基于GA-SA算法的无人机巡检输电铁塔三维航迹优化

无人机巡检输电铁塔本体和金具、绝缘子等附属部件的航迹优化属于典型的旅行商问题。由于巡检对象的结构复杂、巡检部件多,采用单一的启发式算法会造成航迹重叠、容易陷入局部最优解等问题。为此,考虑无人机航迹三维空间结构的特点,引入全局搜索能力强的遗传算法(genetic algorithm, GA)与局部收敛速度快的模拟退火算法(simulated annealing, SA)相结合的无人机三维航迹混合GA-SA寻优算法。以无人机巡检500 kV超高压交流双回鼓型塔为例,根据三维有限元仿真得到的无人机电磁防护安全距离为2 m,结合巡检对象及常见缺陷出现的位置确定了61个高空安全悬停点,分别采用GA、SA和混合GA-SA算法对无人机遍历高空安全悬停点的航迹进行优化。结果表明:混合GA-SA算法的迭代收敛次数相比GA和SA分别减小了45.6%与55.2%,最优航迹距离分别缩短了8.1%与8.9%,验证了所提方法的有效性。

无人机巡检500 kV典型铁塔的抗干扰路径规划

在规划无人机巡检输电铁塔的飞行路径中,考虑无人机所受的电磁干扰对于保证无人机安全高效地完成巡检作业任务具有重要意义。由于不同形状铁塔的巡检目标位置、导线排布方式不一致,造成无人机的最优巡检路径和安全距离存在差异。为此,选择了4种500 kV典型输电铁塔作为研究对象,通过有限元仿真分析了不同形状铁塔对无人机的电磁干扰并确定了无人机巡检各典型铁塔的安全距离;结合巡检对象及常见缺陷出现的位置确定了无人机巡检4种铁塔的高空安全悬停点;通过混合遗传-模拟退火算法寻优得到了4种典型铁塔下无人机最优巡检路径。结果表明,无人机巡检500 kV酒杯塔、猫头塔、干字型耐张塔和双回鼓型塔的最优路径长度分别为190.4、202.6、213、313.7 m;前3种塔型的最小安全距离为1.5 m,最后一种塔型的最小安全距离为2 m。

基于BP神经网络的电力无人机抗干扰屏蔽罩优化设计

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)在执行带电作业任务时需靠近输电线路,会受到导线发出的无线电干扰而影响其正常工作,为保证无人机安全有效地完成带电作业任务,需对其采取屏蔽措施。结合模拟电荷法和无电线干扰频谱特性计算公式算得输电导线附近的无线电干扰场强,通过矩量法仿真计算发现了未采取屏蔽措施时无人机内部场强超过其抗扰度阈值;建立了无人机抗干扰屏蔽罩的三维仿真模型并确定了屏蔽罩的优化参量,基于正交试验得到了不同孔缝结构下无人机施加屏蔽罩后其内部场强的样本数据;通过BP神经网络得到了屏蔽罩最优设计方案并通过仿真验证其屏蔽效果。结果表明,当屏蔽罩的材质为铝、开孔形状为方形、孔缝边缘距离为17 mm、孔缝间距为12 mm、开孔数量为140时,屏蔽效果最佳,在不同方向、不同频率下均满足无人机抗扰度要求,且屏蔽后不影响无人机正常通信。

绕组布置方式对高频变压器漏磁场和电磁力的影响分析

绕组交叉换位对高频变压器漏磁场影响很大,进而对绕组电磁力产生影响。为了明确不同交叉换位结构对高频变压器漏磁场和电磁力的影响规律,基于有限元分析方法,文中首先对无交叉换位、部分交叉换位和完全交叉换位方式下高频变压器的导体区域电流密度、铁心窗口区域漏磁场强度进行计算,将仿真结果与实验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性。然后,计算了不同绕组布置方式下的绕组电磁力。结果表明:部分交叉换位后邻近效应削弱,漏磁场强度和电磁力降低一半,完全交叉换位后邻近效应几乎全部消除,漏磁场强度和电磁力为无交叉换位时的1/4。上述工作为高频变压器绕组结构设计和提升绕组抗变形能力具有一定指导意义。

基于改进SSD模型的无人机失效自启动寻找

无人机工作地形复杂多变,定位难度较高,如何有效提取无人机失效自启动寻找数据并进行异常数据的故障诊断成为亟待解决的技术问题.针对该问题,设计了一种无人机定位技术方案,采用ARM+DSP双核处理器实现工程调查位置的定位,其中ARM嵌入式处理器为ARM Cortex应用处理器,反应速度较快,通过行波定位模块和GPS模块实现工程异常信息的地理位置双重定位,在遇到障碍或异常情况时,通过行波定位模块实现故障特定目标定位.试验结果表明,该方法定位能力好,故障分析误差小.

共享铁塔无源干扰水平的求解与分析

新增基站天线使得共享铁塔的散射场更为复杂,不连续散射体在多激励源下存在耦合效应,进而导致传统输电线路无源干扰求解算法中电场积分方程推导用边界条件产生变化。为此,基于输电线路无源干扰散射场的产生机理,考虑不连续电磁散射体之间的耦合效应,提出了一种基于大面元物理光学法(large elemen-physics optic,LE-PO)算法的共享铁塔无源干扰水平改进求解方法。基于互易定理和等效原理,推导出了共享铁塔散射体二阶耦合散射后的边界条件,对其进行联立求解,获得了互耦背景下各散射体的等效源,然后对等效源进行积分求解以得到共享铁塔散射场,最终实现无源干扰水平的准确求解。单个基站天线与单根铁柱电波暗室实验结果表明,考虑耦合的无源干扰求解方法的相对误差为2.62%,而传统LE-PO算法的相对误差为9.85%。

共享铁塔与航空无线电导航台站防护间距的计算

为得到航空无线电导航台站的防护间距,建立基站天线激励条件下的共享铁塔电磁散射求解模型,采用矩量法和物理光学法对电场积分进行混合求解,并针对兆赫兹频段带来的阻抗矩阵求解资源量过大的问题,提出引用多层快速多极子算法(multi level fast multipole method,MLFMM)以降低计算复杂度,实现测距台站处的干扰场强求解。以共享铁塔的安装方式、铁塔塔型、铁塔基数为变量,分别求解了3种因子条件下干扰场强的变化规律,并以干扰防护率为阈值,建议航空无线电导航台站信号覆盖范围内的共享铁塔与航空无线电导航台站测距信标台之间的防护间距为11.1 km。

带电跨越施工方案的最优组合赋权决策方法

为解决现有输电线路带电跨越施工决策方法中各影响因素权重向量可信度不够高的问题,提出了一种基于最优组合赋权法的带电跨越施工方案的决策方法.采用最优组合赋权法,确立包含安全可靠性、技术可行性、施工难易度、短时停电时间、经济合理性和环境影响程度6项决策评价指标,计算各指标的主、客观权重向量并进行最优组合,构建了最优施工方案的辅助决策方法,实现了对输电线路带电跨越施工中跨越方案的科学决策.实例分析表明,所提出的方法兼顾了主观与客观决策的优点,能够有效实现各带电跨越施工方案的综合评估.