不久前，在離地高空90米的高壓輸電桿塔上，國(guó)網(wǎng)烏魯木齊供電公司線路運(yùn)維人員利用機(jī)器人順利完成220千伏清泉二線161號(hào)至162號(hào)桿塔之間的光纜帶電修補(bǔ)工作。這是新疆電網(wǎng)內(nèi)頭一次在高壓線路上應(yīng)用機(jī)器人開(kāi)展帶電作業(yè)工作，電網(wǎng)帶電作業(yè)技術(shù)和實(shí)踐取得突破，對(duì)進(jìn)一步提升電網(wǎng)運(yùn)維保障能力和可靠性具有重要意義。

該公司線路運(yùn)維人員在巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)，220千伏清泉二線161號(hào)至162號(hào)桿塔之間因光纜放電產(chǎn)生2處斷股缺陷，若不及時(shí)處理可能引發(fā)線路故障。為確保電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行和不間斷供電，工作人員決定利用機(jī)器人進(jìn)行帶電修補(bǔ)。 

一、概述（WBXC-3000蓄電池組及充電機(jī)特性測(cè)試裝置快速高精度的測(cè)試能力）

DL/T 724-2000《電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)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(duì)充電裝置的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)、充電機(jī)效率、蓄電池容量等技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法有明確的規(guī)定及技術(shù)要求。試驗(yàn)內(nèi)容主要是通過(guò)調(diào)壓裝置（如變壓器）將充電機(jī)交流輸入電壓在額定電壓±10%內(nèi)變化，通過(guò)負(fù)載調(diào)整裝置（如放電電阻），使充電機(jī)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(cè)量電壓、電流及紋波值，通過(guò)計(jì)算，得到充電機(jī)的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)、充電機(jī)效率、蓄電池容量等。

但目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的直流電源設(shè)備達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，都是由生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠試驗(yàn)時(shí)提供的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)人員因不具備相應(yīng)的測(cè)試手段，難以確認(rèn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。而且運(yùn)行實(shí)踐證明，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，特別是投運(yùn)1～3年內(nèi)，設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)會(huì)發(fā)生偏移，典型的后果是因充電機(jī)指標(biāo)下降，充電機(jī)的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度及紋波系數(shù)超標(biāo)，蓄電池容量下降等現(xiàn)象。同樣因現(xiàn)場(chǎng)不具備相應(yīng)的測(cè)試手段，無(wú)法及時(shí)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(yùn)行。特別是對(duì)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(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于充電設(shè)備的指標(biāo)具有嚴(yán)格的要求，如不滿足要求則會(huì)發(fā)生干涸、熱失控等故障，很快失效報(bào)廢。另外，目前變電站多采用綜合自動(dòng)化技術(shù)，蓄電池采用柜式安裝，與自動(dòng)化設(shè)備同裝一室，充電機(jī)性能出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)造成蓄電池發(fā)熱、溢酸等問(wèn)題，嚴(yán)重者甚至發(fā)生爆炸。

國(guó)內(nèi)進(jìn)行直流電源性能檢測(cè)的機(jī)構(gòu)以及生產(chǎn)廠家用于直流電源檢測(cè)的設(shè)備均為固定式設(shè)備，如固定式調(diào)壓器、負(fù)載箱，體積、重量大，無(wú)法移動(dòng)檢測(cè)，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(dòng)使用。

目前，對(duì)于直流電源的檢測(cè)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(yàn)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(jī)往往在輸入交流電壓變化時(shí)穩(wěn)壓精度不能滿足要求；而且現(xiàn)場(chǎng)一般通過(guò)電爐絲調(diào)節(jié)充電機(jī)輸出電壓、電流，但輸出容量往往過(guò)小，達(dá)不到規(guī)定范圍。造成的后果就是現(xiàn)場(chǎng)人員不能按照規(guī)定進(jìn)行全部測(cè)試點(diǎn)的檢測(cè)，特別是一些易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的極限點(diǎn)的檢測(cè)，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(cè)設(shè)備不具備而不能得到直流電源系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的問(wèn)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(dòng)式直流電源微機(jī)檢測(cè)裝置。

該裝置是集多年的研制成果和長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)先進(jìn)技術(shù)而推出的。該裝置可實(shí)現(xiàn)不同容量充電機(jī)以及500 A·h及以下蓄電池組容量的檢測(cè)和試驗(yàn)，并能準(zhǔn)確可靠的測(cè)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(jī)特性測(cè)試裝置快速高精度的測(cè)試能力采用*新型PC機(jī)為主機(jī)，配備液晶顯示器、微打印機(jī)等設(shè)備。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行表明：該裝置具有功能完善、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、透明度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攜帶方便與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全部吻合等優(yōu)點(diǎn)。

二、裝置結(jié)構(gòu)（WBXC-3000蓄電池組及充電機(jī)特性測(cè)試裝置快速高精度的測(cè)試能力）

該裝置的檢測(cè)方法嚴(yán)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(shí)現(xiàn)對(duì)直流電源的充電機(jī)、蓄電池的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

（一）裝置可實(shí)現(xiàn)的三相交流輸入電壓調(diào)整，其范圍為380 V ±15%；檢測(cè)數(shù)據(jù)精度≤0.5%；漢化液晶顯示，可打印測(cè)試結(jié)果；且人機(jī)對(duì)話方便。
（二）該裝置在設(shè)計(jì)上采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，方便車(chē)載運(yùn)輸及在各變電站移動(dòng)檢測(cè)。
（三）裝置由系統(tǒng)主機(jī)裝置、交流電壓調(diào)整裝置組成，如下圖所示。采用微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)被試充電機(jī)的交流輸入電壓及輸出負(fù)載，同時(shí)系統(tǒng)主機(jī)自動(dòng)進(jìn)行采樣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電機(jī)及蓄電池技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)。

（四）可備份歷史測(cè)試記錄。

（五）主機(jī)面板布置如下圖（圖一）

U盤(pán)連接端口。

控制輸出該接口控制調(diào)壓裝置自動(dòng)調(diào)壓。

電源開(kāi)關(guān)。

電源插座（帶保險(xiǎn)）保險(xiǎn)為250V/3A

通信接口裝置與上位機(jī)數(shù)據(jù)通信和控制接口，也是裝置升級(jí)接口。

U+、U-直流負(fù)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(kāi)關(guān)

5、控制輸入開(kāi)關(guān)

三、裝置主要功能及特點(diǎn)（WBXC-3000蓄電池組及充電機(jī)特性測(cè)試裝置快速高精度的測(cè)試能力）

3.1主要特點(diǎn)

● 全自動(dòng)型測(cè)試，裝置按菜單方式完成各種試驗(yàn)功能。

● 主機(jī)系統(tǒng)采用新型高速工業(yè)PC機(jī)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(jiǎn)單，使用方便。

● 采用三相自動(dòng)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(fù)載，負(fù)載能力強(qiáng)，精度高，體積小，重量輕，放電無(wú)明火。結(jié)構(gòu)上采用一體化設(shè)計(jì)，攜帶方便。

● 負(fù)載電阻采用8421碼有序排列，可任意組合為用戶所需的負(fù)載。

● 放電過(guò)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(chǎng)打印，并具有RS232和USB接口。

● 完善的上位機(jī)功能，具有分析，數(shù)據(jù)保存，對(duì)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(cè)試功能

測(cè)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(dòng)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(cè)得負(fù)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(cè)試方法:在“電壓穩(wěn)定精度參數(shù)設(shè)置”界面中設(shè)置負(fù)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(kāi)始鍵，裝置自動(dòng)按程序進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果顯示在界面上。

3.2.2 電流穩(wěn)定精度測(cè)試功能

測(cè)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(dòng)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(shí)，充電電流測(cè)量值。  

測(cè)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(fù)載電流、穩(wěn)流精度等參數(shù)，按開(kāi)始鍵，裝置自動(dòng)按程序進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果顯示在界面上。

3.2.3 放電測(cè)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(shí)間等參數(shù)，裝置按設(shè)定參數(shù)進(jìn)行放電，并記錄放電全過(guò)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(guò)程的技術(shù)參數(shù)。

在放電過(guò)程中，參照放電前所設(shè)置的*低報(bào)警電壓參數(shù)，放電過(guò)程中如電池組端電壓小于報(bào)警電壓，裝置在界面顯示報(bào)警信息。

若在放電過(guò)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(guò)放電，程序即可終止放電，裝置在界面顯示報(bào)警信息。

若在放電過(guò)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(cè)試功能

不同的充電機(jī)在不同的限流狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試限流狀態(tài)。

3.2.5 限壓測(cè)試功能

不同的充電機(jī)在不同的限壓狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試限壓狀態(tài)。

3.2.6 效率測(cè)試功能

不同的充電機(jī)在額定交流電壓進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試充電機(jī)效率。

3.2.7 三相不平衡測(cè)試功能

在額定交流電壓進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試不同調(diào)壓器輸出的不平衡度。

3.2.8 時(shí)鐘顯示及對(duì)時(shí)功能

儀器自帶時(shí)鐘并可以具有對(duì)時(shí)調(diào)節(jié)功能。

3.2.9 電壓選擇功能

實(shí)時(shí)交流電壓選擇,根據(jù)不同的用戶的實(shí)際測(cè)量需要,在測(cè)試90%-110%的實(shí)際輸入交流電壓時(shí),依用戶的需要進(jìn)行數(shù)值輸入就可以測(cè)量,不要做任何改動(dòng)。

3.2.10 滿足所有類型的充電機(jī)

本裝置完全滿足不同類型的充電機(jī)，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(guó)內(nèi)外就新型的PC104主機(jī)，具有強(qiáng)大有功能，能準(zhǔn)確測(cè)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(jī)特性測(cè)試裝置快速高精度的測(cè)試能力）

● 工作電源：交流 220V±15%   頻率 50HZ

● 功率消耗：整機(jī)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(cè)量精度：≤0.5%

● 外形尺寸及重量：測(cè)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(jí)：110V和220V

● 數(shù)據(jù)記錄：內(nèi)存大于256M

● 接口方式：USB和RS232同時(shí)自帶

● 工作時(shí)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(xiǎn)高。利用機(jī)器人帶電修補(bǔ)光纜時(shí)，不僅能避免電能負(fù)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(jī)器人，靠近修補(bǔ)點(diǎn)即可將線路斷股實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“縫合”。操作過(guò)程中，機(jī)器人依靠自身的高清攝像頭可實(shí)時(shí)將缺陷修補(bǔ)情況回傳給操作人員，方便及時(shí)掌握修補(bǔ)情況。

國(guó)網(wǎng)烏魯木齊供電公司輸電運(yùn)檢中心帶電作業(yè)工作監(jiān)護(hù)人劉英昌說(shuō)，此次應(yīng)用機(jī)器人完成帶電搶修作業(yè)，填補(bǔ)了新疆電網(wǎng)高壓輸電線路帶電檢修作業(yè)的空白，標(biāo)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(jī)交互領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。

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