基于悬链线模型的深水海光缆敷设技术研究

海光缆的敷设质量直接决定海光缆系统的使用寿命。介绍海光缆深水定余量敷设与浅海定张力敷设的区别,比较两种控制模型的适用性,同时简要介绍相对成熟的定余量敷设直线模型及其应用,并在此基础上分析直线模型的局限性,提出了基于悬链线的深水敷设模型。其中,重点分析了下坡敷设的情况,得出了此地形条件下敷设海光缆长度与船只行驶距离的关系,即布缆速度与船速的关系。这将对深海布缆控制提供参考。

悬链线模型与抛物线模型的差异性及其对ADSS设计的影响

介绍了架空线的两种数学模型,分析了悬链线模型与抛物线模型的差异性,讨论了二者对电力特种光缆、特别是对ADSS光缆设计的影响。

基于无人机图像和悬链线模型的输电导线弧垂测量系统研究

弧垂是输电线路建设和维护过程中的关键指标,定期监测输电线路的弧垂值是线路安全运行的保障。现利用无人机机载摄像头采集输电导线上若干采样点的GPS位置信息和两端基电杆的位置信息,然后基于悬链线模型对导线进行曲线拟合得到输电导线的曲线方程,计算得出弧垂值。最后进行户外实验,结果表明,该弧垂测量系统可以保证测量误差低于5%,能够实现较高的测量准确度,满足输电线路弧垂日常检测的要求。

基于部分线段图像识别的悬链线弧垂实测方法

输电导线弧垂是导线运行的重要参数,影响电网的安全稳定运行。由于输电线路跨越范围广,线路走廊状况复杂,传统的运行输电线弧垂测量方法操作复杂,误差较大,为此,该文提出一种基于部分线段图像识别的弧垂计算方法,该方法只需用高清相机拍摄部分线段并测定导线的档距等简单数据,然后采用中值滤波和Canny边缘检测算子进行图像预处理;再以悬链线模型为基础提取部分段曲线的独立状态参数,最后还原完整的悬链曲线并计算其弧垂。通过两端等高悬链线及两端不等高悬链线的实测试验,结果表明,该方法既能克服运行线路弧垂测量条件的困难,又能满足工程的精度要求。

基于电网信息模型的输电线路交叉跨越距离测量应用研究

为了降低输电线路交叉跨越距离测量误差,减少输电线路事故发生率,研究提出基于电网信息模型的输电线路交叉跨越距离测量方法。设计包含数据采集单元、传输网络及测量单元的跨越距离测量平台。通过采集单元内电网信息模型获取输变电工程各阶段数据;借助测量单元从电网信息模型基础数据库内提取待测线路相关数据,创建悬链线模型与线路交叉跨越三维空间模型,实现输电线路交叉跨越距离的测量。实验结果表明:运用所提方法对输电线路交叉跨越距离的信息采集用时短且精度高,具备较高应用价值与可行性。

基于双目视觉稀疏点云重建的输电线路弧垂测量方法

弧垂是输电线路设计和运行的主要指标,必须严格控制在规定的设计容限内。笔者提出了一种基于双目视觉稀疏点云重建的输电线路弧垂测量方法,通过获取电力走廊影像对,采用数字图像处理技术对输电线路进行定位与提取,使用标定参数采样核线影像对,并利用核线约束解算其稀疏点云,最后通过悬链线拟合技术重建线路三维矢量,由此模型计算出精确的弧垂指标。研究结果表明,当被测对象处于中短距离的情况下,本方法具有较高的弧垂测量精度,且在工程应用中具有较大的灵活性。

基于迭代法的系泊系统问题模型分析

在模型的建立过程中,本文首先通过受力分析法,确定锚、锚链、重物球、钢桶、钢管和浮标的受力情况,建立平衡状态方程模型,然后对此模型进行求解得出浮标的游动区域、吃水深度和钢管及钢桶的倾斜角度及锚链形状.用建立的线性规划模型和物理模型,来研究两种不同风速时钢桶和各节钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域以及不同风速时的影响问题.

考虑输电线路档距及弧垂影响的故障精准定位

行波测距广泛应用于高压输电网,能较好地实现故障定位。但在实际过程中,由于只能给出电气距离,如不考虑档距及弧垂影响,长距离输电线路上测距结果和实际的故障位置将出现较大的偏差;如发生在地形复杂区域,故障位置误判将极大的影响故障检修效率。基于此,提出一种考虑输电线路档距及弧垂影响的故障精确定位方法,首先利用Haversine公式对输电线路的档距进行补偿,然后通过搭建考虑杆塔结构参数和实际温度的悬链线模型,利用补偿后的档距长度对电气距离进行补偿,最后利用双端行波定位方法得到故障的精确位置。依据实际线路参数,在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV线路模型,并在不同位置设置不同故障。多组实验结果表明,该方法能提升行波定位方法的准确性。

车载LiDAR技术在农村电力线巡检中的应用

针对机载LiDAR在电力线巡查中存在电力线点云点密度低、易被高地物遮挡、对多个平行结构的电力线探测能力不足等缺陷,基于车载LiDAR的技术优势,分析将车载LiDAR技术应用于农村电力线巡查工作的可行性。从车载点云中提取电力线,首先利用轨迹数据根据设定的路面坡度和高差移除地面点云,然后利用二维Hough变换在投影水平面内提取直线特征,采用基于空间距离的聚类方法分离出单股电力线,最后使用悬链线模型对电力线进行矢量重建。从某一段农村车载LiDAR点云中提取电力线进行试验,采用单次扫描点云的提取结果的漏检率为7.9%,错检率为5.3%,说明使用车载LiDAR技术提取电力线是可行的。若采用多次扫描数据还可进一步降低漏检率,提高单根电力线的模型精度。

绳牵引并联机器人悬链线优化解算方法

针对大跨度绳牵引并联机器人难以建立精确动力学模型的问题,该文提出一种绳索非线性悬链线模型降维优化解算方法。该方法首先通过柔索微分单元和积分法推导绳索悬链线模型的差分方程并确定其边界条件;根据系数矩阵行列式为零的方法对悬链线模型的超越方程进行降维;进一步通过换元法和Taylor展开方法求出悬链线模型的解析解;接着基于Newton迭代方法得出悬链线模型的精确数值解,分析数值解的取值范围确定其正确符号;最后,对降维优化解算方法的合理性和有效性通过实例计算进行了验证。研究成果可为绳牵引并联机构的动力学精确建模和稳定运动实时控制提供理论依据。

倒V型绝缘子串荷载的有限元分析

500 kV输电线路采用倒V型绝缘子串是解决覆冰闪络的有效措施,但档距、高差和不均匀荷载等原因将引起改造的铁塔纵向不平衡张力大于设计值,倒V型绝缘子串偏转致使绝缘距离不够等问题,限制了其应用范围。为此,应用悬链线模型和有限单元法研究了倒V型绝缘子串的力学荷载特性,并通过实荷载试验验证了算法的准确性,最后将此计算方法应用于500 kV输电线路倒V型绝缘子串的改造实例,为工程的进行提供了依据。工程实例的应用表明,该方法可信有效,既能应用于改造校核,也可推广应用于设计计算。

反向导架式无滑环电缆卷筒设计与运动控制

针对现有滑环式电缆收放卷筒产品在11 kV及以上高压船舶岸电连接场合应用时存在碳刷易老化、接触导电安全性低等问题,设计一种反向导缆架的双自由度无滑环电缆卷筒方案。建立船用供电电缆不完全柔韧体性质下电缆多匝环绕和不扭曲换向运动的力学模型,分析电缆松匝过程中不均匀掉落规律,基于悬链线模型建立电缆动态脱离最低点求解方程和搜索算法。通过MATLAB仿真求解得到高压电缆在重力和弯曲应力等作用下的平衡节点坐标变化规律。依据等线速度原则,结合S形电机驱动特性提出导架和过渡卷筒双驱动的运动补偿曲线。试验验证结果表明:该方案满足高压电缆一端固定、一端连续收放的要求,可提高高压岸电电缆连接的可靠性和安全性。

海上浮式风机运动响应的时域耦合计算方法

建立了一种用于计算海上浮式风机运动响应的时域耦合方法,该算法主要由气动力模块、水动力模块、系泊模块和系统运动模块构成。气动力模块采用叶素动量法;水动力模块采用一阶势流理论,通过边界元法求解;系泊模块采用悬链线模型,用Chebyshev多项式进行拟合计算。对于系统运动模块,采用Runge-Kutta法求解。对OC3-Hywind spar风机进行了建模,对各模块及耦合模型的进行对比研究,验证了此耦合计算方法的准确性。并利用该方法计算和分析了此风机的运动响应及其对风机功率的影响。

一种绳牵引并联机器人的时变势能场建模方法研究

针对目前绳牵引并联机器人时变势能场建模困难的问题,提出一种高精度时变势能场的建模解算方法。在绳索质量微分单元和绳索长度微分单元的基础上,通过有限元积分法建立绳牵引并联机器人势能场模型的积分表达式;通过结合绳牵引并联机器人悬链线模型高精度实时解析解和边界约束条件,对势能场模型的积分表达式进行求解,实现绳牵引并联机器人高精度时变势能场模型的解算。通过仿真测试,研究绳牵引并联机器人势能场模型的影响参数。研究结果为绳牵引并联机器人基于时变势能场的实时稳定性评价指标建立和稳定工作空间的构建提供参考。

新型混凝土单元块D型软体排结构计算及稳定性分析

针对长江中下游航道整治水下沉排工程中软体排结构的不足,提出一种新型混凝土单元块D型软体排结构,建立悬链线模型,分析排体的受力特点,计算排体的抗倾、抗滑和抗漂浮稳定性,并对比分析排体对地形的适应性。结果表明,新型混凝土单元块D型软体排结构明显提高了水下沉排的安全性和对复杂地形的适应性,为复杂条件下的水下沉排工程提供理论支撑。

应用图像识别技术的弧垂计算方法研究

输电导线弧垂是导线运行的重要参数,影响电网的安全稳定运行。传统的运行输电线弧垂测量方法操作复杂,误差较大。提出了一种基于部分线段图像识别的弧垂计算方法,用高清相机拍摄部分线段并测定导线的档距等简单数据,并采用中值滤波和Canny边缘检测算子进行图像预处理;再以悬链线模型为基础提取部分段曲线的独立状态参数,还原完整的悬链曲线并计算其弧垂。通过两端等高悬链线及两端不等高悬链线的实测试验,结果表明,该方法能满足工程的精度要求,具有一定的实用价值。

浅析系泊系统之控制策略

本文以浮标吃水深度、钢管和钢桶的倾斜角度及锚链形状为主要控制策略,验证系泊系统设计的合理性.整体法对其进行受力分析,以受力平衡原理求出浮标吃水深度;运用隔离法,依次受力分析,得出了相应倾斜角度;引进了悬链线方程模型,将锚链形状表示为双曲余弦函数,并将此函数导入MATLAB软件,更加形象地表达出了锚链形状.

基于PSO算法的系泊系统的设计

近浅海观测是合理开发海洋的基础,现对近浅海观测网中的系泊系统进行了深入研究。基于遍历算法和粒子群算法的思想,借助Geo Gebra等软件工具,通过更改相关参数设计了新的、更可靠的系泊系统。本文考虑到风速和水流速度的不同向,故对系统进行三维受力分析,建立出关于风力、水流力和水深的系统设计模型;然后,以极端情况作为选择锚链型号、长度及重物球质量的标准。通过建立多目标优化模型,并借助粒子群算法,求出系泊系统的综合最优方案。通过验证,本文所得系统完全满足各种极端情况下的设计要求,同时考虑了经济性,更加具有实用价值。

室内四索牵引定位与索长求解

室内飞机维修四索牵引摄像系统因工作特性定位时系统处于静力平衡状态,不考虑运动时的动力特性,而着重考虑系统内部扰动对索长的影响。为减小悬索索长对定位误差的影响,提高四索牵引系统定位精度,实现悬索可达范围最大化,基于悬链线原理,通过对位置逆解分析,在空间O-XYZ坐标系中推导出悬索水平分力与索长之间的关系式,并建立四索悬链线模型。利用序列二次规划(SQP,sequential quadratic programming)算法优化悬索水平分力,使悬索拉力均匀分布,迭代求解非线性方程组得到最优化索长。通过仿真计算验证了该方法的有效性和可行性,计算过程清晰简便,四索索力分布均匀,避免了索力超限和虚牵现象。