飞滑式巡线机器人带电作业方式实验研究

发布时间：2020-08-18 10:14

【摘要】：架空线路及杆塔附件长期暴露在野外,很容易受到材料老化、污秽、飘挂物等外界因素的影响,使电力系统的运行存在安全隐患,因而对输电线路的巡检和维护是电力系统安全运行的重要保障。然而目前常规巡检方式效率低下、成本较高,因此采用一种飞滑式巡检机器人进行输电线路巡检能切实保证电力系统安全,提高经济效益。由于该飞滑式巡检机器人需要在正常运行的架空线路上作业,保证其受到电磁干扰的情况下能够安全稳定的带电作业尤为关键。本文首先根据电力巡线的要求,结合攀爬式巡线机器人和旋翼无人机的特点,提出一种飞滑式巡线机器人进行巡线,该巡线方法具有巡线时间长、速度快、效率高等优点。设计该飞滑式巡线机器人的巡线策略,并指出机器人安全运行的技术难点。然后进行飞滑式巡线机器人上线可靠性的分析及验证。通过建立机器人这种悬浮导体与电力线之间的数学模型,理论分析二者感应放电机理。分别进行不同悬浮导体和机器人与高压导线的场强仿真分析和放电距离测量实验,我们得到:机器人的表面积增大、曲率半径减小或者所占空间高度增大,均会使得机器人与导线之间更容易发生放电。考虑环境条件对放电击穿的影响,针对110kV线路,设计翼展为1.2m的飞滑式巡线机器人上线过程中与架空导线的安全距离为10cm。通过高速摄像机对导线与悬浮导体之间的感应放电进行拍摄,统计分析后得到高压导线与悬浮导体之间的放电规律。利用频谱分析仪进行各种电晕和放电情况下的频谱测量,得到在各个频段内的电磁干扰强度及变化情况。选择5.8GHz频率的无线设备,进行机器人上线安全可靠性的验证实验。我们得到:在上线过程中,保证机器人与导线之间不发生感应放电,机器人便能安全稳定运行。最后设计飞滑式巡线机器人的带电作业方式。一种为绝缘带电作业方式,通过对不同绝缘材料在不同情况下的沿面放电实验,我们选择悬挂绝缘杆的材质为玻璃钢环氧树脂,针对110kV线路,本文中大型机器人的悬挂绝缘杆长度设置为15cm。另一种为等电位作业方式,主要研究等电位后避免旋翼处发生放电的保护策略研究。通过设计等电位搭接装置并分析等电位后的不利影响,设计改善机器人旋翼尖端处高场强的均压环装置,然后进行电场仿真并分析其改善性能,最后得到合适的均压环尺寸。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242;TM84
【图文】：

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二章飞滑式巡线机器人在高压电场中安全运行的关键技术合了移动巡线机器人和旋翼无人机的特点，采用一线机器人。该机器人具有巡线时间长、速度快、效和线上滑行、灵活越障、搭载多种小型化巡检设备向机器人发送指令让巡线机器人完成相应的作业。机器人结构示意图如图 2-1 所示。

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图 2-1 飞滑式巡线机器人结构示意图[29]器人是在旋翼无人机整体结构上增加绝缘悬挂杆、时为了较为容易快速的实现机器人的自动控制上下置（见图 2-1 中序号 40），该装置能顺利的引导导现巡线机器人悬挂在导线上。在旋翼无人机的下方行架空线路的巡检，在机身前方可加装剪切装置，障的处理。另外为了实现机器人的等电位作业，设电作业过程中发生不间断感应放电，防止产生的强稳定的工作。等电位搭接装置见图 2-2 中编号 62 所

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压器；R—保护电阻；F—分压器；L—架空导线；S—悬浮C2—等效电容。图 3-5 实验回路示意图示意图搭建实验平台，因为悬浮导体并不能自身辅助来模拟真实的情况，设计如图 3-6 所示的放电定在悬挂绝缘杆上，通过拉动无弹性绳使悬浮导体台上的刻度尺来测量悬浮导体与架空导线刚好发量放电时室内温湿度情况，对于同一次测量，放电象条件参数变化的影响和放电分散性。为防止放电两次放电之间的间隔为 5min，使空间离子充分扩况。

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