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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。輸變電設備巡檢工作尤其關鍵，它是提前發(fā)現(xiàn)設備缺陷和隱患，預防電網(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的應用，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、多次重復巡檢，近距離巡檢效果好，自動化程度高，且能適應跨越大范圍林區(qū)、大面積水域及其他復雜地理環(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備對無人變電站進行遙信、遙測、遙控和遙調(diào)，基本實現(xiàn)了變電主設備運行監(jiān)視和遠程操作。顯然，基于人工巡檢的變電站一次設備運維模式已不能適應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、新設備及新環(huán)境的巡檢新需求。 相對于輸變電設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的發(fā)展，機器人智能巡檢技術必將在電網(wǎng)輸變電設備巡檢領域得到快速和廣泛的應用。 目前，變電站機器人已在我國電網(wǎng)得到規(guī)模應用，但應用效果和作用有待提高，需要進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)初步應用，但尚未開展規(guī)模化巡檢�？傮w上來說，一些實用化巡檢技術制約著電力巡檢機器人的推廣應用，急需要進行重點突破，如輸電線路機器人全程全自主巡檢技術、自動上下線技術、復雜環(huán)境下長期在線運行技術、機器人檔中故障帶電救援技術，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)公司電力科學研究院聯(lián)合國內(nèi)相關高校和研發(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研究和應用，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，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）檢測的多任務載荷集成應用，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航、立體視覺輔助定位等技術優(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、音頻檢測技術實現(xiàn)設備缺陷和異常狀態(tài)的診斷告警；與國內(nèi)相關單位一起，建立了輸電線路和變電站機器人巡檢系統(tǒng)產(chǎn)品技術條件和巡檢技術規(guī)范，為機器人智能巡檢推廣應用奠定了基礎。 本書瞄準我國電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級和智能運維技術需求，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備機器人智能巡檢技術、巡檢系統(tǒng)和巡檢技術規(guī)范，在此基礎上介紹了開展輸電線路和變電站機器人全自主巡檢應用的情況。 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研究和應用、提高我國電網(wǎng)輸變電設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)輸變電設備運行維護、人工智能及機器人研發(fā)和試驗檢測領域工程技術人員，以及相關科研院所、生產(chǎn)制造單位的專業(yè)技術人員和管理人員使用，也可作為高等學校相關專業(yè)學生的參考用書。 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