国网山东省电力公司科研团队用青春洒下闪光的足迹，用心血凝结科研的成果，用激情攀登事业的高峰，因为他们一直在奋斗的路上，走在电力机器人技术的前沿！

　　“在机器人的行业里，我们最懂电力，在电力行业内，我们最懂机器人。”这话很牛，显露出一种霸气。国网山东省电力公司的科研团队每一个年轻人的梦想凝聚成了一个响彻云霄的愿景――用技术推动电力机器人进步，永远站在行业制高点！

张媛媛