硕士学位论文
第１章
１．１研究背景及意义绪论
输电线路的覆冰和积雪常会引起线路的跳闸、断线、倒杆、绝缘子闪络和通
信中断、大面积停电等冰灾事故，给电力系统的安全运行和人们的日常生活带来
严重危害，从而引起极大的经济损失和严重的社会影响。我国是输电线路覆冰最
为严重的国家之一，线路冰害事故发生的概率居世界前列。在最近３０年来在全国
各地发生了多起大面积冰灾事故，如１９７４一ｌ９７６年发生全国电力系统性大面积冰
灾事故；１９８４年发生全国范围的大面积冰灾事故：１９９６年初福建省３５～２２０ｋｖ线
路因覆冰导致倒杆断线２００多处；２００５年春节前后，湖南出现了罕见的大范围雨
雪冰冻天气，造成了多条５００ｋＶ和２２０ｋＶ输电线路出现倒塔、变形事故，其中岗
云线、复沙线和五民线３条５００ｋＶ输电线路倒塔２４基，变形３基。２００８年１月
到２月间，我国南方大部分地区和西北地区东部的ｌ３个省（区、市）连续遭受了
四次罕见的持续大范围低温、冰雪和冰冻极端天气袭击，据国家电网公司统计数
字表明，这次冰雪造成全国５００千伏输电线路累计倒塌线塔４１４座，累计停运１４３
条次；造成２２０干伏输电线路累计倒塌４ｌ７座线塔，累计停运４６４条次；造成１ｌｏ
千伏及以下变电站累计全停７８３座次，线路累计停运８ｌ９７条次，线路受损倒塌
２１２３０座。大量线路的严重结冰就是造成此次电力损失的主要原因，为保障输电
线路的畅通和人们生活的日常用电，电力部门由于没有专门的除冰装置而只能在
严酷的冰雪环境下采用人工除冰的方法，而采用人工除冰的方法不仅效率低下，
除冰难度极大，更对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。在该次灾害中已有
数名电力工人在输电线路除冰过程中壮烈牺牲。因此，研究开发输电线路在线除
冰机器人替代人工除冰对于保护我国电网的安全运行和电力工人的生命安全具有
及其迫切的现实意义。
智能自主输电线路在线除冰机器人要实现在行进过程中安全无碰撞地避开或
跨越所有防震锤、绝缘子、悬垂线夹、耐张线夹等杆塔支撑附件形成的主要障碍
物，从而顺利进行除冰作业和稳定的前行，就必须对障碍物距离信息进行有效的
检测。因此输电线路上主要障碍物的信息检测是高压输电线路自主除冰机器人的
关键技术之一。
本课题的研究目的主要是为输电线路在线除冰机器人提供可靠的障碍物（防
震锤、绝缘子、悬垂线夹、耐张线夹等）信息检测和多传感器数据融合技术【１１，
对相关传感器的选用和检测方法进行研究，根据不同传感器特性，利用多传感器
数据的冗余性和互补性，消除单一传感器的局限性和环境的随机干扰，提取完整可靠的障碍物信息，实现多传感器障碍物信息的数据融合和准确检测。