高压输电线软体巡检机器人磁致动机制及PI滑模控制研究

为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题,设计一种高压磁致动软体巡检机器人,利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人进行本体构型设计并分析其工作姿态,实现稳定巡检功能;对磁致动驱动器进行理论设计和分析,利用Comsol仿真软件对其所需驱动力进行仿真,验证理论的可实行性;通过拉格朗日法对高压磁致动软体巡检机器人进行动力学建模,构建系统动力学方程,获取机器人的关节角度、速度、加速度之间的关系;最后,通过MATLAB利用基于PI滑模控制法对简化后的高压磁致动软体巡检机器人动力学模型实行速度和角速度高精度追踪仿真。仿真结果表明:在滑模控制下,角度在1.5 s追踪上理想信号,角速度在0.3 s后追上理想信号,证明基于PI的滑模控制器能够实现对高压磁致动软体巡检机器人的有效控制。

基于Hessian矩阵的改进EDlines输电线识别算法

随着电力网络的飞速发展,采用无人机搭载高清摄像头来进行输电线巡检已成常态。为提高巡检的实时性和准确性,本研究提出了一种基于Hessian矩阵的改进EDlines输电线识别算法。首先,通过伽马变换对输电线图像进行预处理,利用Hessian矩阵特征值和特征向量以求取像素点主方向和主曲率,并获得输电线主体轮廓,从而摒弃了传统方法中梯度计算锚点和像素方向的繁琐步骤。接着,在主体轮廓基础上连接锚点以得到潜在直线线段像素链,并运用随机抽样一致性(RANSAC)算法来进行线段拟合。最后,根据直线间的距离和角度,迭代拟合以得到最终的输电线。实验结果表明,该方法能应对多种复杂环境下的输电线识别任务,抗干扰能力强,误检率显著降低,为高空输电线巡检提供了可靠的技术支持,具有重要的工程应用价值。

基于ATP⁃EMTP的盐铁110 kV输电线耐雷性能分析

随着输电线路的大规模建设,在电网密集区域搭建同塔双回甚至多回的线路已成为一种趋势。在雷雨多发季节,同塔双回线路遭受雷击的概率显著增加,因此针对现有同塔双回线路进行耐雷性能分析并进行相应改造显得尤为迫切。针对广西北海市盐铁110 kV同塔双回输电线进行基于电磁暂态计算程序(ATP⁃EMTP)的耐雷性能仿真,分析了多种因素对于线路耐雷水平的影响,并提出了相应的改进措施,这将有效提高盐铁110 kV线路的耐雷水平。

不同断线高度下输电线冲击铁路防护装备的仿真分析

为保证在铁路线路上方架设输电线的过程中发生断线事故时,跨越铁路防护装备能够成功拦截跌落的输电线断线,防止输电线跌落在铁路线路或接触网上,对铁路运营起到安全防护作用。采用有限元软件模块模拟了输电线断线冲击跨越铁路防护装备防护网及横梁的全过程,分析了输电线在不同断线高度下对跨越铁路防护装备防护网及横梁的冲击作用,分别计算了不同断线高度下输电线断线的运动轨迹、防护网应力和横梁应力的变化情况。计算结果表明:随着输电线断线高度的增加,输电线跌落至防护网的时间增长,输电线与防护网接触作用的时间缩短,防护网及横梁最大应力均逐渐增大。

线路避雷器对于110 kV输电线耐雷水平的影响

避雷器对输电线路的防雷水平具有重要影响。大部分避雷器的安装未考虑实际的杆塔结构、地形地貌以及经济成本,影响整体线路搭建方案的经济性,存在一定的盲目性。为研究基于经济性考虑的避雷器安装方案,建立了同塔双回路电磁暂态模型,分析了杆塔结构、地形地貌对于同塔双回线路耐雷水平的影响,计算了不同避雷器安装方案的经济性和耐雷水平。该方案对于后续输电线路的建设具有一定的指导意义。

基于新型编码解码网络的复杂输电线识别

构建新型编码解码网络实现图像中多根交叉复杂输电线的高精度快速识别.为了减少网络参数,编码器取常规MobileNetV3的前16层,并且采用坐标注意力机制代替常规MobileNetV3的挤压和激励注意力机制,获取特征图的通道信息和位置信息;解码器通过金字塔池化模块获取输电线多尺度特征信息,提高识别精度;采用跳跃链接将编码器第2、4、7、11和13层特征图经锐化核卷积处理后分别与解码器的特征图堆叠,加强复杂输电线边缘特征提取;引入混合损失函数解决图像中输电线像素少、背景像素多的类别不平衡问题;利用迁移学习加快网络训练速度.实验结果表明,新型编码解码网络的平均像素精度(MPA)、平均交并比(MIOU)和识别速度分别为92.18%、84.27%和32帧/s,优于PSPNet、U2Net和其他输电线识别网络的.

交叉跨越段输电线绝缘子发热检测方法研究

绝缘子的可靠性直接影响电力系统安全,为减少电网安全隐患,提出交叉跨越段输电线绝缘子发热检测方法。分析绝缘子极化效应、漏电和表面爬电3种发热现象的特点,分别计算发热功率和升温状况;利用调节电路、控制设备、传感头和电源等部件构建光电传感器的整体架构,并结合一体化思想改进传统传感头的连接方式,采用封装手法提高光路耦合效率;使用卡尔曼滤波算法将离散方程线性化;根据所采集的信息记录光电场强度变化情况,计算晶体主要方向轴的双折射率和相位差,获得绝缘子周围的光电强度,检测出绝缘子是否发热。实验证明,所提方法信息采集的真实度较高,线性拟合程度高,可行性强,能充分利用光电传感器的优势,准确地检测绝缘子的性能。

复杂背景下航拍图像输电线提取算法研究

针对提取航拍图像中输电线容易出现断裂、重叠,识别准确率低等问题,提出一种改进Hough变换输电线提取算法。通过灰度化对航拍图像进行预处理,Canny算法识别输电线边缘;利用去除小连通区域方法减少边缘图像背景噪声;改进Hough变换参数空间的极大值判定范围,实现单直线响应准则。实验结果表明,改进算法相对于LSD、EDLines、传统Hough变换方法,能够完整提取出输电线,并且准确率高、抗噪性好。

复杂背景无人机巡检图像输电线异物缺陷检测

无人机巡检输电线图像的背景较为复杂,因此在对输电线异物缺陷进行检测的过程中,误检的情况较为严重。本文提出基于支持向量机的复杂背景无人机巡检图像输电线异物缺陷检测方法,采用直方图均衡化的方法增强输电线无人机巡检图像的对比度,利用固定大小的网格将输电线图像划分为多个区域,使用区域内的像素点计算特征,并对其进行加权平均融合操作,提取背景特征。为支持向量机模型选择合适的核函数和参数后,对其进行交叉验证,将提取的背景特征作为输入函数。根据像素与输电线之间的关系,检测异物缺陷,测试结果表明,误检率仅为0.5%。

基于4G网络的输电线放线走板状态监控系统设计

传统的高空张力放线主要依靠监控人员跟踪观察整个放线过程走板的状态,并通过对讲机将当前走板状态反馈给张力机操作人员,这种方式非常依赖工作人员的主观能力,容易出错且效率低下。因此,设计了一个用于输电线张力放线的可视化监控系统,在走板上安装数据采集系统,采集的数据包括走板前后的视频信息,走板当前的位置、速度、姿态信息及其与重要跨越物的距离;并通过4G网络,将采集到的信息传输到监控终端的人机交互系统。控制中心人员可通过可视化监控界面实现对输电线张力放线过程的实时监测,在节省大量人力物力的同时还能够提高工作效率,弥补依靠人工观察放线过程的不足。

基于无人机激光点云的架空输电线路弧垂仿真方法

针对目前激光雷达架空输电线测距时存在数据依赖高、对天气条件不敏感等问题,提出一种基于无人机机载激光雷达架空输电线弧垂仿真模型。利用无人机采集架空输电线3D点云数据。提出一个架空输电线弧垂曲线模型,可基于抛物线悬链线方程模拟不同天气条件下输电线形变形状。实验阶段,以中国某省110 kV输电线路为例验证所提方法。实验结果表明,温度的升高导致张力减小和输电线长度的伸长,垂直于输电线的水平张力随着风压的增加而增加。同时,所提模型模拟出的输电线形变与真实情况相比偏度小于1.22%。仿真结果验证了所提模型的有效性,该模型对架空输电线巡检和输电线安全分析的发展提供了一定借鉴作用。

基于OPGW光纤应变解析的矿区输电线路灾害监测系统

为解决复杂天气状况对矿区输电线路造成的外破灾害,基于OPGW光纤应变解析构建监控系统。利用被动式红外探测器组成环境监控模块,在矿区输电线路内部安装视频监控设备为球型摄像机,实现360°全视角监控,由ARM和DSP组成中央处理模块,与数据库信息进行匹配,实现数据分析。应用OPGW光纤应变解析技术分析光纤通信信号,确定输电线路受灾位置,并监测线路周围的移动目标、树木以及山火,在发现问题时,及时发出警报。实验结果表明,OPGW光纤应变解析技术得到的应变系数与原始数据基本吻合,能够很好地监测出被外破灾害影响的矿区输电线路。

基于时空演化的输电线通道树竹放电预警方法

为解决输电线通道中树竹放电预警准确率低的问题,提出了一种基于时空演化的输电线通道树竹放电预警方法。首先,通过无人机巢采集输电线通道图像,并进行图像噪声过滤;其次,通过树竹皮、叶子的边缘特征识别树竹类型,并结合典型树竹生长速度和观测的实际生长速度进行时空演化分析,预测树竹放电隐患时间并预警;最后,在某地市供电公司的输电工区进行仿真验证,该方法的树竹放电隐患预警准确率为98.9%,算例的仿真结果表明,所提方法可准确识别输电线通道树竹放电隐患,提升输电线通道的运行维护管理水平。

基于机载雷达数据的输电线弛度在线监测系统设计

架空输电线弛度是电力架线施工验收的重要指标,为解决利用传统经纬仪测量弛度受通视条件限制且测量范围小的问题,设计一种基于机载雷达数据的输电线弛度在线监测系统。利用模糊统计法对雷达数据进行分类,提取测点数据利用悬链方程进行弛度拟合分析,数据无线通信满足在线检测要求。所设计的弛度在线监测系统应用于施工现场,系统运行稳定且最大误差不超过±1%,能够有效解决检测中面临的复杂地形、线路大跨度远距离弧垂测量难度大的问题,能够实时指导现场施工,且低成本,具有较好的推广应用价值。

基于图像识别的高压输电线路故障检测技术研究

高压输电线路在运行过程中常面临线路断裂、绝缘子损坏等多种故障,若未能及时发现并处理,将严重危及电力系统的稳定和安全。文章基于图像识别技术的基本原理,深入探究了其在高压输电线路故障检测中的应用,包括系统架构设计、故障检测算法实现及性能优化策略。通过对比实验与分析,验证了所提出的故障检测系统的有效性,为提升高压输电线路故障检测的自动化程度和精确度提供了一种实用的解决方案。

输电线路自动防冰系统及其控制策略研究

为了降低覆冰对电网运行造成的危害,提出了输电线路自动防冰系统的概念,介绍了系统的构成和工作原理。根据输电线路覆冰的实际情况,研究并设计了防覆冰变压器主电路拓扑。在此基础上,采用传输线方程求解调压过程的动态模型,通过选择合理的调压时刻可以确保调压过程中无断流、无暂态、无冲击。最后,实例仿真结果表明,根据所提出的控制策略可以明显提高线路运行电流,并维持负载端电压基本不变,实现输电线路防覆冰。

高压输电线路减振控制研究综述

高电压输电线承载着高电压电力的传输和传输,是电力系统中的关键能量传输设备。因此,对高电压输电线进行减振技术的研究,对于保证其在环境载荷下的安全可靠运营,有着十分重要的现实意义。本文对近几年国际上关于输电塔、输电线和输电塔-导线耦合系统等三个层面进行了较为全面的综述,并对目前我国输电塔和输电塔-导线耦合系统等工程技术的发展进行了较为深入的探讨,对我国输电塔和输电塔-导线耦合系统的未来进行了预测。

考虑输电线路弧垂变化的自适应无人机巡检航线规划研究

当前基于无人机的精细化巡检未考虑温度对导地线弧垂的影响,外出作业操作难度高、巡检效率低。针对上述问题,提出考虑输电线路弧垂变化的自适应性无人机巡检航线规划技术,基于悬链线方程,对已分类处理的导地线点云数据进行矢量化分析计算,得到矢量化导地线;研究导地线温度与矢量化导地线的对应关系,基于插值生成的离散化点云数据,根据巡检无人机的相机参数、拍照距离、重叠率等参数计算出航点间距,生成自适应性无人机巡检航线。自适应导地线弧垂变化的巡检航线飞行试验结果表明:充分考虑由温度变化引起的导地线弧垂变化进行自主巡检航线规划,设置恰当的拍照距离和照片重叠率,可以清晰识别导地线纹理和缺陷故障,自主、完整、高效采集架空导地线图像。

高压输电线极限距离下的菱形挂篮施工技术研究

在高压输电线极限距离下建设桥梁,施工难度和安全风险显著提升。传统挂篮建筑高度较高,在这种情况下迫切需要改进和优化。在悬臂浇筑桥梁施工中,高压输电线的高度限制常常对传统菱形挂篮的使用构成挑战。本研究聚焦于新光快速路节点跨线桥施工,该桥采用变截面预应力混凝土连续箱梁,高压线底至桥面最小距离约为10.5 m,而传统挂篮施工的安全净距不足。为了解决这一问题,本研究设计了一种新型挂篮,通过采用反吊梁结构,将前上横梁反吊安装,从而将整体高度减少1.5 m,确保了施工与高压输电线之间的垂直安全距离达到5.65 m,满足安全和施工要求。研究结果表明,新型挂篮不仅解决了高压线限制下的施工难题,还提供了一种安全可靠的施工方案,显著提升了类似环境下桥梁施工的安全性和效率。

基于深度学习的输电线挂接地线状态目标检测方法研究

利用深度学习的方法对检测算法进行优化可以有效提高检出率。为此,本文首先以双阶算法(R-CNN)图像检测为深度学习方法,对其原理进行介绍;其次利用深度学习对R-CNN算法及其核心特征点提取算法进行优化;最后利用仿真方式对本文设计的优化算法的有效性进行检测。发现此种方法能够显著提高检出效率与准确性。