輸電線路和變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，輸變電設(shè)備安全可靠運行是保障社會生產(chǎn)、生活優(yōu)質(zhì)供電的前提。輸變電設(shè)備巡檢工作尤其關(guān)鍵，它是提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患，預(yù)防電網(wǎng)故障的重要手段。我國地域遼闊，供電范圍及電網(wǎng)規(guī)模巨大，各地區(qū)地理氣候環(huán)境差異較大，使電力巡檢任務(wù)繁重而艱巨。傳統(tǒng)人工巡檢存在工作量大、勞動效率低、巡檢質(zhì)量差、危險性高等缺點。近年來，無人機、機器人等智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用，為我國電網(wǎng)巡檢作業(yè)提供了全新的發(fā)展前景。 目前，根據(jù)采用的巡檢工具或平臺不同，我國輸變電設(shè)備巡檢可分為人工巡檢、直升機巡檢、無人機巡檢、機器人巡檢等多種巡檢作業(yè)模式。早期電力巡檢主要采用人工巡檢方式，近年來直升機、無人機、機器人巡檢在輸電線路和變電站巡檢中得到越來越多的應(yīng)用。其中，變電站巡檢主要有人工巡檢和機器人巡檢，輸電線路巡檢主要有人工巡檢、直升機巡檢、無人機巡檢、機器人巡檢等。 輸電線路巡檢方面，在人工巡檢基礎(chǔ)上，目前直升機、無人機巡檢發(fā)揮著越來越重要的作用，但是直升機、無人機巡檢存在如下一些局限性：一是直升機巡檢存在人員安全問題，國內(nèi)直升機巡檢過程中多次發(fā)生人員傷亡事故；二是直升機巡檢同樣存在機上人員勞動強度大、巡檢成本高等問題，并且巡檢周期長，短則半年一巡，長則一年一巡；三是直升機、無人機巡檢需要提前申請空域，受到空域管制影響；四是直升機和大、中型無人機巡檢容易對線路通道附近人們的生產(chǎn)、生活造成影響，大型無人機巡檢技術(shù)門檻相對較高；五是直升機巡檢對城鎮(zhèn)和城市郊區(qū)線路、110kV 及以下低電壓等級線路的適用性差，小型無人機巡檢機動靈活，但載荷能力小、續(xù)航時間短，巡檢距離和通信距離受限等。 相比之下，輸電線路機器人雖然巡檢速度不及直升機和無人機，但是可以長時間在線巡檢、多次重復(fù)巡檢，近距離巡檢效果好，自動化程度高，且能適應(yīng)跨越大范圍林區(qū)、大面積水域及其他復(fù)雜地理環(huán)境和交叉跨越環(huán)境，具有全自主巡檢、無巡檢盲區(qū)、巡檢周期短、巡檢費用低等顯著優(yōu)勢，是輸電線路智能巡檢技術(shù)的重要發(fā)展方向。 變電站巡檢方面，隨著電網(wǎng)規(guī)模增加和智能化程度提高，變電站運行控制和管理逐步向集約管控和智能化方向發(fā)展，智能變電站、無人值守變電站越來越多。調(diào)控部門可以運用多種自動化設(shè)備對無人變電站進(jìn)行遙信、遙測、遙控和遙調(diào)，基本實現(xiàn)了變電主設(shè)備運行監(jiān)視和遠(yuǎn)程操作。顯然，基于人工巡檢的變電站一次設(shè)備運維模式已不能適應(yīng)變電站集控管理和智能運維需求，在巡檢效率、巡檢頻次、重要設(shè)備重點監(jiān)控方面提升空間較小，不能保證大量新投產(chǎn)變電站新技術(shù)、新設(shè)備及新環(huán)境的巡檢新需求。 相對于輸變電設(shè)備人工巡檢和直升機、無人機巡檢，機器人巡檢提供了一種新的巡檢模式，與其他巡檢模式具有互補性，并且智能化程度、經(jīng)濟性、安全性和系統(tǒng)可靠性均較好。 隨著人工智能和機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人智能巡檢技術(shù)必將在電網(wǎng)輸變電設(shè)備巡檢領(lǐng)域得到快速和廣泛的應(yīng)用。 目前，變電站機器人已在我國電網(wǎng)得到規(guī)模應(yīng)用，但應(yīng)用效果和作用有待提高，需要進(jìn)一步積累機器人運行和巡檢經(jīng)驗；架空輸電線路和電纜隧道機器人已在電網(wǎng)實現(xiàn)初步應(yīng)用，但尚未開展規(guī)�；�巡檢�？傮w上來說，一些實用化巡檢技術(shù)制約著電力巡檢機器人的推廣應(yīng)用，急需要進(jìn)行重點突破，如輸電線路機器人全程全自主巡檢技術(shù)、自動上下線技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境下長期在線運行技術(shù)、機器人檔中故障帶電救援技術(shù)，以及輸電線路和變電站機器人多傳感器融合檢測和智能診斷技術(shù)等。 針對上述存在的電力機器人實用化巡檢問題，2013年以來，廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)高校和研發(fā)單位，連續(xù)開展了輸電線路和變電站機器人智能巡檢實用化技術(shù)研究和應(yīng)用，系統(tǒng)研發(fā)了架空輸電線路機器人全程全自主巡檢技術(shù)，實現(xiàn)機器人巡檢作業(yè)自主定位、自主巡檢、自主越障、自主運行、自主交互及自主故障檢測與復(fù)位，機器人在通信中斷和完全失去監(jiān)控條件下可在線路上長時間安全運行；研發(fā)了穿越式、跨越式兩種越障形式的架空線路巡檢機器人，首次實現(xiàn)基于可見光和紅外（或激光）檢測的多任務(wù)載荷集成應(yīng)用，首次實現(xiàn)機器人自動上下線巡檢作業(yè)，建立輸電線路機器人巡檢作業(yè)模式和檔中故障緊急救援模式，完成了機器人行駛路徑和配套金具開發(fā)；研發(fā)了變電站機器人巡檢系統(tǒng)，基于四輪獨立驅(qū)動、柔性匹配控制和無軌組合導(dǎo)航、立體視覺輔助定位等技術(shù)優(yōu)化機器人運動、操控和定位性能，基于可見光模式識別、儀表定位和紅外、音頻檢測技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備缺陷和異常狀態(tài)的診斷告警；與國內(nèi)相關(guān)單位一起，建立了輸電線路和變電站機器人巡檢系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)條件和巡檢技術(shù)規(guī)范，為機器人智能巡檢推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 本書瞄準(zhǔn)我國電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級和智能運維技術(shù)需求，針對人工巡檢和直升機、無人機巡檢存在的局限性，基于解決現(xiàn)有電力機器人巡檢實用化問題，全面著述了輸變電設(shè)備機器人智能巡檢技術(shù)、巡檢系統(tǒng)和巡檢技術(shù)規(guī)范，在此基礎(chǔ)上介紹了開展輸電線路和變電站機器人全自主巡檢應(yīng)用的情況。 希望本書工作及內(nèi)容對推動我國電網(wǎng)機器人智能巡檢技術(shù)研究和應(yīng)用、提高我國電網(wǎng)輸變電設(shè)備安全運行水平具有一定的借鑒作用。 王柯、錢金菊、易琳、樊飛、岳衛(wèi)兵等同志在編寫本書的過程中提供了熱情的幫助和支持，在此一并致以衷心的感謝。 本書可供從事電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備運行維護(hù)、人工智能及機器人研發(fā)和試驗檢測領(lǐng)域工程技術(shù)人員，以及相關(guān)科研院所、生產(chǎn)制造單位的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員使用，也可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的參考用書。 由于編者的水平、時間以及本書的篇幅有限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正。 編 者 2019年2月