从电网除冰到电网除冰机器人 说说你不知道的抗冰科技神器
供电线路除冰机器人的设计
供电线路除冰机器人的设计摘要：供电线路除冰机器人是一种集机械、电子、自控、通信等多种领域技术综合体。
本文提出了一种供电线路除冰机器人的设计方案，该机器人以STM32F4系列芯片作为主控芯片，由机械系统、传感器系统以及检测系统组成，详细论述了该除冰机器人的机械设计方案以及除冰机器人在除冰过程中的驱动、除冰、越障等一系列动作的控制方案。
该除冰机器人能在一定的环境下满足供电线路的除冰要求，在一定程度上减少供电线路人工除冰等方式带来的不利影响。
关键词：除冰机器人；供电线路；STM32；越障；除冰我国是电力大国，发电总量跃居世界第一位，电力的安全传输关系着我国社会生产力的发展水平。
高压供电线路大多数处于环境恶劣、远离人口聚居的山区或者森林等地区，尤其在我国南方地区高压供电线路易受雨雪、冰冻等极端天气影响，严重者可能引发供电线路跳闸、断线、倒杆、烧伤、通信中断等事故，影响电网的安全运营，造成社会经济损失。
因此，保证电力安全可靠传送是电力部门必须重视的课题。
我国针对供电线路结冰等情况，目前主要由人工攀爬进行敲击除冰，此种工作方式效率低，工作强度很大，且对于除冰工人来说存在巨大安全隐患。
因此有必要发展除冰机器人代替人工进行除冰作业。
本文提出了一种面向高压供电线路的除冰机器人设计方案，能自主完成在供电线路上“行走”、“越障”、“除冰”等一系列动作，高效灵活地完成除冰任务。
1、总体方案设计除冰机器人是一个机电一体化系统，涉及机械、电子、自控、通信等多领域技术，主要由机械系统、传感器系统、监测系统、主控系统等组成。
其中机械系统由电机驱动装置、行走机构、越障机构、除冰机构等机械机构组成，主要用于控制除冰机器人在除冰过程中的一系列动作过程，是除冰机器人的主要功能系统；传感器系统主要由图像采集传感器以及超声波测距传感器组成，用于机器人周边环境影像及参数的采集，传输至地面监控设备，以便于地面工作人员，对机器人周边环境进行判断，发送控制指令；主控系统由主控芯片及外围电路组成，是除冰机器人的核心部分，用于接收处理各项指令及数据，控制协调整个机器人的工作过程。
铁路电力系统防冰融冰技术
三、铁路电力系统防冰融冰建议
4. 认真考察和评估电网预防和应对各种意外大规模灾害和事故 的能力，制定适应不同等级电网、不同地区电网特点的应急计划， 以及灾后快速恢复和重建机制。
总结
铁路电力系统由于其线路结构的独特性，除了采用基 本的电力系统防冰融冰技术外，还要特殊考虑其贯通线 的防冰融冰方法，目前这一方面还尚未完善，还有进一 步的研究价值。
一、基本电网防冰融冰技术
4.其它除冰方法
（3）热力融冰：增大导线的传输电流融冰或采用短路电流融冰， 加装低距离温度磁环或低距离温度磁力线，促使导线自身发热，温 度升高。这种融冰方法要消耗较高的电能。 这几种方法以外，也有利用电磁脉冲、气动脉冲、电晕放电、 电子冻结、碰撞前颗粒加热和冻结等防冰除冰的方法，但这些都是 理想或试验阶段中，未能实现，还不够成熟，还需要加以研究和探 讨。目前国内外设计的除冰机械人通常由爬行机构、越障机构、除 冰机构三部分组成，并且向着小型化、实用化、可越障、智能化的 方向发展。
谢谢大家！
一、基本电网防冰融冰技术
3.利用直流电流加热线路融冰 直流融冰是将覆冰线路作为负荷，提供直流电源产生 较低的电压来提供短路电流，使之产生热量，加热导线， 从而达到覆冰融化的目的的一种融冰方法。这种方法直 流电流产生的热量必须大于导线散热量和融冰热量之和， 电线上的覆冰才能融化。
农村电网防冰技术
农村电网防冰技术农村电网是农村经济和生活中不可或缺的重要组成部分，但在寒冷的冬季，农村电网常常会面临冰雪天气的挑战。
结冰会对电网造成严重影响，导致供电中断，给农村居民带来不便和损失。
因此，农村电网防冰技术至关重要。
本文将介绍一些常见的农村电网防冰技术，以及它们的原理和应用。
一、导线除冰技术1. 直接加热法直接加热法是一种常用的导线除冰技术。
该技术通过在导线上安装电加热装置，在电流的作用下，产生热量将导线加热，从而迅速融化结冰。
这种方法具有快速、高效的优点，而且能够保证长时间的除冰效果。
然而，直接加热法对电网设备和线路的要求较高，需投入较大的资金和人力。
2. 化学溶融法化学溶融法是利用特殊化学物质对导线进行溶融降温的技术。
这些化学物质在低温下具有良好的融雪能力，能够将导线表面的冰雪迅速溶解。
与直接加热法相比，化学溶融法成本更低，安装和维护更加简便。
然而，该方法对环境有一定影响，需要选择合适的化学物质，并控制使用量以减少对环境的损害。
二、绝缘子除冰技术1. 沿面电晕除冰技术沿面电晕除冰技术通过给绝缘子施加高压电场，利用电场放电产生的电晕效应，使绝缘子表面产生电晕放电，形成导电链，从而快速除去绝缘子表面的结冰层。
这种技术具有便捷、高效的优点，能够迅速恢复绝缘子的绝缘性能。
但是，电晕除冰技术要求设备精确，操作过程需要高度专业化，对电网运维人员的要求较高。
2. 传导加热除冰技术传导加热除冰技术是通过在绝缘子上设置加热层，使用电能进行加热并传导到绝缘子表面，将结冰层融化除去的方法。
传导加热技术具有节能、稳定性好的特点，能够适应不同环境条件下的需求。
然而，该技术需要对绝缘子结构进行适当改造，并合理安装加热层，对电网设备的要求较高。
三、自动化监测系统自动化监测系统可以实时监测电网设备的工作状态和冰雪情况，及时发现冰雪覆盖情况以及其对电网的威胁。
通过传感器、控制器等装置，对电网设备进行监测，并将监测数据传输到监测中心。
输电线路除冰机器人关键技术综述
图７输电线路结构示意图
在设计控制系统时可采用如图８所示的分层控 制系统结构，即将总系统分为地面监控层（管理层）
和机器人本体控制层（规划层和执行层），分别实现
除冰机器人运动机构和除冰执行机构的伺服控制。
２０１１年１２月
王耀南等：输电线路除冰机器人关键技术综述
３３
杆塔等障碍，行走环境介于结构化和非结构化环境
性的影响，需要结合变结构控制、鲁棒控制、自适 应控制、神经网络、模糊控制或视觉伺服控制等先 进控制方法ｌｌ引，研究不确定条件下除冰机器人的精
确运动伺服控制问题。 除冰机器人运行过程中需要跨越的主要障碍 物包括：绝缘子、防振锤和引流跳线（图７）。这通常
输电线除冰机器人跟一般工业机器人不同，它 悬挂在柔性输电导线上，在运行过程中机器人的姿 态时刻发生着变化，呈现出多体系三维空间的复杂
需要解决如下技术问题。 ２．２．１机器人运动学和动力学建模与分析
机器人运动学和动力学特性的准确建模是实
现机器人运动控制和导航避障的前提。除冰机器人
动力学建模需要重点考虑以下问题。 （１）必须考虑机器人与柔性作业环境间的非线
性动力学耦合特性。在进行除冰机器人动力学研究 时，必须考虑柔性作业环境对除冰机器人动力学特 性的影响，即大垂度柔性输电导线与相对刚性较大 的机器人之间的刚柔耦合特性。机器人本身是一个 多刚体动力学系统，而高压输电线路相邻两塔间的 万方数据
大的局限性；随着机器人技术的发展，各种巡线机
器人已成功用于替代人工完成对输电线的巡检任
网覆冰现象严重，如何加强和改善输电线路的抗覆 冰能力，加快研究有效的线路抗冰融冰技术，最大
务，因此，采用机器人进行输电线路除冰已成为可
能。与传统除冰方法相比，采用机器人除冰具有无 人员伤亡、无须停电和转移负载等优点，无需除冰
电力线路覆冰科技创新方案
以下是一个电力线路覆冰科技创新方案的示例，你可以根据实际情况进行修改和完善：
**方案名称：** 智能电力线路除冰系统
**方案目标：** 开发一种高效、智能的除冰技术，解决电力线路覆冰问题，保障电力供应的可靠性和稳定性。
**方案内容：**
1. 除冰机器人：研发一种能够在电力线路上行走的除冰机器人，它可以利用机械臂或其他工具去除线路上的覆冰。
2. 传感器和监控系统：在电力线路上安装传感器，实时监测温度、湿度、风速等环境参数。
结合监控系统，及时发现覆冰情况并采取相应措施。
3. 热力除冰技术：利用热能来融化覆冰，可以采用电加热、红外线加热或微波加热等方式。
4. 防冰涂料和涂层：开发特殊的防冰涂料或涂层，涂覆在电力线路表面，降低冰的附着力，使覆冰更容易滑落。
5. 数据分析和预测：通过收集和分析历史气象数据、覆冰情况等信息，建立预测模型，提前预测覆冰的发生和严重程度，以便及时采取预防措施。
**方案优势：**
1. 提高除冰效率：智能除冰系统可以快速、有效地去除电力线路上的覆冰，减少停电时间。
2. 增强安全性：除冰机器人可以避免人工除冰带来的风险，保障工作人员的安全。
3. 实现智能化管理：通过实时监测和数据分析，实现对覆冰情况的精准掌握和预测，提高电力线路的运行可靠性。
4. 降低成本：相较于传统的除冰方法，科技创新方案可以降低人力成本和设备维护成本。
通过实施上述科技创新方案，能够显著提高电力线路应对覆冰问题的能力，确保电力供应的安全稳定。
广西电网启用高科技设备助电网线路“抗冻”
西 电网公 司未雨 绸缪 ． 及早部署抢险 队员第一时 间做好 防冰工作 。 目前 ， 广西 电网 ３ ５干伏及 以上输电线路未 发生设备 因冰灾受损情况 ， 所有农 网 因灾受损线路基本修复完毕 。 直流融 冰 、无人 机航巡 等新 科技 手段 的应 用， 有效提高了抗冰工作效率 。
据 介 绍 ，此 次 覆 冰 比 ２ ０ ０ ８年 范 围 更
队员对受灾线路进行 除冰 ， 修复 受损
线路； 同时 ， 在线路 最 易覆冰 的位置
设立 了观冰点 。 对覆 冰情况 和山区气
温进行记 录上 报。从 １日人 ３
次 、 辆 １０人 次 ， 效 遏 制 了 冰 灾 车 ５ 有 带 来 的 影 响 。 目前 ， 有农 网 因 灾 受 所
畏的牺牲 精神 。没有一人叫苦 ， 没有一 人退却。在洪 灾面前 ， 他们筑起一道坚 不可摧 的天蓝色防洪大堤。 他们用实际 行动书 面了人民 电业 为人 民的壮 丽诗
篇。
（ 者 单 位 ： 西兴 宾 供 电公 司 ） 作 广
广， 不仅 是高 寒 山区出现 覆冰 ， 一些 低洼地段也 出现结冰 ， 曾出现过 短短
有 电心 里 就 有 希望 。 台台 发 电 机 一
送到受灾安置点 ， 一盏盏灯亮起。指挥 部 内灯火 通明 ， 运筹帷 幄 ； 灾帐篷里 救 灯火通明 ， 情意浓浓。 “ 电局杨 明志及灾区一线 电力保 供
１ ８日，笔 者 从 广 西 电 网 公 司 月 获 悉 ，面 对 今 年 年 初 的 寒 冻 灾 害 ， 广 灾 情 发 生 后 ， 西 电 网公 司迅 速 广
公 司又启动 冰冻 灾害专 项应 急预 案 Ⅲ级响应 ， 要求各单位加强所辖 输电 线路的 防冰特巡 ， 及时掌握线路 运行 情况 ， 务必做到第一时 间发现覆 冰并 跟踪覆 冰变化 ； 冰灾重点防御区各单 位要 根据 当地实 际情 况启 动相 关应
电力系统防冰新技术
电力系统防冰新技术随着现代社会的发展，电力系统的安全稳定运行对于社会的正常运转至关重要。
然而，在寒冷的冬季，冰雪天气对电力系统造成严重威胁。
冰雪对输电线路、变压器、绝缘子等设备的覆冰，不仅增加了电线设备的负荷，还会引起短路甚至损坏设备，给供电系统带来巨大的损失。
为了解决这个问题，科学家们不断研发出电力系统防冰新技术。
本文将探讨一些目前应用于电力系统的防冰新技术，并分析它们的优势和局限性。
一、传统的防冰方法传统的防冰方法主要包括热风吹灌法、机械振打法和化学融雪法。
热风吹灌法利用高温热风吹送到设备上，通过熔化冰雪来防止积冰现象。
机械振打法是通过机械设备振打输电线路杆塔，使其震动从而掉落架空线路上的冰雪；化学融雪法则是在线路上涂布化学融雪剂，使冰雪迅速融化。
然而，这些传统的防冰方法存在一些不足之处。
首先，传统防冰方法需要大量的人力和物力投入，不仅增加了维护成本，而且无法实时进行防冰，使得电力系统的响应速度变慢。
其次，这些方法存在环境污染的问题。
例如，在化学融雪法中使用的化学融雪剂，一些不符合环保标准的融雪剂可能会对环境造成严重的污染。
此外，在机械振打法中，振动会对杆塔等设备造成一定程度的损坏。
二、新技术应用随着科学技术的不断进步，一些新技术被引入到电力系统防冰领域中，旨在提高防冰效果、降低成本和对环境的影响。
下面将介绍两种新技术的应用。
1. 超声波技术超声波技术作为一种新型的防冰技术，在电力系统中有着广阔的应用前景。
超声波可以通过特定的频率和振动模式，使冰层失去附着力，从而实现防冰效果。
此外，超声波技术可以实时监测设备上的冰层厚度，并根据实际情况调整超声波的参数，以最大限度地防止冰雪积聚。
超声波技术应用于电力系统防冰中，不仅可以提高防冰效果，还能够减少资源消耗和环境污染。
2. 监测传感技术监测传感技术在电力系统防冰中起着重要作用。
通过在电力设备上安装传感器，可以实时监测设备表面温度、湿度和冰层厚度等参数。
输电线除冰机器人越障
输电线除冰机器人越障摘要：输电线路是现代社会不可或缺的组成部分，但在冬季可能会受到积雪或结冰的影响，导致输电线路受损或工作中断。
本文设计了一种输电线除冰机器人，能够自主越过障碍物，对输电线路进行及时的清理和除冰工作。
机器人通过激光雷达进行障碍物检测，采用机械臂完成线路清理和冰层清除。
测试表明，该机器人具有较高的工作效率和精度。
关键词：输电线，除冰机器人，障碍物越过，激光雷达，机械臂。
正文：一、引言输电线路是现代社会不可或缺的重要设施，但面临着周期性积雪和结冰等问题，这不仅会影响输电线路的正常工作，还会带来很大的安全隐患和经济损失。
针对这一问题，本文设计了一种输电线除冰机器人，能够自主越过障碍物，对输电线路进行及时的清理和除冰工作。
二、机器人设计1. 硬件设计本文设计的输电线除冰机器人采用全轮驱动模式，具有优秀的越障性能。
机器人的上部安装着带有激光雷达的横梁，用于进行障碍物检测。
在机器人下部，固定着沿线工具抓取器和冰层清除器，用于完成除冰和清理工作。
此外，机器人还配置有高清摄像头，用于实时监视除冰过程。
2. 软件设计机器人控制软件主要由机器人底盘控制和机械臂控制两部分组成。
机器人底盘控制通过激光雷达进行障碍物检测，当机器人检测到障碍物时，能够自动调整运动轨迹，以完成越障工作。
机械臂控制则负责进行除冰和清理工作，机器人通过高清摄像头对工作效果进行实时监视，并将监视结果反馈给控制端进行处理。
三、实验结果本文采用模拟障碍物进行了机器人越障实验，测试结果表明，机器人具有良好的越障性能和工作效率。
同时，机器人的精度也非常高，能够准确地检测冰层厚度并进行清理工作。
四、结论本文设计的输电线除冰机器人在障碍物越过和除冰工作等方面具有较高的性能和精度，可为输电线路的安全运行提供有力的技术保障。
在今后的实际应用中，还需要加强对机器人的优化和改进，从而更好地为输电线路保障安全。
五、存在问题及展望尽管本文设计的输电线除冰机器人具有较好的性能和精度，但在实际应用中仍存在一些问题需要进一步解决。
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从电网除冰到电网除冰机器人说说你不知道的抗冰科技
神器
北极星输配电网讯:说到电网除冰，你想到的是
从2008 年冰冻雨雪灾害开始，之后的8 年，电网科研人员一刻没闲着，电网除冰，直流融冰、无人机航巡、除冰机器人等科技手段给力出场,有效地提高了抗冰冻灾害工作效率和水平。
1 覆冰智能预测预警系统
覆冰智能预测预警系统有四大特点，能实现冰情数据智能统一管理、输电线路覆冰中、短期自动滚动预报、预报预警信息快捷发布、闭环反馈修正与预报检验。
覆冰智能预测预警系统实现了对国家电网公司各省级供电企业覆冰自动监测系统、人工观冰哨监测数据的整合和统一处理，全面收集现场的第一手资料，对国家电网公司跨区域输电线路和各省220 千伏及以上输电线路冬季冰情进行集中展示，实现冰情数据的实时查询、统计、分析和预警，为覆冰预测和融冰决策提供专业分析手段和辅助决策支撑。
2 导线融冰装置
国家电网公司研发了可调电容串联补偿式交流融冰装置、220 千伏移动式和固定式直流融冰装置、500 千伏直流融冰装置，部分变电站建设了融冰电源，为开展500 千伏及以下输电线路交、直流融冰工作提供了条件。
移动式直流融冰装置，是近年来在电网融冰中采用的新技术，主要是通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路，使导线发热来对输电线路进行融冰，从而避免线路因结冰而倒杆断线。
相较于交流融冰，直流融冰。