基于移动机载平台的输电线绝缘子激光 除冰机构设计

为了解决冬季严寒时期对输电线路及其金具的除冰作业任务,综合分析现有的除冰技术,本文提出一 种基于激光技术的新型输电线路除冰方法,设计了能够在地面行走并搭载激光除冰器的激光除冰装备的基本构 型和虚拟样机模型,通过合理的作业运动规划,利用激光头的旋转和俯仰运动对输电覆冰处定点激光照射使覆 冰脱落,和常规除冰作业方式相比,该除冰装备移动平台采用四轮行走模式能够灵活移动,同时激光可以实现 无接触式的除冰作业,再配合激光头的多自由度运动对覆冰处实现无盲区除冰,其作业效率和作业可靠性得到 一定保证,该研究对于输电线路智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。     

基于Android端的电力GIS巡检机器人控制系统设计

Android系统是现在使用最多的移动操作系统,能够弥补传统基于PC端的工业控制的诸多缺陷,基于此, 本文面向电力系统GIS设备检修任务提出一种基于Android端的GIS巡检机器人新型控制系统,设计机器人的硬件控 制系统,开发Android软件人机交互平台,在Android移动设备上实现机器人的远程控制。同时,对所设计的GIS巡 检机器人控制系统进行调试与结果分析。实验测试结果验证了基于Android端的机器人控制系统能够满足电力系统 GIS设备的巡检作业需求。最后,通过硬件系统、软件系统、机械系统集成设计开发出电力GIS巡检机器人物理样 机,相比传统的基于PC端的机器人控制系统,基于Android端的机器人控制系统工程实用性更强、通用性更好,便 于二次开发,具有较强的推广和应用价值。     

超高压输电线悬垂绝缘子串激光除冰机器人构型设计研究

绝缘子是超高压输电线路上的重要装备,由于长期服役于高空、高压恶劣作业环境,以及冬季极端低温环境下会造成的绝缘子串覆冰不仅增大了绝缘子串的重量,而且还会影响绝缘子的电气绝缘性能,特别是绝缘子串上片与片之间所形成的冰凌会直接导致绝缘子片间短路,因此,去除超高压输电线路绝缘子串间的冰凌是保证输电线路正常运行的一项常规作业任务.提出了一种基于激光技术的绝缘子新型除冰机构及除冰方法,设计了激光除冰机器人的基本机械构型,通过无人机的复合,搭载激光装备实现绝缘子串冰凌去除作业,提出了相应的激光除冰作业运动规划,相比传统机械除冰、热融冰等方法,激光除冰作业是一种非接触式的除冰方法,其作业效率高,更适用于远距离除冰,对于超高压多分裂输电线路所处的野外复杂作业环境具有更强的实用性.最后,通过激光装备的2自由度偏转角的测试实验和不同作业方式效率及性能对比测试实验,验证了所设计的激光除冰机构能够无盲区地实现绝缘子串除冰作业,同时输电线路激光除冰的可行性最高,激光除冰机器人虚拟样机系统的研究对于绝缘子激光除冰机器人物理样机开发及其实用化研究具有重要理论意义与实际应用价值.     

10kV配电网带电作业机器人及其作业臂绝缘分析

随着我国电力系统的不断发展,用户对于用电的要求越来越高,配电网作为电力系统末端,必须保证其稳定可靠的运行.为实现不停电检修10kV配电网线路,满足各种复杂情况下的带电作业需求,本文设计一种可快速更换作业臂的带电作业机器人,介绍其整体结构设计,并详细描述带电作业机器人整体的绝缘设备,包括绝缘斗、无线传输台及作业臂.为验证机器人作业臂的绝缘性能,通过ATP-EMTP仿真软件,建立10kV配电网线路模型,仿真计算带电作业机器人在线路正常运行情况下,添加绝缘段与未添加绝缘段时作业臂上的电压与泄漏电流大小.结果表明,在未添加绝缘段时,作业臂上的电压及泄漏电流会对作业人员安全造成威胁;添加1cm尼龙材料绝缘段后,作业臂上电压为0.4μV,泄漏电流为0.4μA,远小于带电作业的安全规定限值.     

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。     

同塔多回线路非全相运行谐振特性研究

带并联电抗器的同塔多回输电线路,在线路故障引起的非全相运行期间,由于并联电抗器和线路电容间可能构成串联回路,若参数匹配将发生串联谐振引起高幅值长时间的谐振过电压,需对带并联电抗器的同塔多回输电线路谐振问题进行研究分析。建立了同塔多回输电线路耦合模型,变换得到各故障状态非全相运行期间的等效阻抗模型,并推导出线路各非全相运行状态下的谐振频率计算表达式,通过频率扫描验证理论分析的正确性。为更直观的反应并联电抗器与同塔多回输电线路谐振的关系,作出并联电抗器补偿度和中性点小电抗的谐振关系曲线,结合中性点小电抗的取值要求,对不同回数的线路谐振特性进行比较分析。研究结果对同塔多回输电线路并联电抗器的谐振规律研究有参考价值。     

高压双分裂输电线路四轮机器人动力学 建模与仿真研究

电力机器人服役于超高压强电磁特种作业环境下,机器人动力学模型是机器人机械结构设计、电气系统设计及控制器设计的关键,且动力学模型的精确度和复杂度直接影响机器人控制性能和机器人的运行速度。针对高压双分裂输电线路四轮移动带电作业机器人常规动力学建模方法计算量大、复杂、不利于机器人机构和控制器设计的问题,提出了一种基于分层递推结构的机器人动力学建模方法。通过分解作业过程中机械臂的运动,利用拉格朗日动力学建模方法对机器人的机械臂基本动作进行了动力学建模,得到了机械臂基本动作的统一动力学模型,通过递推得出了四轮移动机器人的完整动力学模型,最后,通过机器人作业现场获取的关节电机实时数据,在MATLAB软件中进行仿真实验,结果验证了本文机器人动力学模型的正确性,为机器人物理样机开发、控制器和关节驱动机构的设计与选型提供了理论依据。