2025年带电作业技术会议：面向110-220kV变电站引线带电断接机器人技术的探索与研究

面向110-220kV变电站引线带电断接机器人技术的探索与研究云南电网有限责任公司输电分公司-2025年11月-101

背景介绍02

研究目的03

关键技术04

应用情况05

应用意义06

展望目录CONTENTS2现状背景

目前

，变电站内可开展的典型带电作业包括

，带电断、接引流线

，带电检测、更换、清扫绝缘子

，带电处理各类一次设备发热等作业项目。其中

，带电断、接110-220kV变电站母线侧隔离开关引流线作业是解决变电站检修策略与电网风险矛盾的最有效方法之一

，对提升供电可靠性具有重要意义。

变电站断接引流线风险因素

解决思路电力机器人技术是全面实现高危场景机器代人是实现电网本质安全的必由之路。针对变电站母线侧隔离开关引流线的带电断接作业

，通过研制拟人机械装置替代人工开展作业

，通过人机协同的方式解决或降低上述风险

，全面提升变电带电作业的效率和安全性。人员进出电场风险作业过程中

，作业人员需要多次进出电场

，存在一定的安全风险

，且对作业人员的技能和体力要求较高。安全距离控制风险由于变电站内部的空间布局与设备结构具有复杂性

，作业安全空间较为狭窄

，需要严格控制作业人员及作业工器具的工作和使用范围

，作业人员操作受限且难以进行量化控制。人员长期暴露在强电场风险作业过程中

，等电位人员长期暴露在强电场中

，对作业人员造成一定健康影响。一、背景介绍©CSG2018.

AllRightsReserved0103023研究110~220kV变电站中带电断接引流线机器人核心目标在于显著提升作业过程中的安全性与工作效率。该装置融合电磁防护技术、机械臂人机协同控制、环境建模、图像感知于一体

，实现机器替代人工开展带电作业

，有效降低人工操作风险，为电网的稳定运行提供坚实保障

，其研究与应用意义极为重大

，主要包括如下内容：

设备高压环境稳定性采用基于法拉第笼结构的金属屏蔽设计

，保障拟人装置在高压环境下安全、稳定地运行；转变传统作业模式采用双臂协同作业模式

，革新传统作业模式

，提升作业的智能化水平。机械臂自主可控采用人机共融式协同控制算法

，实现机械臂防碰撞、

限位、多姿态控制。采用人机协同遥操作模式

，使作业人员远离带电体

，

确保作业过程的安全性；二、研究目的©CSG2018.

AllRightsReserved人员安全性4多层屏蔽基于多层屏蔽与分区防护的复合电磁兼容技术.

g基于人机共融式边界循迹摇操作技术作业流程典型作业场景、作业规程要求、应用技术研究、系统建设及应用示范4

基于三维模型的实时仿真技术

变电站带电断接引流线应用工具模块

电磁防护散乱点云三维重构技术三维仿真建模分区防护关节空间三次多项式轨迹规划基座标实时转换适用于断接引流线专用工器具三、关键技术作业平台选取典型作业场景选取5312双臂拟人装置作业优势：1.拟人化协同作业

，还原人工精

细操作。2.多工况适配性强

，

覆盖全流程

作业需求。3.安全性能突出

，

降低带电作业

风险。4.操作便捷高效

，适配变电站复

杂环境。工器具更换：带电作业机器人在作业过程中

，根据

作业流程需要

，

可更换末端工器具

，

通过操作人员远程操控双机械臂协同

作业

，从作业平台取出目标工具

，控

制机械臂平稳运动

，确保工具更换精

准、安全且无碰撞。三、关键技术-适用于断接引流线的双臂拟人装置等电位单元

拧螺栓单元打磨单元滑车单元消弧绳夹持单元©CSG2018.

AllRightsReserved拆除流程

：机器人先完成等电位挂接与滑车悬挂

，建立安全基准；再夹持引流线锁紧

机构与引流线绑定。按拆除顺序

，用高精度扭矩控制系统拆金具螺栓并放置至存储装置。主体拆卸后

，作业人员辅助完成引流线与金

具分离至地面

，后机器人系统退出滑车装置

与等电位状态

，形成作业闭环。三、关键技术-断接引流线作业流程-拆除©CSG2018.

AllRightsReserved7搭接流程

：机器人先完成等电位挂接与滑车悬挂

，建安全作业基准。人机协同下

，人员辅助牵引引流线至目标区域。抵达后

，人机协同精确定位引流线与T型线夹金具。对位后

，机器人启动

标准化螺栓紧固程序

，确保电气连接可靠。确认紧固作业完成后

，机器人系统按程序退出滑车与等电位状态

，完成作业闭环。三、关键技术-断接引流线作业流程-搭接©CSG2018.

AllRightsReserved8对比维度剪叉式绝缘升降平台折叠式绝缘斗臂车结论相间距适应性110kV相间距1.4米，220kV相间距3米，剪叉式升降平台能满足要求作业范围大

，机动性好，可灵活定位

；但是110kV相间距1.4米

，斗臂车的斗臂需要精准调整角度才能满足要求

，调整麻烦剪叉式升降平

台优于斗臂车绝缘性升降平台绝缘高度由总高度减去2.1米的金属距离，110KV作业高度大概8米，绝缘高度即5.9米左右绝缘斗臂车的有效绝缘长度是固定的

，一般3米左右剪叉式升降平

台优于斗臂车作业空间作业时垂直升降

，容易操作

，只要平台上方没有干涉

，作业时就不会发生碰撞折叠斗臂车通过折叠臂的角度调整和伸缩实现升降

，操作复杂

，空间内需要避障

，操作不当容易发生碰撞剪叉式升降平

台优于斗臂车由以上对比可知

，剪叉式升降平台绝缘性能高

，适应狭小空间

，可水平垂直移动

，集成性好

，确保带电作业安全高效。作业平台选择剪叉式绝缘升降平台。©CSG2018.

AllRightsReserved三、关键技术-作业平台的选取结论9基于散乱点云三维重构技术

，构建机械臂、

工具及作业对象的三维模型。

通过实时监测机械臂与作业对象的空间位置关系

，

动态反馈安全距离并规划最优路径

，确保110～220kV电压等级作业

，机械臂与相邻项母线安全距离

始终保持在1.4/3m范围。（1）模型精度≤4cm（2）测量精度≤3cm（3）依据预设安全距离，

自动生成高精度（<5cm）的三维圆柱形电子空间围栏，并通过动态计算目标与围栏的相对距离，实现碰撞预警与主动防护功能。三、关键技术-基于三维模型的实时仿真技术©CSG2018.

AllRightsReservedn01.变电站功能验证：

110kV变电站

，300mm²单母线双孔引流板场景下

，开展拟人装置工器具功能、续航、通讯及作业流程、工法测试验证。n02.试验区功能测试：

110kV变电站240mm²双分裂母线四孔引流板高电场场景下

，开展拟人装置及工器具功能、通讯抗干扰与作业工法测试验证。n03.现场功能验证：110kV轩岗变电站（芒市）引流线拆除与搭接现场验证通过。010203四、应用情况©CSG2018.

AllRightsReserved

推动新质生产力发展该成果推广应用可融合多领域技术融合与创新

，

为变电站带电智能化作业发展方向奠定基础,同时将带动相关产业链的发展与升级。自

降低作业风险通过该成果推广应用可转变传统带电作业模式,提高作业安全性,可有效规避作业人员与带电物体直接接触,可降低作业人员误操作、

劳动强度和高坠风险。

促进人才培养和技术传承通过该成果推广应用可为电力行业培养更多适应新质生产力发展需求的新型技术人才

，

为电力行业的可持续发展提供人才保障。

变电站带电断接引线作业机器人能代替人工作业

，保障人员安全、提升作业效率与质量

，同时降低运维成本、助力电网智能化升级。因此

，该成果推广应用具有重要意义：五、应用意义©CSG2018.

AllRightsReserved引入具身智能是未来变电站机器人发展的核心方向之一。具身智能强调机器人与环境交互实现动态学习与适应能力能够通过实时采集作业场景中目标的多维度数据进行自主决策从而在复杂场景中表现出更高的灵活性与鲁棒性。融合变电站三维模型与数字孪生技术,