面向地下电缆沟智能巡检机器人的紧耦合SLAM系统

地下电缆沟的日常巡检劳动强度大,且存在危险隐患,是城市电力系统保持稳定工作亟需解决的问题,采用智能巡检机器人系统是解决这一问题的趋势;同步定位和实时地图的构建是地下电缆沟机器人自主巡检的前提;地下电缆沟等场景具有底纹理、结构化、路面平整度情况复杂、GPS信号差等场景特征,巡检机器人对该类结构化场景进行建图时,会出现地图退化和定位精度下降的现象;针对上述问题设计了一种基于多传感器的SLAM系统,融合了二维激光雷达、惯性测量单元、轮式里程计等多种传感器数据,通过自适应初始化对机器人里程计进行优化;针对不同路面平整度下的相邻激光关键帧匹配误差,设计了一种自适应帧间配准方法进行校正;现场试验表明,在路况复杂的地下电缆沟场景中,该方法比现有方法的地图退化率和定位误差平均分别降低了7.42%和8.73%,具有明显的工程应用价值。

地下电缆的智能运维关键技术分析

阐述地下电缆智能运维关键技术,包括射频识别技术、现场全息建模技术、VR全景建模技术。从整体框架构建、功能模块应用、效益分析方面,分析地下电缆智能运维关键技术的应用系统。

工程项目施工中地下电缆敷设技术的创新与实践

地下电缆敷设是工程项目的关键,然而传统技术却面临着技术滞后,成本高,环境影响大,以及后期维护困难等多重问题。为了应对上述挑战的创新策略主要有:引入新技术,优化设计,环保施工以及研究维修新方法等。实践策略主要集中在详细计划,工艺优化,现场管理,维护机制等方面。这些战略的实施会推动地下电缆敷设技术进步,有利于工程项目高效、可持续地进行。

一种地下电缆点云自动提取分割算法

为了解决目前地下电缆隧道点云中电缆支架与电缆分离困难、电缆点需要人工提取的问题,提出一种基于区域圆柱面拟合与抗差自适应Kalman滤波的地下电缆点云自动提取分割算法。首先基于电缆局部呈圆柱的形状特征,将区域点云进行圆柱面拟合以确定电缆初始区域的中心轴线与半径;再将初始区域电缆的轴线作为区域电缆走向,结合抗差自适应Kalman滤波算法对电缆中轴线进行延长估计,得到单条完整电缆中心轴线,最终实现电缆点云单条分割。结果表明,电缆初始区域单位权中误差在0.015 m以内,能够有效区分电缆点与其它类别点;电缆中轴线延长在地下电缆点云存在缺点、噪点情况仍保持稳健估计,具有较好的鲁棒性。该方法有效提升了地下电缆提取的准确性和可靠性。

分布式光纤传感系统在城市地下电缆监测中的应用

本文介绍了城市地下电缆的故障监测难点,提出了基于分布式光纤传感构建城市地下电缆监测预警系统的方案,应用布里渊时域反射(BOTDR)技术对地下电缆进行在线监测,实时获得线路温度和应力资料,判断线路故障,诊断故障位置,极大地提高电网应急预警的能力。并将该系统与现有的输电线路监测系统进行比较,指出各自系统的优缺点。

基于PLC和HMI地下电缆敷设研究

地下电缆敷设是电力及通信传输线路相比于架空电缆敷设的另一种选择。由于它比架空电缆敷设有一些优点,所以近年来变得非常流行。这种类型的电缆敷设主要是在发达国家,因为它比架空电缆敷设更昂贵。地下电缆敷设在没有土地的情况下更为合适,同时也增加了美观性。本文利用可编程控制器(PLC)实现手动操作的电缆牵引绞车机器的自动化可编程序控制器。绞车机在地下电缆敷设中很有用。该项目的主要目的是用通过触摸屏(HMI)操作的电气控制器取代所有的机械功能。其思想是机器应该在并联和串联电路之间根据压力感应自动切换,而不是手动操作电磁阀。传统节流发动机的方法是使用杠杆和线,如今被线性驱动器取代。使用的人机界面将显示被缠绕的绳子的速度、长度和张力。采用梯形逻辑对PLC进行编程。

基于STM32的地下电缆异常状态检测系统研究

由于目前缺乏相应的监测技术,地下电缆线路出现异常运行状态无法被及时发现,久而久之易演变成大故障,最终只能通过更换地下电缆进行修复,耗费大量的人力、物力。鉴于此,开发了一种基于STM32的地下电缆异常状态检测系统,利用热传导原理测量地下电缆表面温度,通过测量温度的高低判断地下电缆的过载运行情况和异常运行状态,并对异常运行的异常点进行预测,辅助供电人员开展异常运行电缆的检修工作,以节省人力、物力。

一种地下电缆管道勘测及穿线机器人的研制

文章介绍了一款地下电缆管道勘测机器人,主要阐述了该勘测机器人的结构和功能,并介绍了其全新的辅助送线功能和同步控制系统。通过试验证明,该地下电缆管道勘测机器人可以弥补传统人工巡检无法定位管道内部缺陷点的技术空缺,可以提高当下城市电缆管道线路的安全管理。

地下电缆接头局放监测及定位技术

10kV电力电缆在配网系统中被广泛应用,电缆能否安全运行对于提高用户供电可靠性非常重要。本文首先设计并研制基于高频脉冲电流法的电缆中间接头局放传感器,实现对电力电缆局放的带电参数检测,装置采用开合式,方便安装;接着利用采用双端定位测量法,实现对电缆接头产生的局部放电进行实时定位;最后,运用5G技术实现采集数据的实时快速传输,并开发基于物联网技术的地下电缆接头局放监测及定位平台,为工作人员提供实时信息,极大地提高了工作效率。

地下电缆故障精准定位方法

针对地下电力电缆故障查找的难题,基于传统的电缆故障定位方法,结合实践提出了一种通用的三步定位法,通过确定故障类型、故障预定位、故障精准定位三步定位流程可直接精确定位至电缆故障点,实践证明该方法可有效提高电缆检修排障的效率,具有较强的通用性和实用性。

有限元法计算地下电缆稳态温度场及其影响因素

为了更准确地模拟地下电缆的敷设环境,克服传统方法需要大量试验研究的不足,基于有限元法和传热学的基本原理,采用有限单元自动划分法建立了地下电缆稳态温度场模型。该模型综合考虑了电缆敷设条件和外界环境因素对电缆稳态温度场分布的影响,并可根据这些因素的变化对相关模型参数进行修改,进而准确分析电缆各层及其周围敷设区域的稳态温度场分布情况。根据电缆结构参数、损耗参数和敷设区域的物性参数,提出了一种基于二分法的电缆导体温度计算方法,实现了导体温度的快速准确计算。通过实例分析得出了不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并分析了不同影响因素对计算准确性、可靠性的影响情况,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。

利用模拟热荷法计算地下电缆稳态温度场

根据电场和温度场的相似性,提出了用于计算地下电缆群稳态温度场的模拟热荷法。利用热路的方法将电缆金属套损耗和铠装层损耗归算到电缆导体。利用调和平均法对电缆导体外的多层介质进行处理,最终将电缆等效为导体和外护层的2层结构。根据换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤。在电缆线芯和空气中用模拟热荷代替原来的线芯损耗和空气对土壤温度场的影响。然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温以及外护层和土壤边界温度梯度相同列出约束方程组。利用高斯法求解方程组,求得地下电缆群稳态温度场的分布。试验和有限元仿真验证了模拟热荷法在地下电缆群稳态温度场计算中的有效性。

分布式光纤温度传感器在交联聚乙烯绝缘地下电缆故障检测中的应用

分布式光纤温度传感器（ＦＯＤＴ ｓｅｎｓｏｒ）用于地下电力电缆故障检测，可对阻性接地系统故障进行快速定位。最大可测距离为１０ｋｍ ，定位精度为１ｍ 。

地下电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算方法

利用有限差分法将地下电缆群暂态过程分为离散的时间步,然后利用有限元法分析每一时间步的地下电缆群温度场分布,给出了土壤直埋电缆群的暂态温度场分布。在此基础上,利用牛顿迭代法计算了土壤直埋电缆群的短时载流量。试验和计算结果表明,利用有限差分和有限元计算地下电缆群暂态温度场和短时载流量为工程实际提供了一种新的计算方法。

统一广义双侧消去法与架空线路-地下电缆混合输电系统故障电流分布的计算

为了计算架空线路-地下电缆混合输电系统故障电流的分布,提出了基于线路边界的统一广义双侧消去法。根据线路边界的特点,将混合输电系统划分成若干区间,每个区间内电力线路具有相同的电气结构;在每个区间内应用广义双侧消去法得到线路电流和边界电流之间的关系;在线路边界处根据电流连续条件列写网络方程,解得整个输电系统电流分布。与常规的广义双侧消去法相比,该文的进展在于:①借助线路边界概念,可分析具有不同电气结构互联的线路系统,同时,故障点的数目和故障形式可以任意;②阐明了统一广义双侧消去法的数学本质是块三对角阵的“追赶法”,给出了广义双侧消去法递推过程的数学解释。数值计算结果证明了该文方法的正确性,该文方法为电力线路电磁环境的分析奠定了基础。

排管内部强制水冷对地下电缆载流温度场的影响

为了提高地下电缆输电载流量,提出在排管内通入冷却空气或铺设冷却水管2种强制冷却方法,以提高地下电力电缆载流量。建立了在3×3阵列的排管内部直接通入冷却空气和铺设水管(铜管或PPR管)条件下的计算模型,根据IEC 60287标准计算了铜芯绞线损耗、铝护套损耗和绝缘介损,采用有限元方法计算了不同冷却条件下冷却空气和冷却水的雷诺数、努塞尔参数及对流换热系数,模拟了排管内部强制气冷和强制水冷条件下的电缆温度场和最大载流量。计算表明,采用排管内强制冷却可以显著提高电缆载流量,且随着管内空气速度或冷却水流速增大,冷却效果更明显。通过排管内强制冷却,可使电缆最大载流量由1560 A提高至2000 A,输电效率提升28%。

地下电缆通道的无线温湿度传感网与BP评估

无线传感网技术线路较少,串绕简单等特点,使得短距离的无线传感技术能很好地解决地下电缆通道电缆线路繁多、运营维护监测困难等问题。通过建立基于无线温湿度传感网的地下电缆通道系统,用温湿度传感器对其进行监测,监测的实时数据用无线传感网技术传回,并通过BP神经网络模型对监测数据进行网格训练,建立优化模型,得到优化前后的权值和阈值训练误差曲线,优化前的训练样本和测试样本的仿真误差分别为0.19和0.30,优化后这两个数值分别为0.17和0.024。随机选取楚雄腰站变电站20组监测数据带入BP模型,得到结果与电缆通道温湿度安全等级对比,准确度达到93.3%。

预埋管地下电缆温度场和载流量的数值计算

采用有限差分法,用坐标组合的方法对土壤区域,电缆区域分别进行计算,最终确定了任意敷设方式下电缆允许的载流量,通过当量导热系数的方法,解决了由于预埋管与电缆的偏心夹层带来的计算上的不便,由于土壤的导热系数对电缆的载流量有很大影响,为此特别搭建土壤导热系数实验台,用于精确的测量土壤的导热系数。

地下电缆的探地雷达图像特征与识别技术

为实现对地下电力电缆的快速探测与识别,提出了基于探地雷达对地下电缆成像的探测与识别方法。首先通过正演实测实验分析了地下带电电缆与非带电介质的探地雷达探测图像波形特征,突出了带电电缆反射波形的特殊性;然后建立了基于磁场叠加原理的常见布线方式下的电缆磁场辐射计算模型,从电缆结构与磁场分布角度解释了电缆探测波形的形成原因及特殊性,进一步突出了电缆与其他非带电地层介质的区别,提出了基于探地雷达对地下电缆成像的探测与识别方法;最后通过反演实验对所提方法进行了验证,实验结果表明所提方法在电缆的探测与识别上具有良好的应用效果。

地下电缆温度场的场路结合算法

精确模拟地下电缆的散热特性,对电缆的安全、稳定运行具有重要意义。文章基于有限容积法和等值热路法,提出了场路结合的地下电缆温度场计算方法和计算模型。该算法仅对土壤区域进行数值计算,将电缆等效为点热源,电缆各层的温度由热路法求得,包围电缆的土壤层的温度由数值计算后经插值求得,有效解决了土壤区域与电缆区域边界不一致给计算带来的困难,且减少了计算工作量、提高了计算速度。通过试验验证了该算法的正确性。