论文部分内容阅读
摘要：在我国电力传输有相当部分依赖于架空裸导线传输，但目前建筑群以及绿化茂盛区与架空裸导线间的矛盾日益突显，常引发事故，架空裸导线绝缘化改造是对电网安全和稳定性能的有效保障，也是电网事业趋于扩大的必然走向！鉴于目前10kV的大档距导线更换问题和35kV的“一无国标二无产品”的现状，结合国家党中央提出“中国制造2015”的战略目标，研发制作在架空线上自动行走的绝缘喷涂机器人完成对裸导线的绝缘化是很有必要的。
关键词：架空裸导线；绝缘喷涂；自动涂覆；机器人
本文基于已有的线路巡检机器人、除冰机器人的技术，简单阐述了制作线路的绝缘涂覆机器是的设计方案，该方案重点用于解决当前城市架空线路10kV和35kV架空线路絕缘化改造中的应用，可有效的解决因城市多树木及人口密集区以及特种环境下裸导线架设的线路的绝缘化改造，不但极大降低了施工成本，而且还减少了施工作业时间，提高了架空线路绝缘化改造的作业效率，延长了线路的使用寿命，保障线路安全稳定运行。
按照绝缘材料自动涂覆机器人的功能系统来拆解，可以分为四个系统：（1）位移系统。（2）涂覆系统。（3）电源系统。（4）控制系统。
1 位移系统
自动涂覆机器人的导线位移系统是绝缘喷涂机器人系统中的关键技术。从运动学角度来看，需要实现滚动、爬行、爬坡、制动、跨越裸导线压接管，需要有高精度的运动控制机制。因此位移系统采用主从轮、三级传动及过桥齿轮的设计保障其行走、制动、爬坡防滑能力，同时具备通过裸导线上的压接管的能力。
绝缘喷涂机器人采用同步轮轴传动的方式，驱动轮与电机轴通过此轮直接连接，采用两个电机用齿轮传动来驱动V型线轮在高压电线上行走（如上图），极大的保证了动力的直接传送，在过程中不会有动能的损耗，同时保证了整个系统的平衡性，V型轮设计与导线的紧密抓握，还保证向前移动时的动力。
2 涂覆系统
涂覆系统通过挂钩直接和行走部分相连，方便快捷。尾部出胶的半圆形喷头可根据高压电线的不同线径配制，半圆形喷头通过软管连接料筒。
自动涂覆机器人可同时携带两只料筒，通过软管连接至半圆形喷头（如下图），在工作过程中通过挂料筒的气泵按照设定的参数将绝缘材料以设定的速度均匀的通过半圆形喷头挤出包裹在裸导线上，涂层均匀，表面光滑没有毛刺。
该系统的核心在于涂覆材料，涂覆完毕后快速固化达到优秀的绝缘性，同时具备防老化防水防腐抗磨的绝效果，且绝缘材料需要时一种新兴节能涂料，能够辐射散热，本身能自洁绝缘，抗老化，热稳定行，便于涂覆操作的特点。
3 电源系统
电源系统是机器人的关键，以轻便小巧为思路采用了小电池模块定期更换模式。电源系统的设计可分为两个部分，一个部分为机器人位移系统供电，以保证机器人行走部分有足够的能源保证，保证其行走能力；另外一个部分为通讯系统以及料筒悬挂箱气泵的供电。如果考虑到整个机器人整体重量或者考虑储料桶容量设计，亦可以将这两部分电源系统统一成一个系统，建议采用24V或者48V电池供电，更换简单便捷。
4 控制系统
控制系统采用PLC编程无线通讯通知技术，分为地面控制部分和机器人控制两个部分。
（1）地面控制部分：由一个PLC控制操作箱，机器上控制部分则集成了系统连接的主板。地面控制操作箱通过无线发射装置实现对绝缘喷涂机器人的远程操控并给绝缘机器人传达指令，所有功能通过简单的PLC编程实现，能简单高效的实现机器人与地面控制部分的交互。同时通过PLC能够实现精准控制，实时可靠的通讯，远程控制电机参数实施需求的操作。
（2）控制箱可采用触摸屏设计，使得操作更为便捷化，通过整个界面可以对架空裸导线的档距、行进的速度等进行选择，同时能够实时的了解涂覆机器人携带料筒的余料情况实时了解，以便可以及时更换。同时对整个系统参数进行监控了解。
5 结论
综上所述，本方案以架空裸导线绝缘化改造为背景，提供了一种架空裸导线绝缘涂覆机器人的简易设计方案，实际验证测试表面能够有效解决城市化进程中架空线路绝缘化改造过程中最后一公里的需求，可有效解决受客观条件现限制人为无法处理的方案补充，通过架空线路绝缘化的处理，有效的减少用户窃电行为以及提高了电网安全的可行性，保障了供电的安全。
参考文献：
[1]张运楚，梁自泽，傅思遥.基于结构约束的架空输电线路绝缘喷涂机器人障碍识别[J].机器人，2007，29（1）：16.
[2]刘睿.高压架空输电线除冰机器人本体结构设[D].湖南大学，2010.
[3]刘文博.架空裸导线绝缘化喷涂装置研究及应用[D].华北电力大学，2014.
作者简介：蒋申晨（1985），男，上海人，硕士，工程师，研究方向：配电线路运行检修。
关键词：架空裸导线；绝缘喷涂；自动涂覆；机器人
本文基于已有的线路巡检机器人、除冰机器人的技术，简单阐述了制作线路的绝缘涂覆机器是的设计方案，该方案重点用于解决当前城市架空线路10kV和35kV架空线路絕缘化改造中的应用，可有效的解决因城市多树木及人口密集区以及特种环境下裸导线架设的线路的绝缘化改造，不但极大降低了施工成本，而且还减少了施工作业时间，提高了架空线路绝缘化改造的作业效率，延长了线路的使用寿命，保障线路安全稳定运行。
按照绝缘材料自动涂覆机器人的功能系统来拆解，可以分为四个系统：（1）位移系统。（2）涂覆系统。（3）电源系统。（4）控制系统。
1 位移系统
自动涂覆机器人的导线位移系统是绝缘喷涂机器人系统中的关键技术。从运动学角度来看，需要实现滚动、爬行、爬坡、制动、跨越裸导线压接管，需要有高精度的运动控制机制。因此位移系统采用主从轮、三级传动及过桥齿轮的设计保障其行走、制动、爬坡防滑能力，同时具备通过裸导线上的压接管的能力。
绝缘喷涂机器人采用同步轮轴传动的方式，驱动轮与电机轴通过此轮直接连接，采用两个电机用齿轮传动来驱动V型线轮在高压电线上行走（如上图），极大的保证了动力的直接传送，在过程中不会有动能的损耗，同时保证了整个系统的平衡性，V型轮设计与导线的紧密抓握，还保证向前移动时的动力。
2 涂覆系统
涂覆系统通过挂钩直接和行走部分相连，方便快捷。尾部出胶的半圆形喷头可根据高压电线的不同线径配制，半圆形喷头通过软管连接料筒。
自动涂覆机器人可同时携带两只料筒，通过软管连接至半圆形喷头（如下图），在工作过程中通过挂料筒的气泵按照设定的参数将绝缘材料以设定的速度均匀的通过半圆形喷头挤出包裹在裸导线上，涂层均匀，表面光滑没有毛刺。
该系统的核心在于涂覆材料，涂覆完毕后快速固化达到优秀的绝缘性，同时具备防老化防水防腐抗磨的绝效果，且绝缘材料需要时一种新兴节能涂料，能够辐射散热，本身能自洁绝缘，抗老化，热稳定行，便于涂覆操作的特点。
3 电源系统
电源系统是机器人的关键，以轻便小巧为思路采用了小电池模块定期更换模式。电源系统的设计可分为两个部分，一个部分为机器人位移系统供电，以保证机器人行走部分有足够的能源保证，保证其行走能力；另外一个部分为通讯系统以及料筒悬挂箱气泵的供电。如果考虑到整个机器人整体重量或者考虑储料桶容量设计，亦可以将这两部分电源系统统一成一个系统，建议采用24V或者48V电池供电，更换简单便捷。
4 控制系统
控制系统采用PLC编程无线通讯通知技术，分为地面控制部分和机器人控制两个部分。
（1）地面控制部分：由一个PLC控制操作箱，机器上控制部分则集成了系统连接的主板。地面控制操作箱通过无线发射装置实现对绝缘喷涂机器人的远程操控并给绝缘机器人传达指令，所有功能通过简单的PLC编程实现，能简单高效的实现机器人与地面控制部分的交互。同时通过PLC能够实现精准控制，实时可靠的通讯，远程控制电机参数实施需求的操作。
（2）控制箱可采用触摸屏设计，使得操作更为便捷化，通过整个界面可以对架空裸导线的档距、行进的速度等进行选择，同时能够实时的了解涂覆机器人携带料筒的余料情况实时了解，以便可以及时更换。同时对整个系统参数进行监控了解。
5 结论
综上所述，本方案以架空裸导线绝缘化改造为背景，提供了一种架空裸导线绝缘涂覆机器人的简易设计方案，实际验证测试表面能够有效解决城市化进程中架空线路绝缘化改造过程中最后一公里的需求，可有效解决受客观条件现限制人为无法处理的方案补充，通过架空线路绝缘化的处理，有效的减少用户窃电行为以及提高了电网安全的可行性，保障了供电的安全。
参考文献：
[1]张运楚，梁自泽，傅思遥.基于结构约束的架空输电线路绝缘喷涂机器人障碍识别[J].机器人，2007，29（1）：16.
[2]刘睿.高压架空输电线除冰机器人本体结构设[D].湖南大学，2010.
[3]刘文博.架空裸导线绝缘化喷涂装置研究及应用[D].华北电力大学，2014.
作者简介：蒋申晨（1985），男，上海人，硕士，工程师，研究方向：配电线路运行检修。