10kV架空线路间隔棒安装机器人上下线辅助系统研究

针对已研发的10 kV架空线路相间间隔棒安装机器人需要在地面完成上线和下线的问题,综合考虑上线和下线过程中机器人的安全防坠落、吊装时吊环的防滑以及高空远距离完成摘钩和挂钩等操作,研究了适合远距离摘挂的吊环,选用了不同的上下线吊钩以及同步上线或下线的电动绞盘系统,上下线辅助系统由举升杆、新型吊环、上下线吊钩、电动绞盘等组成。通过模拟试验验证了方案的可行性,试验结果表明:本辅助系统可帮助工作人员在地面完成对10 kV架空线路相间复合间隔棒安装机器人的上下线操作。

10kV架空线路相间间隔棒抑舞动研究

随着社会用电需求越来越高,为保障10kV架空线路不发生相间碰线短路跳闸,使线路安全可靠运行,通过搭建导线覆冰模型,模拟覆冰导线在静力和动力作用下的运动状态,采用有限元方法模拟分析三角形排布中压架空线路的覆冰舞动特性,分析导线线径与材质对线路舞动和受力的影响。综合考虑间隔棒的防舞效果、成本以及安全可靠性,提出了相间间隔棒的防舞方案,实验证明显著的降低架空线路舞动幅度,提高架空线路的安全可靠性。

间隔棒安装机器人识别安装间隙的分割算法

针对间隔棒安装机器人作业过程中,存在间隔棒安装间隙识别精度不高,影响间隔棒定位、分割速度慢、不利于在移动端嵌入式设备上进行部署等问题,提出了一种基于改进的DeepLabV3+轻量级间隔棒安装机器人安装间隙识别算法。使用轻量级MobileNetV3网络减少参数量和计算量;对空间金字塔池化模块(ASPP)进行先降维再升维,在保证模型分割精度的同时减少模型的参数量;引入ECA注意力机制以得到更精确的目标边界;结合Focal Loss和Dice Loss损失函数提高模型对间隔棒安装间隙的分割精确度。实验结果表明,改进DeepLabV3+算法平均交并比(MIoU)和平均像素精度(MPA)分别提升了8.25和1.85个百分点,预测速度提升了22.47%,将改进算法训练的模型部署到机器人上进行实验,识别出的间隔棒安装间隙与现场实验过程相符,验证了改进算法的有效性。

10kV配电网线路间隔棒安装机器人设计

为解决配电网线路由于大风振动等原因导致的线间空气绝缘击穿等问题,在分析配电网间隔棒安装工况的基础上,提出了远程可控间隔棒安装机器人的总体设计方案。利用三维建模软件分别设计了机器人的行走系统、安装紧固系统、绝缘连杆、金具和间隔棒,实现了该机器人的组装和调试,并完成配电网线路的间隔棒安装试验。结果表明:该机器人能够远程自动完成上线、行走、安装和固定等间隔棒安装操作。

相间间隔棒对紧凑型输电线路脱冰跳跃响应影响研究

紧凑型输电线路穿过覆冰区容易因导线脱冰跳跃而引起放电跳闸及金具破坏事故。揭示紧凑型输电线路脱冰后的动力响应规律,对线路工程的抗冰设计及加固改造具有重要的指导意义。以某500kV紧凑型线路脱冰跳跃跳闸故障为例,通过数值模拟仿真,考察了在实际覆冰厚度下,不同相导线脱冰时,线路的相间间隙以及相间间隔棒受力变化;继而针对最不利安全间隙工况,通过参数分析,提出该线路相间间隔棒布置的优化策略。研究结果表明:1)尽管设置相间间隔棒可以有效抑制脱冰相的竖向跳跃高度,增大导线与地线之间间隙,但对于倒三角形分布的紧凑型线路而言,布置相间间隔棒会减少脱冰后相间间隙。2)下相导线脱冰较上相导线脱冰更容易导致相间间隙不足;且由于上-下相相间间隔棒对下相导线跃起时的侧推作用,容易造成相间间隔棒附近处非连接相间间隔棒一侧的上下相相间间隙不足。3)紧凑型线路相间间隔棒数量和布置位置对脱冰后相间间隙均有影响,其中将相间间隔棒布置远离档距中央可有效增加相间间隙。4)上相脱冰和下相脱冰中与脱冰相有连接的上下相之间的相间间隔棒张力最大;下相脱冰相间间隔棒张力比上相脱冰相间间隔棒张力大,易造成金具损坏,设计中需重点关注。5)由于相邻档对脱冰档的张力作用会增加脱冰跳跃高度进而减少相间间隙,采用耐张串替代V型串有效减少相邻档的负面影响。

输电线路间隔棒安装机器人平衡驱动系统设计

为使机器人所安装电路间隔棒保持均匀分布的状态,实现电量信号的稳定传输,设计输电线路间隔棒安装机器人平衡驱动系统。在电源供电体系中,利用驱动装置与间隔棒升降装置调节电量信号传输行为,完成机器人平衡驱动系统的设备结构设计。根据位姿解算结果与电力驱动强度表达式求解平衡方程,实现对平衡效应的分析,结合相关设备元件完成输电线路间隔棒安装机器人平衡驱动系统的设计。实验结果表明,利用所设计系统安装电路间隔棒,相邻棒结构的最大间隔距离不超过50.13 m,与理想间隔距离的差值较小,对于维持电路间隔的均匀分布状态、实现电量信号的稳定传输,可以起到一定的促进性影响作用。

带电加装双分裂导线相间间隔棒的研究及其防舞效果分析

在恶劣气象条件下,如强风、冰雹等,输电线路尤其是分裂导线容易发生舞动现象,这不仅严重威胁到电网的安全运行,还可能造成导线断股、金具磨损、铁塔损坏等严重后果。因此,探索有效的防舞措施成为当前电力领域研究的热点之一。带电加装双分裂相间间隔棒作为一种新型的防舞技术,具有显著的防舞效果、良好的经济性和适用性。文章从地形、气象条件及输电线路的特点方面,对一条220kV处于山区地段的线路多次舞动事故原因进行了分析,根据输电线路的特点和现行的防舞动经验提出了简单易行的防舞动措施,旨在为输电线路舞动治理提供新的思路和方法,保障电网的安全稳定运行。

风振条件下间隔棒损伤导线的成因分析及应对措施

分裂导线间隔棒磨损导线会引发断股、断线故障,是输电运维的一道难题。为了分析间隔棒损伤导线的形成机理,该文在试验室条件下重现故障现象,量化评估顺线、扭转、垂直和水平4种振动形式下胶瓦脱落的振动次数和时间,对比了4种工况的发生概率和影响程度。结果表明,间隔棒磨损导线是由线夹胶瓦脱落,线夹金属部位直接对导线产生磨损造成的。为此该文设计了间隔棒线夹胶瓦十字交叉卡槽结构,比常规胶瓦圆柱卡槽的限位能力提升了3~4倍,可使架空输电裸导线免于间隔棒线夹金属部位的直接磨损。试验室振动疲劳测试和线路挂装均验证了反措技术的有效性。

一种抑制输电线路次档距振荡的新型阻尼间隔棒及其减振效果分析

次档距振荡是风的尾流效应引起多分裂导线在次档距范围内振动现象,成为危害输电线路安全稳定运行的一种主要灾害。为了减轻输电线路次档距振荡,提出并设计一种新型阻尼间隔棒。首先通过建立振动平衡方程分析新型阻尼间隔棒的吸振和减振机理,详细探究阻尼比、固有频率比和质量比的变化对其减振性能的影响规律,同时利用数值方法建立新型阻尼间隔棒–分裂导线体系的有限元模型,研究新型阻尼间隔棒对次档距振荡的减振效果,通过与普通间隔棒的减振效果对比发现,安装新型阻尼间隔棒的中间档距导线中点水平和竖向位移大幅减小,新型阻尼间隔棒对输电线路次档距振荡具有明显的减振作用。最后对新型阻尼间隔棒的结构参数和安装位置进行优化和设计,给出新型阻尼间隔棒的重球质量、弹簧刚度和阻尼系数的取值以及阻尼间隔棒的不等间距安装布置方案。

特高压直流输电线路短路工况下间隔棒向心力动态仿真研究

该文以某±800 kV输电线路为例,考虑子导线间距变化对电磁力的影响及碰撞过程,建立了6分裂导线间隔棒向心力动态有限元计算模型,并提出了4阶Runge-Kutta算法对模型进行求解,分析了短路工况下子导线各节点位移及间隔棒向心力变化情况。依据不同短路工况下的计算结果,分析了短路电流大小对子导线运动过程及间隔棒向心力动态变化的影响,并将计算结果与传统马努佐公式计算结果进行了对比。

500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒优化设计

内蒙古地区17座500 kV超高压交流变电站电晕放电的观测结果表明,变电站内分裂导线间隔棒表面电晕放电最为剧烈。为有效抑制分裂导线间隔棒表面电晕放电,首先建立分裂导线间隔棒有限元模型进行仿真计算,然后提出分裂导线间隔棒结构优化设计方案。结果表明:内蒙古地区500 kV变电站现用的曲率半径R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm的间隔棒表面最大电场强度位于线夹头部曲率半径R_(2)圆弧段处,且大于起晕场强,为降低间隔棒表面的电场强度,采取改变间隔棒线夹头部曲率半径R 1和R 2的方法。仿真结果表明,相比增大R 1,增大R 2对于降低间隔棒线夹头部电场强度的效果更加显著。因此,将间隔棒线夹头部曲率半径R 2由10 mm增大至20 mm时,可以满足内蒙古地区500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒防晕要求。为对计算结果进行验证,在中国电力科学研究院开展分裂导线间隔棒起晕特性试验,验证间隔棒线夹头部曲率半径分别为R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm和R_(1)=40 mm、R_(2)=20 mm时的起晕特性,所得试验结果与计算结果一致。因此可说明,经过优化后的分裂导线间隔棒具有较好的电晕特性。

双分裂线路短路电流作用下间隔棒载荷特性分析

为研究双分裂线路发生短路故障时间隔棒的载荷特性,结合电力系统分析方法、载流导体电磁力理论和有限元方法,提出模拟发生短路故障时分裂导线和间隔棒动力响应的数值方法。针对双分裂线路,利用该方法对短路电流、导线型号、档距、间隔棒排布方式、子导线分裂间距、初始张力、高差和风速等对间隔棒受力特性的影响进行了参数分析。结果表明,数值模拟得到的间隔棒动力载荷最大值在短路电流较小时小于规程计算值,在短路电流较大时大于规程计算值,参数分析结果可为间隔棒的设计和安装提供重要依据和参考。

可带电安装10 kV线路相间间隔棒的研制

输配电线路作为保障电能输送的一个重要环节,其在电力系统中所处的地位是无法被取代的。针对10 kV配网线路在落鸟起飞瞬间造成线路上下舞动,以及线路导线受到侧向风力和低频的激励而产生自激振动,导致输电线路相间短路跳闸、导线烧伤断线、金具绝缘损坏的重大事故等问题,该文提出在不影响正常供电的情况下设计安装一种便捷轻型间隔棒的解决方案。重点对10 kV相间间隔棒的自锁装置固定间隔棒的线夹进行改装,利用自锁装置的锁扣将导线牢固锁定,完成相间间隔棒的加装。经过验证发现,此间隔棒可完成不停电状态下的安装,解决了电网非计划停电所造成的经济损失问题,保障了运行检修期间人员的生命安全,延长了设备使用寿命,同时杜绝了因导线舞动引起的非计划停电。

基于电磁阻尼和弹簧复合的间隔棒防舞性能研究

针对间隔棒可限制分裂导线的相对运动但无法有效跟踪输电线路动能提供阻尼力的问题,结合电磁阻尼臂和弹簧2种机构,在间隔棒内部设计了竖直和水平2个方向的阻尼减振系统。通过建立振动平衡方程,分析吸振和减振效应、不同磁极排列方式阻尼臂的电磁特性以及失稳条件下的动力学特性,构建了输电线路-电磁阻尼间隔棒的仿真模型。与普通间隔棒的减振效果对比发现,安装电磁阻尼间隔棒的导线中点水平和竖向位移大幅减小,新型电磁阻尼间隔棒对舞动具有明显的抑制效果。

高寒地区500kV输电线路导线间隔棒损坏原因分析及治理

呼伦贝尔地区多条500 kV输电线路发生了导线间隔棒金具磨损缺陷,分析认为是该地区冬季气温低、导线年平均运行应力大、没有进行差异化防风设计导致的,并提出了通过加装防振锤、减小次档距、采用新型导线间隔棒等方式进行差异化改造,提高线路抗风害水平。

500 kV线路间隔棒断裂原因分析及预防措施

对500 kV蒙照Ⅰ线导线间隔棒断裂现象进行研究,宏观检查断裂间隔棒外表、断裂位置,发现断口处表面存在较大尺寸气孔等铸造缺陷。通过显微组织观察发现,断裂连接板试样表面出现较多的点状及孔状缺陷,未断裂连接板试样表面正常。扫描电镜分析发现,断口呈脆性断裂特征,且断口组织中存在较多孔洞等铸造缺陷。由于间隔棒连接板存在铸造缺陷,降低了连接板的力学性能,长时间在导线自重和部件间反作用力等各种应力下,连接板在应力集中部位形成裂纹并扩展,并最终导致其断裂。

1000 kV特高压交流紧凑型输电线路综合工况下间隔棒抑制效果仿真研究

与常规线路相比,紧凑型输电线路的相间空气绝缘距离大大减小,在实际运行过程中遭遇诸如大风、脱冰等外力影响时更容易发生相间闪络、碰线事故。为此,针对1 000 kV特高压交流紧凑型输电线路,主要研究了大风和C相脱冰综合工况下传统相间间隔棒与新型相地间隔棒对相导线不同期摆动的抑制效果。根据清华大学自主研发的非线性导线–绝缘子体系3自由度多档模型,首先研究了大风和脱冰发生时间间隔的影响,然后研究了大风起风和脱冰同时发生时不同间隔棒配置方案的效果。计算结果表明:大风起始时间与脱冰时间一致时对导线相间距离影响最恶劣;在C相中点安装结构高度为14 m、芯棒直径为75 mm的相地间隔棒,且在A–B相间、档距1/4、1/2、3/4处安装3支结构高度为14 m、芯棒直径为30 mm的相间间隔棒,可将线路安全运行档距提升至1 000 m;对于1 000 m以上大档距线路,建议将相间距离增大至18 m,利用上述间隔棒配置方案即可在一定程度上实现1 500 m档距以内的安全运行;运行过程中绝缘子所受拉、压力均在其受力范围内,且具有较大的裕度。综上所述,对于紧凑型线路,在大风和脱冰综合工况下,建议采用较大直径的相间间隔棒和相地间隔棒相结合的方案进行有效的相间距离控制;对于更大档距线路,需结合增大相间距离的方式方可保证安全的相间距离。

基于改进YOLOv7的绝缘子和间隔棒检测算法

在输电线路巡检中绝缘子和间隔棒可能出现断裂、老化、腐蚀、破损等多种缺陷,导致较大的经济损失。然而,现有的算法存在检测速度慢、精度低的问题。为了确保输电线路的安全和稳定运行,本文提出了基于改进YOLOv7的绝缘子和间隔棒检测算法。算法在YOLOv7的基础上优化网络,在输入feature map后面增加了两个coordinate通道,使得卷积过程可以感知feature map的空间信息;其次针对YOLOv7对小目标检测会出现错漏检的问题,算法通过增加小目标检测头的锚框,添加小目标检测层。基于电力巡检绝缘子和间隔棒数据集进行测试,实验结果表明,基于改进YOLOv7的绝缘子和间隔棒检测算法可以有效地提高绝缘子和间隔棒缺陷检测情况,精度mAP_0.5提高了3.06%,召回率提高了4.45%。

一种500 kV四分裂导线间隔棒安装辅助工具的研制

500 kV输电线路目前一般采用四分裂导线。为了保证分裂子导线线束间距不变以满足电气性能、保证通流能力,档距中均安装间隔棒。由于不均匀覆冰脱冰、长期风力作用以及线路运行时间长、分裂导线不平行、地形和导线高度等原因,间隔棒会出现松动、损坏等威胁线路安全运行的缺陷。发生损坏的间隔棒需及时更换。为了提高损坏间隔棒的更换效率,提出了一种500 kV四分裂导线间隔棒安装辅助工具,用于更换或者安装500 kV四分裂导线用间隔棒。

新型间隔棒装置的设计

文章针对高压电力线路检修过程中存在的困难和现有间隔棒的局限性,设计了一种新型间隔棒装置。该装置采用敞开式设计和多根支撑杆,方便作业人员通过并增加安全性。其主要技术内容包括子间隔棒本体框架和支撑杆的组成、敞开式设计的子间隔棒本体顶端、安装固定方式的选择、装置整体材质的选择、增强装置机械强度的方式,以及装置整体结构优化。研究的创新点在于敞开式设计和多根支撑杆的应用,提高了检修作业的安全性,并考虑到装置的适用范围和多种安装场景,增强了装置的适用性。