输电导线融冰体系脱冰振动数学模型及振动试验

针对输电导线直流融冰短接操控系统融冰作业时，覆冰脱落引起悬臂组合机构产生位移和应力变化，进而导致结构失稳、动触头脱出及绝缘破坏等事故，开展脱冰振动特性分析及试验研究。首先，利用拉格朗日方程并结合假设模态法，考虑不同脱冰工况、参数属性及振动方向、结构内部耦合关系等因素，建立了融冰体系悬臂组合机构脱冰振动数学模型，并利用Matlab软件采用改进欧拉法对数学模型进行求解；其次，建立融冰体系有限元模型开展仿真分析，数学模型求解结果与同工况条件下有限元仿真分析结果比对，发现悬臂组合机构位移及应力最大相对误差分别为5.89%和4.62%;验证了建立数学模型时所作假设的合理性及数学模型的准确性；最后，在融冰体系上安装振动在线监测装置，开展融冰体系脱冰振动试验测试，进一步验证了数学模型的准确性。     

覆冰输电线路塔线体系的脱冰振动

云南省某 500 kV交流输电线路位于滇东北,在高海拔、重覆冰等恶劣条件下,存在严重的覆冰输电线脱冰振动问题。本文以该输电线路为例建立了考虑输电塔线体系偶联作用的有限元模型,并利用修改密度法进行了脱冰振动分析。分析表明,由于塔体吸收了振动能量,塔线体系的最大脱冰张力和位移均比线体系小,塔体还将将一部分能量传递给了没有脱冰的导线和地线,引起其相应的震动。根据振型特点确定的半跨脱冰会增大导线的振动位移,而对张力影响不大。     

多跨覆冰输电线路脱冰振动分析

多跨输电导线系统包含绝缘子、导地线等部分,在脱冰和风荷载作用下的机制和现象均与单跨不同。本文基于大型通用有限元软件ANSYS,建立了多跨覆冰输电线路的振动分析模型。对多跨覆冰输电线路的振动分析表明,从一跨增加到五跨,脱冰跨的跨中位移跳跃幅值随着跨数的增加而增加。耐直耐工况中耐张绝缘子的轴力幅值最大,但是脱冰后的绝缘子轴力也是随跨度增大而变大。悬垂绝缘子的轴力幅值随跨度增加而减小,但是脱冰后的轴力随跨度增大而增大。脱冰跨导线的张力也是在耐直耐工况中幅值最大,然而耐直直直直耐工况中脱冰后最大。边跨导线张力随跨数增加而降低。     

双目立体视觉测量系统的研究与实现

根据双目视觉原理,介绍了双目立体视觉测量系统的组成,对系统涉及的关键技术进行了有关的探讨和研究.利用VC 6.0与HALCON软件开发平台结合相关硬件设备,实现了双目立体视觉测量系统.系统各模块经过试验测试和验证,能够对空间物体的三维位置坐标进行高精度的测量,满足对物体三维测量要求.     

高压输电导线非线性振动分析

为研究高压输电线路导线由几何非线性引起的非线性振动特点,采用扩展的Hamilton原理建立水平悬垂输电导线的三维运动方程,并将其约化为二维振动方程,应用Galerkin方法对其进行模态截断,得到有限自由度的离散运动方程,然后使用四阶的Runge-Kutta方法对离散方程进行数值求解,得到了导线在简谐激励作用时的面内响应和面外响应.数值分析结果表明:当考虑由垂度引起的几何非线性因素时,输电导线不仅会发生主共振,还会发生次谐波共振和超谐波共振,且面外振动与面内振动之间由于发生密频内共振致使输电导线在实际振动中发生能量传递,引起非直接受激的面内产生大幅振动,同时非线性振动也会对线路振动产生调频作用.     

分裂导线不同步脱冰动力响应研究

输电线路覆冰脱落会引起导地线大幅振动,对线路结构产生潜在的危害,在分裂导线中更容易发生子导线不同步脱冰的现象。首先开展了单导线脱冰试验,验证了输电线路有限元建模及覆冰载荷模拟方法的有效性。随后利用相同的方法建立了六分裂导线-间隔棒体系的有限元模型,研究了分裂导线在不同步脱冰时各子导线的脱冰跳跃高度、导线张力和导线束扭转角的影响因素及变化规律。结果发现:部分未脱冰子导线的最大动态张力超过了导线全覆冰时的静张力,在分裂导线脱冰跳跃研究过程中应重点关注。     

输电线路多分裂导线脱冰动力响应分析

为探究输电线路在脱冰工况下的动力响应状态并对现有的脱冰跳跃经验公式进行改进,运用有限元软件ABAQUS建立四分裂导线有限元模型;基于隐式动力学方法对输电线路脱冰动力响应进行有限元分析,并将分析结果与经验公式计算结果进行对比,对现有的经验公式进行评价和改进,探究部分子导线单独脱冰对输电线路脱冰动力响应的影响,以找出子导线脱冰的最不利工况。研究结果表明:当导线覆冰厚度较小时,导线悬挂点处的支反力随脱冰率单调增加;而当导线覆冰厚度较大时,支反力随脱冰率先增加后减小;在脱冰跳跃经验公式中引入脱冰率作为参数可以提高计算公式的准确性;当部分子导线单独脱冰时,下部子导线脱冰会增加分裂导线发生翻转的风险,从而增加导线磨损和断股的概率。     

基于双目视觉跟踪的三维拼接技术

为了扩大三维面形测量的视场,提出了基于双目视觉跟踪的三维拼接技术。采用了两套双目测量系统,一个为全局的跟踪系统,一个为测量系统。在测量系统上固定一个7×7棋格靶标作为中介,将每次测量系统测得的物体三维点坐标转换到统一的全局坐标系下完成拼接。测量系统采用的是投影格雷码结构光加上双目视觉原理的方法获得物体三维点坐标,实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

特高压输电导线的X波段电磁散射特性

为阐明特高压输电导线对X波段高分辨率合成孔径雷达卫星信号的电磁散射特性,首先分析了特高压输电导线的几何结构特征和材质,并基于悬链线方程建立导线的物理模型. 然后分析了特高压输电导线的X波段电磁散射特性,其中通过求解圆柱坐标系下的Helmholtz方程获得特高压输电导线的二维绕射系数,并利用增量长度绕射系数方法获得输电导线的三维绕射系数和三维雷达横截面积. 最后针对不同极化模式和不同导线直径,将特高压输电导线雷达横截面积（RCS）的理论计算结果与微波暗室测量结果进行对比分析. 结果表明:垂直-垂直和水平-水平极化模式下,不同直径特高压输电导线RCS理论计算结果与实际测量结果之间的最大平均相对误差为8.1%,初步验证了所提出的特高压输电导线X波段电磁散射特性分析方法的正确性.     

架空输电线路脱冰跳跃模拟试验研究

为了分析架空输电线在覆冰脱落各种工况下的跳跃位移,寻求合理的脱冰方式,设计了覆冰模拟系统、覆冰脱落控制系统和位移测试系统,在临汾电力学校的实际线路上对单档导线进行了7种不同的覆冰脱落工况模拟实验,得到了各种工况下的脱冰跳跃位移,并进行了有限元模拟.结果表明:为了使脱冰跳跃位移最小,对于单档导线应遵循先两端脱冰后中部脱冰的顺序,这与有限元模拟结果的规律一致.     

基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。     

面向配电系统的带电抢修作业机器人

面向电力行业应急救援和安全抢修作业装备发展的需求,设计了一种配电系统带电抢修作业机器人,并对其机械结构与控制系统进行了介绍。提出一种基于液压伺服驱动的6自由度机械臂的系统解决方案,通过运动学、动力学和有限元分析优化了部件结构和动力学性能,使其有效负载能力达到最大。针对作业过程中机器人本体与导线发生碰撞等引起的震荡问题,使用非对称控制方法,建立了机械臂的柔顺控制模型,降低了震荡的影响。将整体单目视觉的静态测量与双目手眼视觉系统的动态测量相结合,设计了复杂环境下目标点的高精度动态定位系统,实现了机械臂的局部自主路径规划与运动控制。通过实验验证了所开发的带电抢修作业机器人在10 kV以下配电线路应用的有效性和可行性。     

基于双目视觉的L型板几何参数测量研究

机器视觉在智能制造领域应用越来越广．文章提出一种基于双目视觉模型对L型板几何参数测量的方法．首先对双目相机标定,获取内外参数,然后对比边缘检测算法,采用Sobel算法对L型板图像进行处理,最后基于三角测量原理提取工件特征点的三维坐标,计算出L型板的几何参数．实验表明,该算法测量误差低,能够满足实际需求．     

基于移动靶机器视觉测量系统的标定

论述了机器视觉测量系统中摄像机方位元素标定的基本原理、物镜系统畸变参数以及系统中其他误差处理的基本思想.在三坐标机上测出标定块上各孔心在标定块板面的二维坐标通过移动标定块产生标定点列的另一维坐标经角度变换采用优化方法求取摄像机的各参数并经验后补偿校正提高了精度     

基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集

采用立体视觉的三维测量方法重建奶牛的三维模型,实现了对奶牛的体型性状指标测量,首先通过立体标靶进行摄像头的标定,然后利用SIFT（scale invariant feature transform）尺度不变特征点匹配算法对图像进行特征点提取与匹配,最后通过投影矩阵计算匹配特征点的三维坐标;针对双目视觉中摄像头视角范围受限问题,提出通过在相邻视点的公共区域设置标记点,根据标记点计算不同坐标系的转换关系,将各局部特征点转换到统一坐标系下,从而实现不同视点下各局部区域的三维拼接.实验表明,采用该方法重建的奶牛模型较理想,测量精度和测量效率满足评定要求,能够取代手工测量.     

采用数字图像相关法的人体测量

为了能够快速重建三维人体点云数据,提出并实现了一种基于数字图像相关法的快速人体测量技术。首先搭建由彩色相机、黑白相机和散斑投射器构成的人体测量系统,采用光束平差法完成系统的总体标定。控制散斑投射器与黑白相机同时触发,在散斑结构光投射的瞬间,黑白相机采集带有散斑图案的人体,彩色相机拍摄真实人体图像。应用数字图像相关法完成图像匹配,用双目立体视觉解算出人体点云,多视场点云自动配准最终得到完整的三维人体点云数据。实验结果表明,扫描得到的人体数据完整,细节特征保持且速度不足一秒,可以满足人体测量的要求。     

基于双DSP立体测距系统的设计与实现

当前大多数的双目视觉测量算法都是以PC为平台实现的,但这种方式在实时性与便携性方面存在不足。以两片DSP为核心,对图像的角点提取与匹配、双目测距等方面的内容展开研究与改进。在不影响整个系统精度的前提下,达到精确、快速的三维测量,最终为非接触式的测量方式提供了一个快速的解决方案。     

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

根据相机小孔成像原理,建立基于数字图像的空间测距数学模型,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块。实验证明基于数字图像的空间测距仪器的测量误差小于1%,在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。