在我国电力行业智能化发展的进程中,国网山东电力凭借其强大的科研实力与创新精神,在电力机器人研发及应用领域取得了一系列令人瞩目的成绩,涵盖变电站智能巡检、无人机巡检以及架空输电线路机器人等多个方面,为保障电力系统安全稳定运行发挥了重要作用。
一、变电站智能巡检机器人:可靠高效的站内守护者
10 月 6 日凌晨 2 点,在我国首座 500 千伏智能变电站 —— 浙江 500 千伏芝堰变电站内,一台身高不足一米的白色机器人格外引人注目,它忽闪着 “大眼睛”,有条不紊地进行巡检工作。变电站智能巡检机器人项目负责人李冬松介绍,自 2010 年 10 月投运以来,这台机器人每日三次在站内开展巡检任务,每天要 “扭动脑袋” 多达 700 多次,并且能够将巡检所获取的数据及图片实时传输至后台,极大地减轻了变电站值班人员的工作强度,成为站内可靠的 “智能帮手”。
回溯过往,国网山东电力在这一领域的研发历程成绩斐然。早在 2005 年,其研发团队便成功研制出国内首台变电站设备巡检机器人,此后持续发力,现已推出四代变电站设备巡检机器人。不仅如此,还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,彰显出强大的产业规模与制造实力。
作为国内电力特种机器人行业的创领者,国网山东电力的变电站智能巡检机器人实现了从 110 千伏到 1000 千伏全部电压等级变电站的覆盖,市场占有率高达 51%,在行业内占据主导地位。而且,这些投入 “工作岗位” 的机器人具备出色的环境适应能力,它们经受住了高温、狂风、暴雨、冰雪、高原、大雾等恶劣环境的考验,真正实现了变电站全天候、全方位、全自助智能巡检和监控,为变电站的安全运行筑牢了坚实防线。
凭借卓越的性能与创新成果,变电站智能巡检机器人荣获多项殊荣。2009 年荣获 “山东省科技进步一等奖”;2012 年将国家工信部颁发的 “中国优秀工业设计奖” 金奖收入囊中;2013 年又摘得 “第十五届中国专利奖外观专利金奖”。截至目前,该成果已获授权专利 203 项,其中发明专利 26 项,这些荣誉与专利成果充分体现了其在技术创新与应用价值方面的突出贡献。
二、“智能巡线千里眼” 无人机巡检系统:空中巡检的得力助手
国网山东电力在电力机器人研发领域的探索不止于地面,还延伸到了空中,其研发的 “智能巡线千里眼” 无人机巡检系统成为复杂地理环境下输电线路巡检的有力武器。该系统可与人工和直升机协同作业,针对杆塔、绝缘子串、导线等输电线路设备开展常规、状态及特殊巡检,能够实现对线路设备缺陷的全自主、全方位检测,有效弥补了人工巡检的不足,充分发挥了空中优势,极大提升了巡检的精度与范围。
2011 年 9 月 27 日,团队研发的固定翼无人机智能巡检系统首次在 500 千伏光州 — 大泽输电线路进行巡检,便取得了令人振奋的成果,巡检系统顺利传回清晰的实时图像数据,并成功检测到线路上预设的 10 余处故障点,展现出良好的应用效果。
2012 年 10 月 20 日,在乌鞘岭、金银滩、青海湖、可可西里等人迹罕至的高海拔苦寒之地,团队成员不畏高原反应,选取 10 个不同机型的无人机,历经一个月,长途跋涉 6000 余公里,通过大量实地测试,确定了海拔 2800 - 4767 米区域无人机最高飞行高度、带载能力、控制精度等关键参数,开创了国内相关领域的先河,为后续无人机在高海拔地区的巡检应用奠定了坚实基础。
凭借出色的性能与创新性的应用成果,“智能巡线千里眼” 无人机巡检系统先后荣获 “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,获得了行业内外的高度认可。自 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以来,先后在山东烟台、青岛、济宁、威海以及福建厦门等地开展飞行巡检工作,截至目前累计巡检里程达 1876 公里,发现缺陷和异常多达 538 处,切实为保障输电线路安全运行发挥了重要作用。
三、架空输电线路机器人:功能多样的线路 “卫士”
国网山东电力研制的在架空输电线路上爬行的电力机器人,宛如拥有众多 “孪生兄弟”,各具独特功能,为输电线路的维护作业提供了多样化的解决方案。有的机器人装上刀具后,便能够在输电线路出现覆冰情况时大显身手,有效清除线路覆冰,保障线路正常运行;有的配备摄像头,化身线路的 “巡检员”,时刻巡视线路状况,及时发现潜在隐患;还有的具备跨越障碍执行任务的本领,应对复杂线路环境游刃有余。
2008 年初那场雪灾给电力系统带来了严重影响,也深深刺痛了电力机器人项目组每位科研人员的心,这成为他们加快研发步伐的强大动力。项目组成员、现任山东鲁能智能公司研发中心副主任的郭锐坚定表示:“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!” 功夫不负有心人,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,项目成员们激动地拥抱在一起,这一成果经专家鉴定达到了国际先进水平。如今,该机器人已成功应用于山东电力检修公司和南方电网超高压输电公司柳州局的 500 千伏线路上,为实际线路维护工作贡献力量。
2013 年 4 月 19 日,在德州市武城县杨庄村银东直流输电系统 1894 号塔上,一架形似 “蜘蛛” 的机器人附着在绝缘子串上,在科研人员的遥控下检测绝缘子的潜在故障。这是国网山东电力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,它开创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,意义重大。2013 年 10 月,经蔡鹤臯院士、顾国彪院士、雷清泉院士等专家组成的鉴定委员会鉴定,该绝缘子串检测机器人达到了国际领先水平,再次彰显了国网山东电力在架空输电线路机器人研发领域的顶尖实力。
上所述,国网山东电力在电力机器人研发与应用方面成果丰硕,通过不断创新与实践,打造出多款性能卓越、功能多样的电力机器人,为我国电力行业的智能化发展注入了强大动力,也为全球电力特种机器人领域树立了优秀典范。