不久前，在離地高空90米的高壓輸電桿塔上，國網(wǎng)烏魯木齊供電公司線路運維人員利用機器人順利完成220千伏清泉二線161號至162號桿塔之間的光纜帶電修補工作。這是新疆電網(wǎng)內(nèi)頭一次在高壓線路上應(yīng)用機器人開展帶電作業(yè)工作，電網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)和實踐取得突破，對進一步提升電網(wǎng)運維保障能力和可靠性具有重要意義。
該公司線路運維人員在巡視時發(fā)現(xiàn)，220千伏清泉二線161號至162號桿塔之間因光纜放電產(chǎn)生2處斷股缺陷，若不及時處理可能引發(fā)線路故障。為確保電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行和不間斷供電，工作人員決定利用機器人進行帶電修補。
一、概述（WBXC-3000蓄電池組及充電機特性測試裝置快速高精度的測試能力）
DL/T 724-2000《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程》第5.3條中，GB/T19826-2005《電力工程直流電源設(shè)備通用技術(shù)條件和保障要求》第5.2條中及6.3條中，對充電裝置的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)、充電機效率、蓄電池容量等技術(shù)指標及試驗方法有明確的規(guī)定及技術(shù)要求。試驗內(nèi)容主要是通過調(diào)壓裝置（如變壓器）將充電機交流輸入電壓在額定電壓±10%內(nèi)變化，通過負載調(diào)整裝置（如放電電阻），使充電機的直流輸出電壓及輸出電流在規(guī)定范圍內(nèi)變化（電壓調(diào)整范圍為額定值的90%～115%，電流調(diào)整范圍為額定值的0～100%），在調(diào)整范圍內(nèi)測量電壓、電流及紋波值，通過計算，得到充電機的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)、充電機效率、蓄電池容量等。
但目前電力系統(tǒng)中運行的直流電源設(shè)備達到的技術(shù)指標，都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠試驗時提供的數(shù)據(jù)。現(xiàn)場檢修維護人員因不具備相應(yīng)的測試手段，難以確認設(shè)備的技術(shù)指標是否滿足要求。而且運行實踐證明，隨著運行時間的推移，特別是投運1～3年內(nèi)，設(shè)備的技術(shù)指標會發(fā)生偏移，典型的后果是因充電機指標下降，充電機的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)超標，蓄電池容量下降等現(xiàn)象。同樣因現(xiàn)場不具備相應(yīng)的測試手段，無法及時發(fā)現(xiàn)、調(diào)整，所造成的后果就是蓄電池提前失效或損壞，直接威脅電網(wǎng)的**運行。特別是對于廣泛采用的閥控密封鉛酸蓄電池，雖具有不需加酸加水、維護量小的優(yōu)點，但對于充電設(shè)備的指標具有嚴格的要求，如不滿足要求則會發(fā)生干涸、熱失控等故障，很快失效報廢。另外，目前變電站多采用綜合自動化技術(shù)，蓄電池采用柜式安裝，與自動化設(shè)備同裝一室，充電機性能出現(xiàn)問題會造成蓄電池發(fā)熱、溢酸等問題，嚴重者甚至發(fā)生爆炸。
國內(nèi)進行直流電源性能檢測的機構(gòu)以及生產(chǎn)廠家用于直流電源檢測的設(shè)備均為固定式設(shè)備，如固定式調(diào)壓器、負載箱，體積、重量大，無法移動檢測，分析儀器儀表均為常規(guī)設(shè)備如電壓表、電流表、示波器等，接線復(fù)雜，使用不便，不適合在各變電站移動使用。
目前，對于直流電源的檢測不具備調(diào)整交流輸入電壓設(shè)備，只能采用市電交流電源，因此不能檢驗交流輸入電壓變化情況下穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)的參數(shù)，而充電機往往在輸入交流電壓變化時穩(wěn)壓精度不能滿足要求；而且現(xiàn)場一般通過電爐絲調(diào)節(jié)充電機輸出電壓、電流，但輸出容量往往過小，達不到規(guī)定范圍。造成的后果就是現(xiàn)場人員不能按照規(guī)定進行全部測試點的檢測，特別是一些易發(fā)現(xiàn)問題的極限點的檢測，如交流輸入電壓+10%、輸出空載情況下的穩(wěn)壓精度。為解決因檢測設(shè)備不具備而不能得到直流電源系統(tǒng)實際運行參數(shù)的問題，我們自行研制了一套適合于電力系統(tǒng)變電所（站）使用的移動式直流電源微機檢測裝置。
該裝置是集多年的研制成果和長期現(xiàn)場運行經(jīng)驗，綜合國內(nèi)外相關(guān)先進技術(shù)而推出的。該裝置可實現(xiàn)不同容量充電機以及500 A·h及以下蓄電池組容量的檢測和試驗，并能準確可靠的測試出變電站直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系統(tǒng)、放電容量等參數(shù)。
WBXC-3000蓄電池組及充電機特性測試裝置快速高精度的測試能力采用*新型PC機為主機，配備液晶顯示器、微打印機等設(shè)備。通過現(xiàn)場的長期實際運行表明：該裝置具有功能完善、抗干擾性強、可靠性高、透明度好、結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便與國家標準全部吻合等優(yōu)點。
二、裝置結(jié)構(gòu)（WBXC-3000蓄電池組及充電機特性測試裝置快速高精度的測試能力）
該裝置的檢測方法嚴格按DL/T 459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定執(zhí)行，實現(xiàn)對直流電源的充電機、蓄電池的各項技術(shù)指標進行檢測。
（一）裝置可實現(xiàn)的三相交流輸入電壓調(diào)整，其范圍為380 V ±15%；檢測數(shù)據(jù)精度≤0.5%；漢化液晶顯示，可打印測試結(jié)果；且人機對話方便。
（二）該裝置在設(shè)計上采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，方便車載運輸及在各變電站移動檢測。
（三）裝置由系統(tǒng)主機裝置、交流電壓調(diào)整裝置組成，如下圖所示。采用微型計算機控制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)被試充電機的交流輸入電壓及輸出負載，同時系統(tǒng)主機自動進行采樣計算，實現(xiàn)對充電機及蓄電池技術(shù)指標的檢測。
（四）可備份歷史測試記錄。
（五）主機面板布置如下圖（圖一）
U盤連接端口。
控制輸出該接口控制調(diào)壓裝置自動調(diào)壓。
電源開關(guān)。
電源插座（帶保險）保險為250V/3A
通信接口裝置與上位機數(shù)據(jù)通信和控制接口，也是裝置升級接口。
U+、U-直流負載接線柱。
直流斷路器。
（六）調(diào)壓器裝置面板布置圖（圖二）
1、輸入指示燈
2、交流輸入接線柱
3、交流輸出接線柱
4、交流輸入開關(guān)
5、控制輸入開關(guān)
三、裝置主要功能及特點（WBXC-3000蓄電池組及充電機特性測試裝置快速高精度的測試能力）
3.1主要特點
● 全自動型測試，裝置按菜單方式完成各種試驗功能。
● 主機系統(tǒng)采用新型高速工業(yè)PC機做處理器及大規(guī)模集成電路(CPLD)，可靠性高，性能優(yōu)良。
● 自帶大屏幕圖形LCD、5.6寸彩屏，全漢化圖形界面，操作簡單，使用方便。
● 采用三相自動數(shù)控調(diào)壓器，輸出精度高、功率大，電壓穩(wěn)定度高。
● 采用新型大功率功耗器件為負載，負載能力強，精度高，體積小，重量輕，放電無明火。結(jié)構(gòu)上采用一體化設(shè)計，攜帶方便。
● 負載電阻采用8421碼有序排列，可任意組合為用戶所需的負載。
● 放電過程中，放電電流始終保持不變。
● 僅用三鍵完成設(shè)定，直接輸入數(shù)字，現(xiàn)場打印，并具有RS232和USB接口。
● 完善的上位機功能，具有分析，數(shù)據(jù)保存，對比確定故障功能。
3.2主要功能
3.2.1 電壓穩(wěn)定精度及紋波系數(shù)測試功能
測試原理:按照DL/T 459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定，充電浮充電裝置在浮充電(穩(wěn)壓)狀態(tài)下，交流輸出電壓在其額定值的+15%、－10%的范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值的0－100％范圍內(nèi)變化，輸出電壓在其浮充電壓調(diào)節(jié)范圍的任一數(shù)值上保持穩(wěn)定，其穩(wěn)壓精度應(yīng)符合表一內(nèi)規(guī)定
δu――穩(wěn)壓精度
UM――輸出電壓波動極限值
U Z――輸出電壓整定值
按照DL/T 459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定，充電浮充電裝置在浮充電(穩(wěn)壓)狀態(tài)下，交流輸出電壓在其額定值的+15%、－10%的范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值的0－100％范圍內(nèi)變化，輸出電壓在其浮充電電壓調(diào)節(jié)范圍的任一數(shù)值上，測得負載電阻兩端的紋波系數(shù)均應(yīng)符合表一內(nèi)規(guī)定。
注：Xpp――紋波峰值系數(shù)
Upp――輸出電壓交流峰值 即 紋波峰值
Udc――直流輸出電壓平均值
測試方法:在“電壓穩(wěn)定精度參數(shù)設(shè)置”界面中設(shè)置負載電流、直流整定電壓、穩(wěn)壓精度規(guī)定值、紋波系統(tǒng)規(guī)定值等參數(shù)，按開始鍵，裝置自動按程序進行測試，并將測試結(jié)果顯示在界面上。
3.2.2 電流穩(wěn)定精度測試功能
測試原理:按照DL/T 459-2000《電力系統(tǒng)直流電源柜定貨技術(shù)條件》規(guī)定，充電浮充電在浮充電（穩(wěn)流）狀態(tài)下，交流輸出電壓在其額定值的+15%、－10%的范圍內(nèi)變化，輸出電壓在充電電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值的20－100％范圍內(nèi)變化任一數(shù)值上保持穩(wěn)定，其穩(wěn)流精度符合表一內(nèi)規(guī)定。
注：δI――穩(wěn)流精度
IM――輸出電流波動極限值
Iz――交流輸入電壓為額定值且充電電壓在調(diào)整范圍內(nèi)的中間值時，充電電流測量值。
測試方法:在“電流穩(wěn)定精度參數(shù)設(shè)置”界面中設(shè)置直流電流整定值、充電電壓、負載電流、穩(wěn)流精度等參數(shù)，按開始鍵，裝置自動按程序進行測試，并將測試結(jié)果顯示在界面上。
3.2.3 放電測試功能
用戶僅需在“放電參數(shù)設(shè)置”界面中設(shè)置電池組容量、直流電壓、終止放電電壓、放電電流、放電時間等參數(shù)，裝置按設(shè)定參數(shù)進行放電，并記錄放電全過程，放電完成后，根據(jù)記錄描述放電曲線及保存所有的放電過程的技術(shù)參數(shù)。
在放電過程中，參照放電前所設(shè)置的*低報警電壓參數(shù)，放電過程中如電池組端電壓小于報警電壓，裝置在界面顯示報警信息。
若在放電過程中，參照放電前所設(shè)置的*低終止放電電壓參數(shù)，如電池組端電壓小于終止電壓，為防止過放電，程序即可終止放電，裝置在界面顯示報警信息。
若在放電過程中，如用戶需要終止放電可在界面選擇“終止放電”鍵，程序即可終止放電。
3.2.4 限流測試功能
不同的充電機在不同的限流狀態(tài)進行測試，可以測試限流狀態(tài)。
3.2.5 限壓測試功能
不同的充電機在不同的限壓狀態(tài)進行測試，可以測試限壓狀態(tài)。
3.2.6 效率測試功能
不同的充電機在額定交流電壓進行測試，可以測試充電機效率。
3.2.7 三相不平衡測試功能
在額定交流電壓進行測試，可以測試不同調(diào)壓器輸出的不平衡度。
3.2.8 時鐘顯示及對時功能
儀器自帶時鐘并可以具有對時調(diào)節(jié)功能。
3.2.9 電壓選擇功能
實時交流電壓選擇,根據(jù)不同的用戶的實際測量需要,在測試90%-110%的實際輸入交流電壓時,依用戶的需要進行數(shù)值輸入就可以測量,不要做任何改動。
3.2.10 滿足所有類型的充電機
本裝置完全滿足不同類型的充電機，如高頻電源，相控電源等。
3.2.11 波形顯示功能
本裝置采用目前國內(nèi)外就新型的PC104主機，具有強大有功能，能準確測量外，還新增了波形顯示功能，具有波形分析，顯示，記錄等功能。
四、主要技術(shù)參數(shù)（WBXC-3000蓄電池組及充電機特性測試裝置快速高精度的測試能力）
● 工作電源：交流 220V±15% 頻率 50HZ
● 功率消耗：整機不大于50W
● 環(huán)境溫度： -20℃--+55℃
● 三相調(diào)壓裝置額定功率：15KVA ，額定電流：25A
● 額定放電電流：≤30A（電流可定做）
● 測量精度：≤0.5%
● 外形尺寸及重量：測試儀尺寸：500×360×420（mm）；重量：15kg 三相調(diào)壓裝置尺寸：260×350×600（mm）；重量：18kg
● 適用電壓等級：110V和220V
● 數(shù)據(jù)記錄：內(nèi)存大于256M
● 接口方式：USB和RS232同時自帶
● 工作時間：連續(xù)不間斷
由于高壓輸電線路通常位于山區(qū)，地形復(fù)雜，人員登高作業(yè)難度大，風(fēng)險高。利用機器人帶電修補光纜時，不僅能避免電能負荷損失，也為操作人員提供了保障，僅需1名操作人員在鐵塔下遙控機器人，靠近修補點即可將線路斷股實現(xiàn)精準“縫合”。操作過程中，機器人依靠自身的高清攝像頭可實時將缺陷修補情況回傳給操作人員，方便及時掌握修補情況。
國網(wǎng)烏魯木齊供電公司輸電運檢中心帶電作業(yè)工作監(jiān)護人劉英昌說，此次應(yīng)用機器人完成帶電搶修作業(yè)，填補了新疆電網(wǎng)高壓輸電線路帶電檢修作業(yè)的空白，標志著新疆電網(wǎng)高壓輸電線路帶電作業(yè)由傳統(tǒng)人工向人機交互領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。
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