飞滑式巡线机器人带电作业方式实验研究

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1、工程硕士学位论文飞滑式巡线机器人带电作业方式实验研究作者姓名吴志坤工程领域电气工程校内指导教师朱宁西副教授刘刚副教授校外指导教师董选昌高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2018年4月TheExperimentalResearchonLive-LineWorkOperationsofTheFlight-SlidingTypeTransmissionLineInspectionRobotADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuZhikunSupervisor：A.Prof.ZhuN

2、ingxiA.Prof.LiuGangSn.Ener.DongXuanchangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM72学校代号：10561学号：201521012330华南理工大学硕士学位论文飞滑式巡线机器人带电作业方式实验研究作者姓名：吴志坤指导教师姓名、职称：朱宁西副教授、董选昌高级工程师申请学位级别：全日制工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：输电线路巡检论文提交日期：2018年6月4日论文答辩日期：20

3、18年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：董选昌委员：郑明、谢从珍、朱宁西、刘刚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

4、，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.

5、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

6、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。关键词：飞滑式巡线机器人；带电作业方式；感应放电距离；电磁干扰；保护策略IABSTRACTOverheadlinesandtowerattachmentshavelongbeenexposedtothewildplaces,anditiseasilya

7、ffectedbyexternalfactorssuchasagingofmaterials,pollutionandfloatingobjectswhichcausespotentialsafetyhazardsintheoperationofthepowersystem.Therefore,theinspectionandmaintenanceoftransmissionlinesisanimportantguaranteeforthesafeoperationofpowersystems.However,conventionalpatrolm

8、ethodsareinefficientandcostly.Therefore,usingaflight-slidingt