绝缘子串激光除冰机器人人机交互控制系统设计

冬季严寒气候输电线路绝缘子串覆冰严重影响绝缘子的绝缘性能,特别是绝缘子间形成的冰凌更是会造成绝缘子片间短路事故的发生,利用激光进行绝缘子除冰作业是电力运维管理新思路和新方法的有益探索,其具有除冰效果好、对线路无损伤、能源利用清洁高效等显著优点。除冰机器人控制系统是完成除冰作业的关键,传统的激光除冰机器人,激光器和搭载装备相互独立,控制分散,难以做到二者协同控制。基于此,本文充分分析搭载装备和激光器在绝缘子除冰作业中各自的功能,针对完整的激光除冰作业任务提出了无人机-激光器的复合式和集成式控制系统解决方案,并设计了操控简单、界面友好的人机交互协同控制界面,实现了同一控制平台上对搭载装备无人机和激光器的双重控制功能,从而有利于提升除冰作业效率和作业可靠性,同时该集成式控制方法具有较强的推广性,其对于多系统分散控制的集成化具有重要的参考价值。     

高压输电线路覆冰清除爆破参数研究

针对高压输电线路覆冰严重威胁到国家电网稳定正常运行的问题,对高压输电线路覆冰爆破除冰进行了研究.应用LS-DYNA计算最优控爆参数,确定输电线路覆冰最佳装药量、以及装药与输电线路最优间隔值,并通过缩比爆破除冰实验验证了仿真计算结果.结果表明,有效覆冰参数,以及高压输电线与覆冰表面摩擦系数的确定为爆破除冰控爆参数的计算提供了有力保证;通过高速相机全程拍摄可知,缩比爆破除冰实验研究获得了较好的除冰效果,表明高压输电线路覆冰爆破除冰控爆参数具有可靠性及可行性,可为高压输电线路爆破除冰方案设计提供依据.     

高压输电线路覆冰问题研究

介绍了高压输电线路覆冰的形成机理、覆冰的种类及影响覆冰的因素,分析了输电线路冰害事故的成因,论述了线路覆冰所造成的主要危害,介绍了融冰技术的研究现状以及防冰除冰的主要方法,并对该项技术的应用前景进行了展望.     

输电线路机械除冰作业过程中抑制脱冰跳跃方法的研究

机械除冰作业时输电线路因外力冲击作用和覆冰突然脱落而发生大幅振动,会对线路结构产生潜在危害,从而阻碍了机械除冰技术的推广。为抑制机械除冰时电线的脱冰跳跃,通过分别采用绝缘绳或绝缘杆约束电线,分别保持约束点固定或可移动,及改变约束点位置等共组合产生了16种抑制方案;以某输电线路机械除冰试验为例,通过有限元仿真,研究了各种方案对机械除冰过程中除冰率、电线跳跃高度和最大张力的影响。结果表明,当采用绝缘绳施加在档距中点并固定约束点上跳位移的方案时,对抑制机械除冰中电线脱冰跳跃的综合效果最好,在工程中应优先选用。     

输电线除冰机器人机械结构设计与运动特性分析

针对四分裂输电线路除冰作业任务,提出了一种能够适应多分裂输电线路行走和作业的四轮移动机器人机构构型及其末端工具,通过拉格朗日法推导并建立机械臂的动力学模型,基于该动力学模型在ADAMS中对机器人的动力学特性进行仿真研究,结果表明,本文所提出的机器人机构能够完成四分裂除冰作业,同时机器人各关节的运动满足作业过程中驱动力矩的要求,避免了机器人关节力矩驱动力不足和驱动力过大等造成的机器人系统作业故障和作业失败的发生,最后,通过实验验证了本文所提出机械构型和动力学模型的工程实用性。通过本文的研究,对于输电线路移动机器人机械结构参数优化和电气控制参数优化具有双重重要的理论意义和实际应用价值。     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20 mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.     

考虑时变气象参数的输电导线覆冰数值仿真

近年来输电线路覆冰灾害频发,给电网运行带来了极大威胁。现有研究大多未考虑时变气象条件对导线覆冰所产生的影响。为对线覆冰增长情况进行有效预测,给输电线路融冰除冰和舞动预警提供重要参考。本文基于导线覆冰机理和欧拉气液两相流模型,提出了考虑时变气象参数时变影响下的输电线路导线覆冰数值仿真方法。在此基础上建立了基于FLUENT和FENSAP-ICE软件的导线覆冰增长数值模拟框架,利用三维仿真模型,研究了温度、风速、空气中的液态水含量、水滴中值体积直径等时变气象参数和导线直径等因素对输电线路导线覆冰质量及覆冰形状的影响,结果表明导线覆冰形状受风速、过冷却水滴中值体积直径、空气中的液态含水量和导线直径影响较大,受温度影响较小。最终利用真实输电线路现场覆冰监测数据以及相应的气象数据对仿真计算方法的有效性进行了验证。预测结果与输电线路覆冰监测结果吻合度较好,考虑时变气象参数的方法比不考虑时变参数的方法更能有效地预测导线实时覆冰形状和质量,表明本文提出的导线覆冰仿真方法具有较好的精度。     

基于微地形的输电线路覆冰等级判别方法

微地形影响输电线路的覆冰程度,根据典型微地形因子对导线覆冰的影响程度及排序情况,提出一种基于微地形的输电线路覆冰等级判别新方法;建立基于微地形的输电线路覆冰等级判别模型及覆冰对比度模型,定量揭示微地形因子与线路覆冰的关系．现场数据统计分析和实例验证结果表明：该方法不仅能定量判别输电线路的覆冰等级,而且能区分同等级覆冰的电力线路覆冰程度,为输电线路的抗冰和防冰提供了理论依据．     

基于ZigBee技术的输电线路覆冰在线监测系统设计

为准确监测输电线路覆冰状态,降低系统功耗,克服仅靠等值覆冰厚度判断覆冰状态的不足,提出了一种基于ZigBee技术的输电线路覆冰在线监测系统设计方法.经试验测试:系统功能完整,性能稳定可靠,能够可视化显示覆冰的变化趋势,且对覆冰状态的评估结果准确.     

基于改进粒子算法优化NRBF神经网络的覆冰厚度预测模型

冰冻灾害下覆冰易于造成断线倒塔等电力事故,提出一种基于改进粒子群算法优化NRBF神经网络的覆冰厚度预测模型.通过改进粒子群算法,优化最近邻聚类算法的聚类半径,确定NRBF神经网络隐含层节点个数,并运用优化后的神经网络对覆冰厚度进行预测.以2006年湖南电网220kV黔平线路的覆冰数据为例,分析验证了该模型的合理性,为输电线路防冰、除冰提供理论依据.     

基于模糊PID算法的输电线路除冰机器人智能控制系统设计

输电线路覆冰会引起断线、跳闸以及电网通信中断等事故。人工除冰的作业劳动强度大、效率低，且危险度较高，除冰机器人的应用越来越广泛。为有效提升除冰机器人控制误差，优化机器人越障能力，应用模糊PID算法设计新的输电线路除冰机器人智能控制系统。系统硬件由数据采集模块和控制模块组成，采集模块选用型号为BD73-DAQ970A的数据采集器，利用数据扫描得到相关信息，控制模块选用型号为RW-C901-00-08-HL-T的PID控制器。利用模糊PID算法计算越障参数和规则参数，通过选取偏差参数调节安全系数，根据控制参数结合控制系统软件，调节机器人的控制指令参数，将控制参数全部转移至调节空间中执行集中控制操作，实现对除冰机器人的智能控制。实验结果表明，将模糊PID算法应用在输电线路除冰机器人智能控制上可以更好地实现越障。与传统控制方法相比，所设计系统的控制误差更低，除冰效果较为理想。     

高压输电线路模块可重构移动作业机器人的设计及实现

在智能巡检机器人技术基础上,通过对作业环境的综合分析,针对高压输电线路的金具安装与拆卸、破损导线修补、导/地线除冰和线路巡检等检修维护作业任务,提出了面向多作业任务的模块可重构移动作业机器人的机构构型,通过对构型的分析与综合,对移动作业机器人进行了单元模块的划分并提出了可重构的解决方案.其中,单元模块包括移动机器人载体平台单元、作业机械臂单元、末端执行器单元及其连接单元等类型,面向不同作业任务的机器人均由这4类模块构成.设计了各单元模块,按照前述可重构方案给出了各面向具体作业任务的移动作业机器人虚拟样机及其运动规划仿真.研制了单元模块,分别给出了面向线路巡检和面向线路除冰作业的移动作业机器人应用例,模块划分以及重构方案正确可行.     

基于实时图像及灰色预测的输电线覆冰灾害预警

输电线路覆冰会严重危害电力系统的安全运行.为了得到相对可靠的覆冰厚度动态预测,设计了一种输电线路覆冰厚度在线监测系统,利用图像法及灰色预测模型实时监测输电线路的覆冰厚度.该监测系统利用在线监测实时更新数据的优势,基于较少的数据样本,采用灰色预测模型进行下一时刻覆冰厚度的预测,并利用补偿法实时修改当前参数,以应对覆冰增长产生突变的情况.最后,采用Matlab编程绘制了输电线路覆冰厚度的预测曲线,同时,在实验室条件下模拟了输电线路的覆冰过程,利用设计的监测系统预测覆冰厚度,验证了基于实时图像及灰色预测法的输电线路覆冰预警系统的准确性和实用性.     

基于OpenCV的图像处理在输电线路覆冰检测中的应用

提出了一种基于OpenCV的图像处理技术的输电线路覆冰检测系统.首先对覆冰图像进行预处理,提取出线路覆冰前和覆冰后的轮廓,运用鼠标点击事件测出两端长度,最终计算出覆冰厚度.     

固原市六盘山地区输电线路设计覆冰厚度研究

通过对六盘山—原州330 k V输电线路走廊内覆冰厚度进行调查研究,并根据六盘山气象站的覆冰观测结果,探讨了电力线路覆冰厚度在空气湿度、风速、植被、山脉走向、线径及导线架空高度等相同的情况下与海拔之间的规律,对该地区的输电线路设计覆冰提出建议.     

基于光纤传感的输电线路覆冰监测技术应用评述

输电线路覆冰监测能有效地评估覆冰情况，预警覆冰事故，减少覆冰造成的危害，有利于电力系统安全稳定运行。在介绍传统在线覆冰监测技术的基础上着重综述了光纤传感技术在输电线路覆冰监测中的应用，分析了准分布式光纤传感(光纤光栅)、基于拉曼散射的分布式光纤传感和基于布里渊散射的分布式光纤传感(布里渊时域分析技术和布里渊时域反射技术)的监测方法的原理及优缺点。分布式光纤传感技术集传感与信息传输为一体，无需再敷设传感器，可以监测整条线路的覆冰状态，其中布里渊光时域分析技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA)可以进行更长距离、更大范围的监测，在输电线路在线监测中的优势更为明显。最后指出了基于分布式光纤传感技术监测覆冰的关键问题并进行了展望。     

基于实时应力的输电线路覆冰故障率模型

实时应力越限是输电线路覆冰故障的本质原因,提出一种基于实时应力的输电线路覆冰故障率模型。在现有力学分析过程的基础上引入实时应力计算,搭建悬挂点等高和不等高的实时应力数学模型;在温度、风速、覆冰厚度实时变化的情况下,基于实时应力计算出输电线路覆冰故障率,并与常规方法计算结果进行比较,计算结果表明:该模型计算结果更为准确。     

高压输电塔线体系覆冰的研究现状与展望

高压输电线路覆冰是一种严重的自然灾害,覆冰断线冲击和振荡会引起倒塔,导致供电线路瘫痪,造成巨大经济损失.研究覆冰情况下的输电塔承载力具有重要的工程和社会意义.在查阅大量文献的基础上,总结了国内外线路覆冰的研究现状,归纳了覆冰的分类,讨论了输电塔架结构的分析模型,阐述了研究高压输电线路覆冰的必要性,指出了现阶段研究中存在...     

高压输电塔线体系覆冰的研究现状与展望

高压输电线路覆冰是一种严重的自然灾害，覆冰断线冲击和振荡会引起倒塔，导致供电线路瘫痪，造成巨大经济损失。研究覆冰情况下的输电塔承载力具有重要的工程和社会意义。在查阅大量文献的基础上，总结了国内外线路覆冰的研究现状，归纳了覆冰的分类，讨论了输电塔架结构的分析模型，阐述了研究高压输电线路覆冰的必要性，指出了现阶段研究中存在...     

基于在线监测信息的架空输电线路覆冰故障率计算

量化冰雪灾害对输电线路的影响,构建线路覆冰故障率模型对于冰灾条件下架空输电线路的安全运行具有重要意义.针对覆冰在线监测终端实时监测数据的特点和局限,提出了一种基于覆冰导线悬点轴向应力计算架空输电线路最大应力的方法,并建立了相应的覆冰故障概率计算模型.结合某单位耐张塔覆冰在线监测终端的运行数据,采用本模型计算的故障率与监测终端记录的微气象和覆冰比值进行了比较,二者变化趋势吻合度较高,证明了所述模型的准确性.