大荷载无人机-机器人高压输电线协同检修新方法研究

输电线路带电检修机器人是一种辅助和代替人工进行输电线路带电作业检修的一种智能化装备,其对于提高作业效率、作业可靠性、作业安全性具有重要实际意义,然而机器人在上下线过程中耗费大量的人力物力,大大降低了整体作业效率,机器人上下线问题已经成为制约机器人实用化的一个重要瓶颈。针对上述问题,提出了大荷载无人机(unmanned aerial vehical,UAV)和机器人的输电线协同检修新方法,该系统分为无人机、机器人和联接件,联接件用于联接无人机和机器人,通过电磁铁磁力的控制实现无人机与机器人系统的对接与分离,同时,通过对机器人机械臂系统的运动学建模与分析,得到了作业末端套筒所能到达的运动空间,从而进一步优化机械臂的结构参数,最后,通过硬件系统、软件系统、机械系统的集成设计,开发了机器人物理样机系统,在四分裂输电线路上进行引流板拧紧作业实验。实验结果表明:改系统能够顺利完成四分裂引流板作业任务,具有较强工程实用性,研究结果对于输电线路智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。

500kV四分裂输电线路防震锤检修机器人机型设计与优化

高压电力线缆是电能传输的重要通道,多分裂输电导线是电力传输的主力,而防震锤是四分裂输电导线上的重要金具,由于恶劣的服役环境,经常会出现防震锤钢绞线变形、锤头及螺栓丢失等故障发生,严重影响输电线路的正常运行。国内外研究表明利用机器人代替人工进行输电线路检修作业是一种行之有效的手段,基于此,面向四分裂超高压导线防震锤检修作业,提出了相应的防震锤检修机器人基本构型和检修作业运动规划,建立了机器人的三维实体模型,为精简机器人连杆结构和关节参数,剔除机器人冗余机构,基于机器人运动学模型,利用蒙特卡洛法对末端作业空间进行了仿真分析,通过点云图和末端可达空间分析,机器人的连杆长度存在一定冗余,通过缩短机器人的连杆参数,优化精简机器人的结构,一定程度上可以节省机器人开发成本。最后,开发了结构紧凑型机器人虚拟样机,并提出了泛在电力物联网背景下的电力机器人新型控制体系架构,为电力系统运维管理一体化技术奠定了坚实的理论基础。

输电线路运行中常见故障的检修技术分析

在21世纪到来的十几年来,随着人们的生活水平不断提高,各种各样的电气设备进入到每家每户,用电需求也越来越大。输电线作为目前电力运输的主要方式,实现了人们日常生活以及各行各业的用电需求,在电力的推广以及利用方面占据着非常重要的地位。本文主要是对输电线路运行中常见故障的检修技术进行了详细分析。

电力系统中输电运检技术的主要应用方法

输电运检技术可及时发现电力系统的故障隐患,保障稳定可靠的供电。和电力系统发展相比,输电运检技术较滞后,需创新其应用方法。基于此,文章以某省电力系统为例,阐述其输电运检技术的应用不足,给出相应的优化应用方法,提升该省电力系统的运维管理水平,为其他电力企业提供参考。

电力铁塔高效攀爬机器人机械系统设计与物理样机开发

采用架空高压输电线路进行电力输送是远距离输送电力的重要方式,其安全稳定运行直接影响到电力供应质量。由于传统电力检修登塔时需借助敷设于铁塔主材上的金属轨道与钢绞线防坠落保护装置或者采用双安全带交替保护方式攀登铁塔至作业位置,存在效率低下、成本较高等问题。因此本文摒弃传统的工人防坠保护方法,创造性地引入智能机器人来辅助完成临时防坠装置的安装,实现对传统防坠方式的创新应用。本文提出了用于输电铁塔挂拆临时高空防坠保护装置用的智能机器系统,能够完成从地面携带防坠落装置沿铁塔主材攀爬至作业点位置并安装防坠绳挂拆装置,基于闭链连杆结构的运动学和作业空间仿真,验证了机械结构的可行性和有效性,开发了物理样机系统并进行了作业实验,在作业人员完成检修工作后拆除防坠绳装置并返回地面,完成防坠保护绳的挂拆操作,既可以保证工作人员的安全还能提高工作效率,对于电力企业来说具有巨大的经济效益。

超高压输电线悬垂绝缘子串激光除冰机器人构型设计研究

绝缘子是超高压输电线路上的重要装备,由于长期服役于高空、高压恶劣作业环境,以及冬季极端低温环境下会造成的绝缘子串覆冰不仅增大了绝缘子串的重量,而且还会影响绝缘子的电气绝缘性能,特别是绝缘子串上片与片之间所形成的冰凌会直接导致绝缘子片间短路,因此,去除超高压输电线路绝缘子串间的冰凌是保证输电线路正常运行的一项常规作业任务。提出了一种基于激光技术的绝缘子新型除冰机构及除冰方法,设计了激光除冰机器人的基本机械构型,通过无人机的复合,搭载激光装备实现绝缘子串冰凌去除作业,提出了相应的激光除冰作业运动规划,相比传统机械除冰、热融冰等方法,激光除冰作业是一种非接触式的除冰方法,其作业效率高,更适用于远距离除冰,对于超高压多分裂输电线路所处的野外复杂作业环境具有更强的实用性。最后,通过激光装备的2自由度偏转角的测试实验和不同作业方式效率及性能对比测试实验,验证了所设计的激光除冰机构能够无盲区地实现绝缘子串除冰作业,同时输电线路激光除冰的可行性最高,激光除冰机器人虚拟样机系统的研究对于绝缘子激光除冰机器人物理样机开发及其实用化研究具有重要理论意义与实际应用价值。

交直流并行输电线路无线电干扰的预测算法

交直流并行输电线路无线电干扰的产生机理与常规线路不同,以至于其预测模型要么过于粗略而误差过大,要么过于复杂而不易被工程人员掌握。为兼顾无线电干扰求解准确性与工程实用性,提出了一种结合灰色关联度理论的误差反向传播前馈神经网络模型。首先,对影响无线电干扰的17个影响指标进行灰色理论筛选,然后将得到的对无线电干扰有切实影响的指标作为输入变量,以无线电干扰为输出变量,通过BP神经网络拟合算法进行无线电干扰预测。结合已投入运行的交直流并行输电线路实测无线电干扰样本进行验证,结果表明,相较于传统算法,采用BP神经网络预测模型的预测精度提高了13.58%。

输电线除冰机器人机械结构设计与运动特性分析

针对四分裂输电线路除冰作业任务,提出了一种能够适应多分裂输电线路行走和作业的四轮移动机器人机构构型及其末端工具,通过拉格朗日法推导并建立机械臂的动力学模型,基于该动力学模型在ADAMS中对机器人的动力学特性进行仿真研究,结果表明,本文所提出的机器人机构能够完成四分裂除冰作业,同时机器人各关节的运动满足作业过程中驱动力矩的要求,避免了机器人关节力矩驱动力不足和驱动力过大等造成的机器人系统作业故障和作业失败的发生,最后,通过实验验证了本文所提出机械构型和动力学模型的工程实用性。通过本文的研究,对于输电线路移动机器人机械结构参数优化和电气控制参数优化具有双重重要的理论意义和实际应用价值。

面向多任务的10kV配网线路检修机器人构型设计及应用

电力机器人是提高10kV配网线路检修作业效率的重要装备。目前,配网带电作业方法主要包括斗臂车绝缘手套法和绝缘操作杆间接作业法,其均存在受地形和设备结构制约、安全风险高等问题,难以满足县域配网带电作业的需求。笔者面向线路断接引线作业、柔性电缆搭建旁路作业等任务,研究开发设计了专门实用于10kV配网线路检修机器人的线夹搭火装置、剥皮器、剪线器、快速更换末端的基本构型,提出了机器人的作业运动规划,建立了机器人的三维实体模型,研制开发了可远端操作的巡检作业机器人物理样机。最后,在现场实际带电线路上进行机器人物理样机的人机协同作业试验,结果表明,所开发的机器人物理样机能够更加高效安全地完成相应作业功能。

基于YOLO目标检测算法的输电线路检测

输电线路是电网的重要组成部分,确保输电线路安全是保障电力系统稳定运行的重要措施。文章提出一种基于YOLO(you only Look once)算法的输电线路检测模型,用以对无人机等可见光拍摄图像中的输电线路进行物体检测。输电线路的识别检测任务一直是目标检测任务的难题,针对输电线路细长物理结构的特点,对微型目标检测YOLO模型进行改进,设计了对细长物理结构的高长宽比预测锚(anchor),对特征提取网络Darknet进行精简,在保持模型性能和检测精度的基础上对其进行轻量化处理,设计一种可通过单GPU(graphics processing unit)训练的轻量级模型并通过实验与原始YOLO模型、Faster R-CNN以及SSD在测试集上进行性能对比。实验结果表明,轻量级YOLO模型在测试集上检测精度达到83.04%,说明预测锚结构和精简后的网络模型对于输电线路检测是有效的。

高压双分裂输电线路四轮机器人动力学建模与仿真研究

电力机器人服役于超高压强电磁特种作业环境下,机器人动力学模型是机器人机械结构设计、电气系统设计及控制器设计的关键,且动力学模型的精确度和复杂度直接影响机器人控制性能和机器人的运行速度。针对高压双分裂输电线路四轮移动带电作业机器人常规动力学建模方法计算量大、复杂、不利于机器人机构和控制器设计的问题,提出了一种基于分层递推结构的机器人动力学建模方法。通过分解作业过程中机械臂的运动,利用拉格朗日动力学建模方法对机器人的机械臂基本动作进行了动力学建模,得到了机械臂基本动作的统一动力学模型,通过递推得出了四轮移动机器人的完整动力学模型,最后,通过机器人作业现场获取的关节电机实时数据,在MATLAB软件中进行仿真实验,结果验证了本文机器人动力学模型的正确性,为机器人物理样机开发、控制器和关节驱动机构的设计与选型提供了理论依据。

220kV高压电力极端环境下带电作业机器人控制方法研究

针对高压电缆极端环境下的大柔索输电导线、高空随机风载荷、高压输电线路超强电磁场干扰对于机器人控制的影响机制进行了探索研究,建立了大柔索输电导线和风载荷作用下机器人的控制模型,分析了高压输电线路的电磁场的基本特性,构建了机器人进出强电磁场的等效电路模型,通过对大柔性、风载荷、超强电磁场三种主要极端环境进行了有效的信息融合,并设计了相应的机器人控制算法,最后,通过仿真实验和现场作业试验验证了算法的有效性和工程实用性,与常规控制算法相比,该方法能够有效抑制大柔性强电磁输电线路及风载荷对于机器人运动控制的影响,机器人位姿检测与作业控制得到了进一步优化,机器人对于高压电力极端作业环境的自适应能力得到了进一步加强。

超特高压架空输电线路基于自主巡检技术的图像自适应曝光技术研究

超特高压架空输电线路自主巡检技术良好解决了人工巡检效率低、危险度高的问题,但是常因为采集图像曝光过度降低了线路故障识别的精度。为此,提出一种图像自适应曝光技术,在最优的亮度环境下采集清晰图像。输电线路自主巡检系统通过飞行器搭载高分辨率面阵CDD相机采集图像;根据曝光量计算方法分析可知:图像亮度与相机曝光时间是干扰曝光量的关键因子。通过对比亮度距离变化差值和阈值的大小求取合理的亮度均值,判断曝光时间合理性;不合理的曝光时间采用滑动平均法进行自适应修正。

基于Android端的电力GIS巡检机器人控制系统设计

Android系统是现在使用最多的移动操作系统,能够弥补传统基于PC端的工业控制的诸多缺陷,基于此,本文面向电力系统GIS设备检修任务提出一种基于Android端的GIS巡检机器人新型控制系统,设计机器人的硬件控制系统,开发Android软件人机交互平台,在Android移动设备上实现机器人的远程控制。同时,对所设计的GIS巡检机器人控制系统进行调试与结果分析。实验测试结果验证了基于Android端的机器人控制系统能够满足电力系统GIS设备的巡检作业需求。最后,通过硬件系统、软件系统、机械系统集成设计开发出电力GIS巡检机器人物理样机,相比传统的基于PC端的机器人控制系统,基于Android端的机器人控制系统工程实用性更强、通用性更好,便于二次开发,具有较强的推广和应用价值。

输电运检新技术的应用现状和发展前景探究

输电运检技术在电力系统中占据重要地位,它直接影响着输电质量,相关人员需高度重视它的应用效果。文章简要分析了输电运检新技术的应用现状,并通过强化输电体系运检效果、应用绝缘子状态检修技术、运检环节推广带电作业等方式,提升输电运检质量,为电力系统正常运行提供重要保障。

500 kV紧凑型同塔双回输电线路场强水平和感应电压仿真分析

分析了工频电磁场下物体导电率对感应电的影响,采用适合用于输电线路电场分布简化分析的理论模型对输电线路电场分布进行分析推导线导体耦合的静电场解析公式,编制MATLAB求解程序,开展相关的计算分析工作,得出不同塔型杆塔的场强水平和感应电压水平。500k V紧凑型同塔双回(垂直排列)输电线路具有布置紧凑、单位走廊面积输送容量大等优点,在国内外电网中广泛使用。与常规线路相比,杆塔带电作业空间狭小(导线间距较常规塔近70%)、感应电压高(可达运行电压12%以上)。开展带电作业主要面临两大难题:一是杆塔结构极为紧凑,感应电压(电流)、体表场强以及不同工况检修时安全防护技术不明确;二是杆塔窗口狭小、多组合间隙,传统方法及工具难以满足作业要求。因此,亟须开展关于500k V垂直排列型同塔双回输电线路电场和感应电压方面的研究。

探究电力调度自动化系统网络安全隐患及防止办法

电力资源在现阶段的社会发展中,已经成为最重要的基础能源,人们在生活和生产中,广泛的应用这一能源。而信息技术的发展,更是促进了电网系统应用范围,通过计算机网络,将电网中的电力调度形成自动化的系统模式,帮助电力企业提升电力调度的合理性。但是,随着网络安全隐患的出现,电力自动化系统也受到的牵连,电力企业为了避免电网在运行的过程中,出现电力网络安全威胁,影响正常的生产调度,在日常的管理和防范工作中,逐渐加大安全防范措施,从而维护电力自动化系统网络的安全运行。

山火预警技术在输电线路中的应用

因电力资源分布不均匀,电力企业需要通过建设输电线路来满足不同地区的用电需求。我国地形地貌较为复杂,电力运输过程中将受到自然环境与气候等因素的影响。电力运输中断会严重影响终端用户的正常用电,因此加强山火预警技术的应用十分重要。所以,阐述山火预警技术的重要性,分析研究其在输电线路中的应用,为相关供电企业提供参考。

输电线路耐张塔更换第一片绝缘子工器具的研制

特高压线路在设计之初采用了更为先进的技术与理念,线路导线、绝缘子串、金具等设备型号和组装方式与以往不同,这些都导致现有工器具无法适用,制约了特高压带电作业的安全开展。鉴于此,开展了特高压输电线路耐张绝缘子更换工器具的研究。在输电线路耐张塔的第一片绝缘子出现问题时,现有的带电作业绝缘子更换工器具无法完成该单片绝缘子的更换,其只能更换除第一片绝缘子外的单片绝缘子。现根据对±800 k V宾金、复奉、锦苏三大直流特高压输电线路绝缘子型式和线路荷载的调研,设计出适用于更换±800 k V特高压直流输电线路耐张塔第一片(导线侧或横担侧)绝缘子的工器具,该工器具安装方便,使用可靠,经济效益好。

一种基于激光雷达的输电线路通道树障检测方法研究

我国输电线路分布具有地形复杂、点多、面广的特征,传统的手持激光测距仪进行树障距离测量的方法已不能满足当前输电线路巡检的需求,为此介绍了一种基于激光雷达的输电线路通道树障检测方法,可高效、准确地检测到输电线路的树障情况,值得大力推广应用。