高压输电线上除冰机器人的系统设计

针对我国南方地区雪灾中输电线路的破坏情况,提出并设计了一种新型高压输电线除冰机器人,并在机器人的结构设计、行走规划、除冰方式和控制系统等方面做了较详细的设计说明。该机器人具有结构简单、行走稳定、除冰效率高和能耗小等优点。能够较好地完成高压输电线上的除冰任务,有较好的应用前景。     

输电线路除冰机器人障碍视觉检测识别算法

障碍物检测识别是实现输电线路除冰机器人自主除冰作业的关键技术之一.针对220 kV输电线路的结构特点,提出了一种障碍物视觉检测识别算法.算法首先对机器人采集的原始图像进行中值滤波以减少图像噪声并减小障碍物内部的灰度差异;然后利用Otsu算法来确定Canny算子的参数,较好地提取出图像的边缘;最后利用改进的随机Hough变换(RHT)提取出几何图形基元,并施加一定的结构约束,实现了对障碍物的检测识别.在模拟线路上的实验结果表明,该方法能有效地对高压输电线路的导线以及防震锤、绝缘子等障碍物进行检测识别.     

输电线路除冰机器人机构设计与动力学仿真

提出了一种新的输电线路除冰机器人越障的方法,并设计了与该越障方法相适应的机器人机械结构。机器人采用轮臂复合式结构,能在输电线路上连续行走除冰并跨越障碍物。在分析了机器人在上下坡时应该满足的力学要求后,对机器人跨越障碍物进行了运动学和动力学分析,验证了该设计的合理性与可行性。     

高压输电线路除冰机器人的除冰机构设计

回顾了国内外高压输电线路除冰机器人的研究现状。针对不同除冰机器人的结构特点,设计了冲击式、铣削式和碾切式三种除冰机构;给出除冰机构切削力、功率等关键参数的理论计算结果,并设计了相应的除冰实验,验证了除冰机构设计的有效性。     

轻量化高速过障高压巡线除冰机器人研制

针对严寒地带输电线路覆冰厚实的情况,以强力高效除冰、高速过障和轻量化为目标,研制一种适合严寒地带高压输电线除冰机器人。该机器人采用铣削和压除组合方式实现强力、高效除冰,设计柔性侧向轮驱动装置实现机器人稳定运行和高速过障,通过对除冰机器人进行动力学分析实现结构优化和轻量化。并论述该除冰机器人的工作原理、机械结构、动力系统和控制系统,样机运行结果验证了设计的正确性。     

气动式除冰机器人及其运动学分析

针对传统输电线路除冰方法效率低和安全性差的问题,提出了一种气动式输电线路除冰机器人。该机器人采用三臂对称结构,能够在输电线路上高效除冰并越障行走。在此基础上,采用齐次坐标变换法进行机器人的运动学分析,包括机器人运动学正、逆方向的求解,建立了机器人在越障过程中手臂位姿与各关节变量之间的关系,并在ADAMS环境下对机器人跨越悬垂线夹过程进行运动学仿真。仿真结果和线路运行试验验证了机器人越障的可行性。     

除冰机器人仿生双臂交越避障结构及其分析

针对高压输电线路在覆冰导线除冰效率较低且稳定性差的难题,根据灵长类悬臂运动仿生学原理设计了一种新型除冰机器人双臂交越避障结构,主要包括驱动臂、驱动轮、驱动电动机及主控箱等。其中驱动臂包括驱动轮机构、旋转关节以及升降关节;驱动轮机构包括行走轮和除冰轮等,分别用于机器人的前进和除冰。整个驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上,驱动轮机构下端通过旋转关节和升降关节相互联接。通过分析阐明了双臂结构交越避障原理,并利用科学软件对结构驱动模型进行仿真。结果表明,该除冰机器人的仿生双臂交越避障结构能有效提高机器人除冰过程中运行稳定性,极大地提高除冰效率。     

输电线路除冰机器人关键技术综述

输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行,与传统除冰方法相比,采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势.作为一个新兴的研究领域,国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结.回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状,详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计;复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航;无损伤高效除冰机构;野外大范围长时间工作的持续动力供给;远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作;恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题.给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议.     

公园小道多功能除冰车的设计研究

针对北方冬季对公园道路的需求问题,基于热水射流与铣削技术研制了一款专用于公园小道的多功能除冰设备。介绍该除冰设备的结构与工作原理,运用软件进行了相关建模仿真,并对该除冰设备的功率进行了相关的匹配性研究。该除冰设备具有除雪、除冰,越障保护等多种功能,具有绿色环保、效率高、性价比高、社会经济效益好等优点,具有一定的市场前景。     

高压输电线路覆冰远程监控系统研究

高压输电线路覆冰是影响供电安全的重要因素,我国是冰灾事故频发的国家,线路冰灾事故居世界前列。针对高压输电线路覆冰问题,进行了输电线路覆冰远程监控系统研究,构建了由数据采集模块、无线传输模块、智能决策模块、除冰机器人模块组成的输电线路覆冰远程监控系统。数据采集模块选用WS600-UMB集成传感器采集现场环境信息;无线传输模块由MC35i GPRS模块、GPRS/CDMA网络和Internet网络构成除冰现场与智能监控中心的信息通路;智能决策模块根据所构建的高压输电线路覆冰厚度预测模型,通过Visual C++与ANSYS联合编程,基于APDL参数化线路覆冰算法,实现实时的覆冰预警与除冰控制;除冰机器人选用PIC16F877A单片机作为主控芯片,AT24C16存储芯片作为扩展存储芯片实现除冰机器人的控制功能,利用凸轮机构实现除冰机器人的越障功能。该系统可实现高压输电线路覆冰的实时监测与自动维护,对于减轻巡视人员的劳动强度,提高线路安全运行水平有重要意义。     

电力电缆分布式测温系统取能电源研究

供能电源一直是电力电缆和输电线路在线监测系统亟待解决的关键问题.分析了现有供能电源存在的不足,设计了一种电力电缆分布式测温系统的取能电源.该电源根据电磁感应原理,利用带气隙的线圈从高压电缆感应取能,并通过电源管理单元和充电管理单元,将电缆电流转变为稳定的输出电压,为分布式测温系统供能.基于此,通过理论分析和软件仿真,实现对取能线圈结构参数最优匹配,满足实际线路需要;通过电源管理单元和充电管理单元,有效解决了电源续航能力和输出电压稳定性问题.实验结果表明,该取能电源能够为电力电缆分布式测温系统提供足够的能量,满足可靠性要求.     

基于Matlab的变频器输出RLC dv/dt滤波器仿真

针对工业变频器驱动感应电机采用长电缆时会产生电压反射的现象,导致感应电机端过电压和高频阻尼振荡的发生,使电机绝缘加速老化,最终造成绝缘击穿等事故的问题,研究了将传输线理论结合电机系统模型分析应用到RLC dv/dt滤波器的详细设计中。首先通过分析长电缆传输时,变频器PWM输出脉冲对电机侧电压的影响,建立了"传输线—滤波器"一体化系统模型,并进行了具体的计算,得出了二阶RLC dv/dt滤波器的基本设计方法,推导出了相应公式以及电缆长度、电缆特性参数、电压反射系数等对滤波器参数的影响,最后用Matlab进行了仿真,并对按照该方法设计的产品进行了模拟实际工况试验测试,将仿真结果与试验数据进行了比较,两者基本吻合。研究结果表明,针对变频器输出dv/dt滤波器的设计,采用该方法具有可行性、有效性和高准确性。     

弹性波在高压输电线中的传播特性

采用压电陶瓷设计了一种适用于高压输电线结构健康监测的传感器,分析了该传感器在输电线表面激励弹性波,得到了弹性波在输电线中的传播特性。利用Gabor小波变换计算传感信号到达时间的原理,试验得到了弹性波在输电线中传播的群速度频散曲线。结果表明,在低频段(低于30kHz)时,弹性波在输电线中的传播模态比较简单,适合用于结构健康监测。通过弹性波在输电线中的衰减试验,得到了信号峰值随传播距离的衰减曲线以及激励信号频率与信号峰值之间的关系曲线,得到弹性波在输电线中按照指数规律衰减。     

基于LabVIEW的电缆故障行波在线监测系统

针对埋地电缆敷设复杂,发生事故率高的情况,提出了使用LabVIEW和数据采集卡,不间断采集电缆线路上的电压、电流等参数,监视输电线路运行状况,并通过TCP节点,构建了一个实时性较好的监测系统.该监控系统通过装在现场的霍尔传感器获取电缆的电压电流信号,由数据采集卡对故障电流行波进行高速采样和存储控制,利用具有图形化的编程语言设计上位机监控界面,实现了故障电流的在线监测.试验结果表明:该系统能够准确地记录故障电流波形、幅值,为故障类型分析和定位提供了重要数据.     

基于Freeman改进准则的输电线断股识别

为了解决输电线断股故障识别问题,将图像处理识别技术应用到电力系统故障检测中,在Freeman检测直线准则的基础上进行了改进,提出了一种简单高效的检测输电线断股故障的算法。该算法根据输电线端点特征识别出端点,并通过端点对输电线图像进行水平校正,再根据输电线断股故障的特征提出用Freeman链码标记异常处的一些相关的点,计算这些点与输电线边缘之间的垂直距离,以此距离来判断输电线是否存在断股故障。理论分析和实验结果证明,该算法可行、有效、识别率高。     

管道机器人智能电缆绞盘研究

设计开发了一种以AVR单片机为核心的智能电缆绞盘系统.包括系统的机械结构和软件结构,机械结构实现了收线盘上不同层面电缆线的有序缠绕,排线整齐.软件设计实现了C语言环境下基于AVR单片机控制绞盘电动机的恒转矩输出、绞盘下位机与控制箱上位机的串行通信.绞盘收线系统可以保障电缆线一直处于恒张力状态,实现管道机器人在管道内自由移动.实验表明智能电缆绞盘系统运行稳定、可靠性高.     

埋地电缆对金属管道电磁干扰的耦合计算

由于路面上可用的输电走廊资源日趋减少,电能输送渠道逐渐向埋地电缆倾斜。埋地电缆与输油输气管道往往共用走廊,交流电磁场会在管道上产生纵向感应电压。该电压可能损坏金属管道,甚至威胁作业人员的生命安全。为了研究埋地电缆对金属管道电磁干扰的特点,本文建立了埋地电缆与管道耦合模型,讨论了不同因素对感应电压和纵向电流影响规律。仿真结果表明:埋地电缆对金属管道的电磁干扰随着并行间距的增加逐渐减小,最终趋于稳定;随着并行长度的增加,埋地电缆对金属管道的电磁干扰呈现缓慢增大,最终趋于稳定。     

基于分布式光纤振动传感原理的电力电缆故障定位技术研究

研究一种基于分布式光纤振动传感原理和电缆局部放电原理的电力电缆故障定位技术.通过在电缆上施加高压脉冲,使得电缆上有故障的位置产生局部放电,从而产生振动信号.并将放电脉冲信号同步传输给分布式光纤振动监测系统.通过分布式光纤振动传感技术来探测电缆沿线放电产生的振动信号,并对振动信号进行定位.将该故障定位技术应用于电力电缆沿线上监测电缆故障的状态分布,并进行试验验证.实验结果表明,该系统可实现监测多回路30 km电缆线路的故障分布状况,并对故障点进行准确定位.     

一种提高LVDS可靠性通信方法的研究

为保证远程测试系统中基于低振幅差分信号技术(low voltage differential signaling,LVDS)串行数据传输的可靠性与准确性,提出了一种(7,4)线性分组码.该方法以牺牲一定有效带宽为代价,通过对线上传输的有效数据增加监督码元极大地降低了数据传输的误码率,提高了数据传输的可靠性.采用驱动器CLC001和自适应均衡器CLC012补偿信号在长线传输中的衰减,提高了信号的完整性,保证了数据传输的可靠性.经仿真验证,在总长为100 m的屏蔽双绞线上,该系统以240 Mbit/s的码率实现了串行数据的零误码率传输.