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.     

下击暴流作用下输电导线的动力响应研究

通过采用Oseguera模型,建立下击暴流的风速模型,同时建立基于三节点索单元的输电导线非线性有限元分析模型。在此基础上以某实际大垂度输电导线为工程背景,采用Newmark-β法研究了输电导线的下击暴流风致响应的的特点和规律。结果表明:在下击暴流风荷载作用下输电导线的动力响应非常显著,输电导线的下击暴流风致效应主要由纵向风荷载控制,其纵向荷载作用所引起的结构动力响应占据了结构总响应的绝大部分。     

输电线路巡检机器人后台管理及诊断系统

提出了融合输电线路管理、巡检图片的分类管理、机器人巡检作业管理、可见光图片的视觉识别、红外分析诊断、导线动态增容及企业局域网等于一体的巡检机器人后台管理与诊断系统的体系结构,建立了基于RDBMS的红外诊断模型和导线动态增容模型.采用关系数据库和B/S结构,建立了图片与杆塔、线路之间的关联模型,根据关联模型,开发了巡检机器人后台分析诊断管理系统,实现了图片的一键自动导入功能,以报表格式将巡检作业及图片诊断结果打印出来,实现了高压线路巡检的主要功能.     

输电线顺风向动张力作用的理论与试验研究

输电线路是典型的风敏感结构。强风作用下输电线大幅抖振响应在其端部产生的顺风向动张力作用,是支撑线路的杆塔结构承载力设计的控制荷载和关键因素。基于大跨柔性索结构的静力与动力学方程,分别推导了输电线平均风偏的非线性静张力响应,以及脉动风作用下动张力响应的时域理论计算方法;再依据风工程理论,给出了顺风向动张力作用的背景分量和模态共振分量的功率谱及均方根的频域解析解。并以典型四分裂输电线路为工程实例,通过开展标准气弹模型风洞试验测试,对前述理论模型进行了分析和校验。研究表明:平均风偏状态对导线的动力特性和顺风向动张力的影响不可忽略,气动阻尼显著导致背景响应所占比重为主,对于共振分量,一阶面外模态响应贡献较大。该文提出的理论模型可以合理精确地评估输电线强风振动张力荷载效应。     

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.     

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。     

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。     

高压线巡检机器人巡检与通讯系统设计与实现

介绍了高压输电线路巡检机器人的远程监控系统和自主巡检扫描系统,采用了串口命令,以及无线局域网和CDMA移动通讯网络相结合的方式,实现了视频图像的智能扫描控制和远距离传输.详细介绍了机器人巡检系统硬件和软件的设计,以及线路杆塔的模型和网络化全球云台摄像机对高压输电线路自主定位扫描,最后通过不同环境的运行试验,表明了该高压线巡检机器人巡检与通讯系统的正确性和实用性.     

基于磁悬浮的高压直流输电线路巡检机器人可行性研究

针对目前轮臂式高压巡检机器人机体过重、巡检效率低下以及容易打滑问题,提出了一种基于磁悬浮的高压直流输电线路巡检机器人的技术方案;利用高压直流导线周围的磁场,采用全新的磁悬浮技术,使机器人能悬浮于线路之上,并利用洛伦兹力牵引机器人移动,从而简化巡检机器人的结构,提高巡检效率,彻底消除打滑问题.根据架空高压直流输电导线周围的磁场特性,设计了实现磁力悬浮和磁力驱动的线圈结构以及与之相适应的机器人的总体结构,阐述了磁力驱动和磁力悬浮的实现原理,并从理论上证明了实现巡检机器人的磁悬浮和磁力驱动的可行性.     

高压架空输电线路的电磁场分析及暂态稳定性影响探讨

输电线路输送电力的能力与电力系统稳定性密切相关,高压输电线路在运行过程中产生的电磁场对周围的电磁环境有着巨大的影响.由于线路长,经过的地貌比较复杂,高压输电线路产生的电磁场对人体健康和信号通讯造成的影响不可忽视.该文以220 kV架空线的输电线路为研究对象进行了无限大单电源系统Simulink电气仿真.仿真结果表明,电...     

基于有限元法的架空线路温度计算与仿真分析

提出了一种有限元法求解输电线路温度分布的方法，建立了输电线路温度场数学模型和铜导线输电线路有限元模型。通过ANSYS有限元软件仿真得出不同载流量条件下，输电线路温度场的分布情况。仿真结果表明，导线通入电流越大，导线的径向温度温差增大，环境温度变化与导线外表面的温度变化规律近似为线性关系。该方法可以预测输电线路最大承受的载荷量，为实现输电线路动态增容提供了理论依据。     

输电线路中杆线结构的抗风监测技术

针对华南沿海地区输电线路经常遭受台风威胁这一事实,对10 kV输电线路中典型水泥杆线结构抗风监测技术开展了研究。首先,建立适用于杆线结构的抗风监测系统。接着,提出监测系统中的预警值确定方法,并建立杆线整体有限元动力模型,采用风一杆流固耦合模型将风速转化为风荷载,将风荷载作用于模型中确定风速预警值。最后,通过实际工程运用结果验证了提出的杆线结构抗风监测技术的正确性。通过研究表明:风对导线表面的作用力是不均匀的,通过风一导线流固耦合模型可以准确地将风速转化为导线上的风荷载;将风荷载作用于杆线整体有限元模型中得到的结构响应能够准确的反映结构的实际受力状态,可用于风速预警值的确定;提出的输电线路中杆线抗风监测系统得到了实际工程验证,可推广运用。     

高压输电线路智能巡检机器人的研制与应用

以实现穿越越障巡检机器人长距离自主运行为目的,对机器人的机械结构、电能在线补给和智能控制作了深入研究.优化机械结构使设备尺寸更小、重量更轻、能耗更低、行走轮使用寿命更长;通过太阳能充电基站的设立提高机器人的续航能力;优化基于作业环境信息和机器人运行状态信息的自主行为控制方法,提出了智能巡检机器人的完备体系结构及其全自主行为能力的智能控制方法.根据该方法设计制造了高压输电线路巡检机器人,并在吉林白山的高压输电线路上进行了20km的示范运行,结果表明,该机器人具有长距离自主运行的能力,相较于以往机器人,在巡检效率和续航能力等方面有了很大提高.     

110kV输电线路巡线机器人控制方法及实现

首先对巡线机器人的控制系统进行了简单介绍，然后重点阐述了一种新型的基于分布式专家系统的高压架空输电线路自动巡线机器人的控制方法和实时实现. 提出了一种基于规则和证据的可信度的分布式专家系统的协调算法. 采用CLIPS，C和VC++等计算机语言实现了该控制方法. 在线运行实验表明，该控制方法不仅可以控制机器人自主跨越输电线路上的各种典型障碍，而且对于特别复杂的环境，如跨越转弯跳线时，通过两个专家系统的协作，机器人的巡线工作也能顺利进行.     

基于历史数据拟合的输电线路风振趋势分析与预警

输电线路在台风等自然风载荷作用下,可能产生静强度失效、失稳,或因动应力导致杆塔和导线产生低周疲劳损伤,产生倒塔、断线等后果.基于在线监测系统获取的现场历史数据,采用最小二乘法拟合进行趋势分析,建立线路灾害预警模型.基于.NET平台的C#语言,编制了在线监测与预警软件,实现了杆塔风振、导线风偏等参数的监测,为输电线路的风致倒塔等灾害预警提供了依据.     

超高压输电线路巡线机器人结构设计与运动学仿真

针对500kv超高压输电线路巡检作业,提出采用步进式与轮式混合爬行机构的巡线机器人作业方案,建立了巡线机器人基于特征的参数化模型,以此为基础建立了该机器人的虚拟样机;从机构学的角度分析了巡线机器人操作臂的关节角位移、角速度等参数;基于ADAMS建立了运动仿真模型,对巡线机器人进行了运动仿真,验证了巡线机器人结构设计和运动规划的合理性和正确性.     

输电线路带电更换绝缘子串机器人的研制

输电线路带电更换绝缘子串危险性大、事故率高。为便于带电更换,该文对等电位作业人员动作分解和模拟,设计可以取代等电位作业人员自主完成输电线路上绝缘子串更换作业的机器人。机器人包括非越障平台、控制平台和地面基地,其中非越障平台主要由机体、机械臂、机械手及执行末端等机构构成,控制平台由运动控制、通信、图像采集和电源管理系统组成,地面基站系统包含无线网卡和3G上网卡的PC机。地面基地通过无线网络对非越障平台和控制平台遥控。研制的机器人操作方便、灵活,通过了工频耐压试验、模拟线路作业试验及现场带电线路作业试验,满足110~220kV输电线路上绝缘子串更换作业的需求,减轻了作业人员的劳动强度,提高了带电作业的安全系数。     

垭口型微地形对输电线路风载荷影响的分析

风载荷是输电线路设计及运行中需要考虑的重要载荷,输电线路在跨越垭口微地形时风速得到显著提高,风载荷加大。采用ANSYS/FLOTRAN CFD软件对输电线路跨越垭口微地形的空气动力学过程进行数值计算,建立了以垭口微地形的地形参数为基础的数学模型,给出了风载荷的分布规律,并用数学公式拟合,确定了垭口微地形所引起的风载荷的修正系数。通过与现行荷载规范进行分析比较,说明了垭口微地形条件下风速的拟合公式具有更高的精确性,为输电线路的铁塔设计及安全性评价提供了可靠的理论依据。     

高压输电线路巡线机器人可视化仿真研究

文章主要针对高压输电线路巡检工作,阐述了一种巡线机器人作业方案。根据该方案,利用三维动画软件3DS MAX建立了该机器人的虚拟模型,并对巡线机器人越障动作重点进行了可视化仿真,模拟机器人爬行及越障的实际运动状态。通过模拟和分析,验证了机器人设计方案的合理性。     

110kV输电线路巡线机器人控制方法及实现

首先对巡线机器人的控制系统进行了简单介绍，然后重点阐述了一种新型的基于分布式专家系统的高压架空输电线路自动巡线机器人的控制方法和实时实现．提出了一种基于规则和证据的可信度的分布式专家系统的协调算法、采用CLIPS，C和VC＋＋等计算机语言实现了该控制方法．在线运行实验表明，该控制方法不仅可以控制机器人自主跨越输电线路上的各种典型障碍，而且对于特别复杂的环境，如跨越转弯跳线时，通过两个专家系统的协作，机器人的巡线工作也能顺利进行．