行业标准变电站巡检机器人无线充电系统技术导则

ICS29.240.99

CCSF23

DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXXX—XXXX

变电站巡检机器人无线充电技术导则

Technicalguidelinesforwirelesspowertransferofsubstationinspectionrobots

点击此处添加与国际标准一致性程度的标识

（工作组讨论稿）

（本稿完成日期：）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

本文件由中国电力企业联合会提出。

本文件由能源行业电力机器人标准化技术委员会（NEA/TC35）归口。

本文件起草单位：。

本文件主要起草人：。

本文件首次发布。

本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条

一号，100761）。

II

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变电站巡检机器人无线充电技术导则

1范围

本文件规定了变电站巡检机器人无线充电的系统组成、不同机器人安装方式、应用场景分类（能

量补充点位布置方式）、基本功能、性能要求等。

本文件适用于变电站巡检机器人无线充电系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用

文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）

适用于本文件。

GB/T4208外壳防护等级（IP代码）

GB4824—2019工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法

GB/T7251.1—2013低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则

GB/T16895.5—2012低压电气装置第4-43部分：安全防护过电流保护

GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验

3术语和定义

3.1

变电站巡检机器人robotforsubstationinspection

由移动平台、任务设备、通讯设备和供电设备等组成，采用遥控或全自主运行模式，用于变电

站设备巡检作业的机器人（简称机器人）。

3.2

原边发射组件primaryemissioncomponents

能量的发射端，与副边接收组件耦合，将电能转化成交变电磁场并定向发射的单元。

3.3

副边接收组件secondaryreceivecomponents

能量的接收端，与原边发射组件耦合，接收交变电磁场并转化成电能的单元。

3.4

原边功率组件primarypowercomponents

将电网的电能转换成原边发射组件所需电能的功率变换单元。

1

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3.5

副边功率组件secondarypowercomponents

安装在机器人上，将副边接收组件收到的电能转换成直流电的功率变换单元。

3.6

原边通信控制模块primarycommunicationcontrolmodule

通过信令与副边通信控制模块实现无线电能传输过程的控制以及相关必要信息的交互，并完成

原边设备控制管理功能的模块。

3.7

副边通信控制模块secondarycommunicationcontrolmodule

通过信令与原边通信控制模块实现无线电能传输过程的控制以及相关必要信息的交互，并完成

副边设备控制管理功能的模块。

3.8

原边设备primarydevice

原边侧组件、模块的统称，包含原边功率组件、原边发射组件和通信模块等。

3.9

副边设备secondarydevice

副边侧组件、模块的统称，包含副边功率组件、副边接收组件和通信模块等。

3.10

巡检机器人无线充电系统wirelesschargingsystemforinspectionrobot

由原边设备和副边设备组成，将交流或直流电网（电源）通过无线电能传输技术，为巡检机器

人动力电池提供充电电能，也可为巡检机器人用电设备供电，副边设备搭载在机器人上。

3.11

机械气隙mechanicalairgap

指原边发射组件上表面与副边接收设备下表面最短的间距。

3.12

工作气隙operationalairgap

原边发射组件磁场发射线圈上表面与副边接收组件磁场接收线圈下表面之间的距离。

3.13

零点zeropoint

安装原边发射组件的基准点，见图2。

3.14

异物foreignobjects

2

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位于原边发射组件和副边接收组件之间的任何物体，其既不是巡检机器人的一部分，也不是巡

检机器人无线充电系统的一部分。

3.15

系统效率systemefficiency

电能传输从交流（或直流）电源输入到巡检机器人电池（或机器人电气设备）的效率。

注：效率测试点见图1。

4总体要求

4.1一般要求

4.1.1巡检机器人无线充电系统原边设备与副边设备应具有良好的耦合性，从而保证无线充电系统

的安全运行。

4.1.2巡检机器人无线充电系统原边设备，应保证在正常使用时性能稳定，并能最大程度的保证对

使用者以及周边环境安全。

4.2系统原理

图1给出了一种巡检机器人无线充电系统的原理示意图。

工作气隙

原边通信控制副边通信控制

通信机器人用

模块模块电设备

效率测试点1

AC无线电能传输

+-

电源DC

机器人电池

原边功率原边发射副边接收副边功率

组件组件组件组件

效率测试点2

原边设备副边设备

巡检机器人无线电能传输系统

图1巡检机器人无线电能传输系统结构图

4.3测量原则

4.3.1偏移量

图2描述原边发射组件和副边接收组件偏移量示意图，X轴为机器人行驶方向，+X表示车头方向，

Y轴为垂直于行驶方向。

X、Y方向上的偏移量为副边接收组件中心点与零点之间的偏差，其参数说明见表1。

3

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+Y

原边

零点

-X

+X

-Y偏移

副边

尾部头部

-X偏移

-Y

图2原边发射组件、副边接收组件偏移示意图

表1偏移

方向偏移距离/mm坐标轴

行驶方向±xX

行驶方向的横向±yY

4.3.2机械气隙

图3描述原边发射组件和副边接收组件机械气隙示意图，Z轴为高度。机械气隙测量如表2。

+Z

副边接收组件

z机械气隙

原边发射组件

图3工作气隙示意图

表2机械气隙

方向参数值/mm坐标轴

高度方向zZ

4.4副边接收组件的安装

4.4.1安装方式

副边接收组件的安装方式有：

a)轮式机器人底面安装；

b)轮式机器人侧面安装；

4

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c)轨道机器人侧面安装；

d)其它安装方式（机器人顶部安装等）。

4.4.2轮式机器人底面安装

轮式机器人底面安装如图4所示，副边接收组件布置于轮式机器人底部。

轮式机器人

副边接收组件

图4轮式机器人底面安装

4.4.3轮式机器人侧面安装

轮式机器人侧面安装如图5所示，副边接收组件布置于轮式机器人侧面。

轮式机器人

副边接收组件

图5轮式机器人侧面安装

4.4.4轨道式机器人侧面安装

轨道式机器人侧面安装如图6所示，副边接收组件布置于轨道式机器人侧面。

轨道式机器人

副边接收组件

图6轨道式机器人侧面安装

4.5原边发射组件的安装

4.5.1安装方式

原边发射组件的安装方式有：

a)地埋安装；

5

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b)地上安装；

c)壁挂安装；

d)其它安装方式（如机器人顶部上方安装、原边发射组件升降式安装等）。

4.5.2地埋安装

地埋安装如图7所示，原边发射组件完全埋藏于地下。

原边发射组件

路面

图7地埋安装

4.5.3地上安装

地上安装如图8所示，原边发射组件以突出地面一定高度的方式安装。在路面之上的安装高度由

制造商的安装指南给定。

原边发射组件

路面

图8地上安装

4.5.4墙面安装

墙面安装如图9所示，原边发射组件通过安装支架固定到墙面。

墙面

安装支架

原边发射组件

图9墙面安装

4.5.5变电站内设置原则

原边发射组件的变电站内安装位置有：

a)机器人室内安装，当机器人电池电量不足时，自动返回机器人室进行充电；

b)站内重要设备旁，便于机器人能量补充，以适应机器人长时间对重要设备进行持续监测的

需要。

5功能要求

6

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5.1充电功能

机器人进入充电区域后，巡检机器人无线充电系统应具备为机器人电池充电的功能。充电过程

中，若机器人离开充电区域，原边设备应自动切换到待机模式。

5.2通讯功能

巡检机器人无线充电系统应具备对外通讯功能，能够检测5.3所列举的系统参数，并将系统参数

上报给机器人系统。

5.3参数检测功能

巡检机器人无线充电系统应具备参数检测功能，至少应包括：

a)充电电流；

b)充电电压；

c)充电状态；

d)异常状态；

5.4异物检测

巡检机器人无线充电系统应具备异物检测功能，能够识别原边发射组件和副边接收组件之间影

响无线电能传输的异物，常规异物见表3。若检测到异物，则系统发出警告，并停止充电或不启动充

电，系统响应时间＜2s。

表3异物类型

异物类型备注

回形针回形针，长度≤29mm

硬币一圆、五角、一角硬币

螺钉参考尺寸≤M5×10

5.5活体检测

巡检机器人无线充电系统工作过程中，宜具备活体保护功能，若检测到活体，则系统发出警告，

并停止充电或不启动充电。

5.6保护功能

5.6.1异常保护功能

巡检机器人无线充电系统的原边设备、副边设备都应具备异常保护功能，具体要求如下：

a)原边设备应具备电源输入侧的过压保护、欠压报警；

b)原边设备输出回路应具备过压保护、过流保护和空载保护；

c)副边设备应具备过压保护、过流保护、空载保护和短路保护。

5.6.2过温保护功能

巡检机器人无线充电系统应具备设备过温保护功能。

5.6.3防反接保护功能

7

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巡检机器人无线充电系统应具备设备电池反接保护功能。

5.7人机交互功能

巡检机器人无线充电系统应具备人机交互功能，应显示下列信息或状态：

a)系统运行状态指示：待机、充电、异常，当处于异常状态时，宜显示异常状态原因；

b)充电电压、充电电流、已充电量等。

5.8通信要求

原边设备和副边设备之间应具备无线通信能力，通过信令实现无线电能传输过程的控制以及相

关必要信息的交互，确保巡检机器人无线充电系统的安全、可靠运行。

6性能要求

6.1环境条件

工作温度范围：-25℃～+50℃；

工作湿度范围：5%～95%；

海拔高度：2000m以下。

6.2外观结构

巡检机器人无线充电系统应外观整洁，表面有保护涂层或防腐设计；结构坚固，所有紧固件有

防松措施。

6.3电源要求

频率：50Hz±1Hz；

电源电压：AC220V±10％。

6.4偏移范围

原边发射组件和副边接收组件的偏移范围应满足X方向±x≤50mm，Y方向±y≤50mm。

6.5机械气隙

原边发射组件和副边接收组件之间的倾斜角度不应超过15°。

机械气隙z满足10~200mm范围，巡检机器人无线充电系统能正常工作。

6.6工作频率

原边设备和副边设备的工作频率范围应满足80kHz-200kHz。

6.7温升要求

巡检机器人无线充电系统中可接触到的设备最高温升不应超过表4中规定的值。

如下情况可视为可接受：设备表面被偶然接触，若采用适当的警告标签进行清楚的标示且设备

指导书中有适当的警告。

表4设备温升

8

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金属表面非金属表面

位置

℃℃

提拿、携带或持握的把手或旋钮4045

接触但非提拿、携带或持握的把手或旋钮；

4550

接触表面和维护时需要触及的表面

偶尔接触的表面5055

6.8防护要求

巡检机器人无线充电系统外壳的最小IP等级应满足GB/T4208-2017的要求，具体为：

a)室内应用：IP55；

b)室外应用：IP67。

6.9电气绝缘性能

6.9.1绝缘电阻

巡检机器人无线充电系统带电回路与地（金属外壳）之间,施加250V直流电压，绝缘电阻应不

小于10MΩ。

6.9.2介电强度

巡检机器人无线充电系统带电回路与地（金属外壳）之间，应能承受交流500V历时1min的工

频交流电压，不应出现绝缘击穿和闪络现象。

6.10过流保护和短路承受

巡检机器人无线充电系统的过流保护应满足GB/T16895.5—2012的要求，短路保护和承受能力

应满足GB/T7251.1—2013的要求。

6.11电磁兼容要求

6.11.1静电放电抗扰度

应能承受GB/T17626.2中第5章规定的严酷等级为4级的静电放电抗扰度试验。

6.11.2射频电磁场辐射抗扰度

应能承受GB/T17626.3中第5章规定的严酷等级为3级的射频电磁场辐射抗扰度试验。

6.11.3工频磁场抗扰度

应能承受GB/T17626.8中第5章规定的严酷等级为5级的工频磁场抗扰度试验。

6.11.4浪涌（冲击）抗扰度

应能承受GB/T17626.5中第5章规定的严酷等级为4级浪涌（冲击）抗扰度试验。

6.11.5电磁骚扰类（EMI）要求

9

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巡检机器人无线充电系统设备传导骚扰限值应符合GB4824-2019中6.3.1表8所规定的2组A类

设备骚扰电压限值要求，电磁辐射骚扰限值应符合GB4824-2019中6.3.2表10所规定的2组A类设备

的电磁辐射骚扰限值要求。

6.12输出要求

6.12.1稳压精度

原边设备输入电源电压在额定值±15%范围内变化、输出直流电流在0～最大输出电流值范围内

变化时，副边设备输出电压稳压精度不应超过±0.5%。

6.12.2电压纹波系数

原边设备输入电源电压在额定值±15%范围内变化、输出直流电流在0～最大输出电流值范围内

变化时，副边设备输出电压纹波峰值系数不应超过±1%。

6.12.3系统效率

在额定工作点上，无线充电系统效率应不低于85%。系统以额定功率输出时，在垂直方向和水平

方向所有允许偏移条件下，系统效率应不低于82%。

注：本标准效率测试为部件级测试，部件级测试负载为电阻负载。其他功率等级的测试在后续版本中确定。

6.13可靠性

巡检机器人无线充电系统平均无故障时间应大于2000h。

6.14安全性

一般要求包括：

a)危险带电部件应不可被接触。

b)单一故障条件下应实现电击保护措施。

c)对于可以同时使用的连接点，每个连接点应使用独立的保护手段（过流保护和故障电流保

护）。

10

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目次

前言................................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4总体要求..........................................................................3

5功能要求..........................................................................6

6性能要求..........................................................................8

I

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变电站巡检机器人无线充电技术导则

1范围

本文件规定了变电站巡检机器人无线充电的系统组成、不同机器人安装方式、应用场景分类（能

量补充点位布置方式）、基本功能、性能要求等。

本文件适用于变电站巡检机器人无线充电系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用

文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）

适用于本文件。

GB/T4208外壳防护等级（IP代码）

GB4824—2019工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法

GB/T7251.1—2013低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则

GB/T16895.5—2012低压电气装置第4-43部分：安全防护过电流保护

GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验

3术语和定义

3.1

变电站巡检机器人robotforsubstationinspection

由移动平台、任务设备、通讯设备和供电设备等组成，采用遥控或全自主运行模式，用于变电

站设备巡检作业的机器人（简称机器人）。

3.2

原边发射组件primaryemissioncomponents

能量的发射端，与副边接收组件耦合，将电能转化成交变电磁场并定向发射的单元。

3.3

副边接收组件secondaryreceivecomponents

能量的接收端，与原边发射组件耦合，接收交变电磁场并转化成电能的单元。

3.4

原边功率组件primarypowercomponents

将电网的电能转换成原边发射组件所需电能的功率变换单元。

1

DL/TXXXXX—XXXX

3.5

副边功率组件secondarypowercomponents

安装在机器人上，将副边接收组件收到的电能转换成直流电的功率变换单元。

3.6

原边通信控制模块primarycommunicationcontrolmodule

通过信令与副边通信控制模块实现无线电能传输过程的控制以及相关必要信息的交互，并完成

原边设备控制管理功能的模块。

3.7

副边通信控制模块secondarycommunicationcontrolmodule

通过信令与原边通信控制模块实现无线电能传输过程的控制以及相关必要信息的交互，并完成

副边设备控制管理功能的模块。

3.8

原边设备primarydevice

原边侧组件、模块的统称，包含原边功率组件、原边发射组件和通信模块等。

3.9

副边设备secondarydevice

副边侧组件、模块的统称，包含副边功率组件、副边接收组件和通信模块等。

3.10

巡检机器人无线充电系统wirelesschargingsystemforinspectionrobot

由原边设备和副边设备组成，将交流或直流电网（电源）通过无线电能传输技术，为巡检机器

人动力电池提供充电电能，也可为巡检机器人用电设备供电，副边设备搭载在机器人上。

3.11

机械气隙mechanicalairgap

指原边发射组件上表面与副边接收设备下表面最短的间距。

3.12

工作气隙operationalairgap

原边发射组件磁场发射线圈上表面与副边接收组件磁场接收线圈下表面之间的距离。

3.13

零点zeropoint

安装原边发射组件的基准点，见图2。

3.14

异物foreignobjects

2

DL/TXXXXX—XXXX

位于原边发射组件和副边接收组件之间的任何物体，其既不是巡检机器人的一部分，也不是巡

检机器人无线充电系统的一部分。

3.15

系统效率systemefficiency

电能传输从交流（或直流）电源输入到巡检机器人电池（或机器人电气设备）的效率。

注：效率测试点见图1。

4总体要求

4.1一般要求

4.1.1巡检机器人无线充电系统原边设备与副边设备应具有良好的耦合性，从而保证无线充电系统

的安全运行。

4.1.2巡检机器人无线充电系统原边设备，应保证在正常使用时性能稳定，并能最大程度的保证对

使用者以及周边环境安全。

4.2系统原理

图1给出了一种巡检机器人无线充电系统的原理示意图。

工作气隙

原边通信控制副边通信控制

通信机器人用

模块模块电设备

效率测试点1

AC无线电能传输

+-

电源DC

机器人电池

原边功率原边发射副边接收副边功率

组件组件组件组件

效率测试点2

原边设备副边设备

巡检机器人无线电能传输系统

图1巡检机器人无线电能传输系统结构图

4.3测量原则

4.3.1偏移量

图2描述原边发射组件和副边接收组件偏移量示意图，X轴为机器人行驶方向，+X表示车头方向，

Y轴为垂直于行驶方向。

X、Y方向上的偏移量为副边接收组件中心点与零点之间的偏差，其参数说明见表1。

3

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+Y

原边

零点

-X

+X

-Y偏移

副边

尾部头部

-X偏移

-Y

图2原边发射组件、副边接收组件偏移示意图

表1偏移

方向偏移距离/mm坐标轴

行驶方向±xX

行驶方向的横向±yY

4.3.2机械气隙

图3描述原边发射组件和副边接收组件机械气隙示意图，Z轴为高度。机械气隙测量如表2。

+Z

副边接收组件

z机械气隙

原边发射组件

图3工作气隙示意图

表2机械气隙

方向参数值/mm坐标轴

高度方向zZ

4.4副边接收组件的安装

4.4.1安装方式

副边接收组件的安装方式有：

a)轮式机器人底面安装；

b)轮式机器人侧面安装；

4

DL/TXXXXX—XXXX

c)轨道机器人侧面安装；

d)其它安装方式（机器人顶部安装等）。

4.4.2轮式机器人底面安装

轮式机器人底面安装如图4所示，副边接收组件布置于轮式机器人底部。

轮式机器人

副边接收组件

图4轮式机器人底面安装

4.4.3轮式机器人侧面安装

轮式机器人侧面安装如图5所示，副边接收组件布置于轮式机器人侧面。

轮式机器人

副边接收组件

图5轮式机器人侧面安装

4.4.4轨道式机器人侧面安装

轨道式机器人侧面安装如图6所示，副边接收组件布置于轨道式机器人侧面。

轨道式机器人

副边接收组件

图6轨道式机器人侧面安装

4.5原边发射组件的安装

4.5.1安装方式

原边发射组件的安装方式有：

a)地埋安装；

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b)地上安装；

c)壁挂安装；

d)其它安装方式（如机器人顶部上方安装、原边发射组件升降式安装等）。

4.5.2地埋安装

地埋安装如图7所示，原边发射组件完全埋藏于地下。

原边发射组件

路面

图7地埋安装

4.5.3地上安装

地上安装如图8所示，原边发射组件以突出地面一定高度的方式安装。在路面之上的安装高度由

制造商的安装指南给定。

原边发射组件

路面

图8地上安装

4.5.4墙面安装

墙面安装如图9所示，原边发射组件通过安装支架固定到墙面。

墙面

安装支架