Navorsing en Analise van Dronedryfhede as Vervangende Tegnologie vir Onderhoud van Uiters Hoëspanningsoorlewingslynne

In 'n bepaalde gebied is na onderhoud van ultra-hoogspannings (UHV) oorvoerlyne die volgende kwessies geïdentifiseer: bestaande droës het nie genoeg prestasie om aan die huidige groot-skaalse en uitgebreide inspeksie- en onderhoudsbehoeftes van UHV-lyne te voldoen. In praktyk wys droës onvoldoende uithouendheid, beperkte beeldverwerwingsvermoë en swak elektromagnetiese interferensie (EMI) weerstand, wat negatief op inspeksie-effektiwiteit inwerk en akkurate identifikasie van UHV-lynfoute verhoed.

As gevolg van die aansienlike lengte van UHV-oorvoerlyne en die invloed van plaaslike natuurlike omgewings, kan droës met opspoorapparatuur nie lankdurig vlieg, wat inspeksie-effektiwiteit verminder. In die beskrewe geval het selfs olie-elektriese hibridedroës 'n vlugduur van minder as 3 ure bereik, wat gereelde batterievervanging tydens inspeksies noodsaaklik maak. Bovendien het huidige droës-gebaseerde inspeksiestelsels nie funksionele volledigheid nie—hulle ondersteun nie multi-dimensionele, multi-funksionele inspeksievermoëns—wat tot onvoldoende inspeksieakkuraatheid lei. Dit kan die opsporing en hanteering van lynfoute of ander foute vertraag, wat direk normale kragverskaffing beïnvloed.

Om hierdie uitdagings te hanteer, het ons maatskappy 'n nuwe UHV-oorvoerlyn inspeksietegnologie ontwikkel wat 'n robotarm op 'n droë monteer. Hierdie oplossing is aangepas aan die spesifieke UHV-infrastruktuur in die gebied en gebaseer op die huidige prestasie van droës in lynonderhoud. Dit streef daarna om die voorgeeë kwessies te verhelp terwyl dit kardinale vereistes voldoen: lae energieverbruik, verlengde uithouendheid, lae koste, hoë beladingvermoë en sterk omgewingspersepsie.

1.Tegniese Oplossing: Droëgemonteerde Robotarm vir UHV-Lynonderhoud
1.1 Ontwerpkonsep
Kritieke oorweginge vir hierdie tegnologie sluit isolasieontwerp, robotarmbewegingsbeheer en ondersteunende substelsels in. Verantwoordelike tegniese ontwerp is noodsaaklik om bestaande UHV-onderhoudskwessies effektief te verhelp en implementeringsknelpunte te oorkom.

Ons maatskappy het die isolasievereistes wat deur die UHV-onderhoudsomgewing op die robotarm geplaas word, omvattend geëvalueer. Daarop gebaseer het ons die maksimum elektriese veldsterkte en spanningsvariasies wat deur die arm, rotore, raam en romp by verskillende afstande van lewendige geleiders ondervind, bereken. Doelgerigte prestasetoetse is dan ontwerp om verdere verbeteringe van die tegniese oplossing te informeer.

Ons het verteenwoordigende UHV-onderhoudssituasies gekies om standaardwerkprosedures en veiligheidsprotokolle te definieer. Die multi-graad-van-vryheidsstruktuur van die robotarm is geoptimaliseer om die mees kompatibele droë-manipulatorkonfigurasie te identifiseer. Gegewe die unieke operasieomgewing, het ons ook voorgestel om die oorspronklike beeldverwerwingshardeeware en dataoorsending sagteware/hardeeware in die gevallestudie te verhoog om real-time beeldkwaliteit te verbeter.

1.2 Elektromagnetiese Interferensie (EMI) Verminderingmaatreëls
Die UHV-lyne in die geval betrek langer strekke en oorskrydings, wat 'n komplekse en dinamiese elektromagnetiese omgewing skep. Sterke elektromagnetiese velde rondom die lyne en intense signale van nabygeleë kommunikasiebasisstasies kan swaar met die droë-manipulatorsisteme se kommunikasie interferer. Bykomend kan langafstanddataoorsending tydens manipulatiewe operasies kruispraat veroorsaak, wat operasieveiligheid kompromitteer.

Om hierteen te werk, stel ons maatskappy die volgende EMI-skermmaatreëls voor:

• Analiseer potensiële skade van hoë-intensiteit elektromagnetiese velde naby UHV-lyne aan die droë se interne skakeling.

• Pas skermbehandeling toe op die oppervlak van die romp, seinkabels en alle behuisingnaads.

• Spuit 'n geleidende coating van gespesifiseerde dikte eenvormig op die buitekant van die droë om elektromagnetiese interferensie te verminder. Vir komponente wat nie geskikt is vir bedekking, word koperdraadbinding gebruik om gelykwaardige skermeffektiwiteit te bewerkstellig.

1.3 Robotarm Strukturele Ontwerp
Gelyk as in Figuur 1, bestaan die robotarm uit:
(1) Grib; (2) Servobeskermingskas; (3) Nulwaarde-detektoradapter; (4) Hoëspanningstoetsadapter; (5) Isolerende staaf; (6) Beperkingsstaaf; (7) Epoxyhars-isolerende laag; (8) Rolspesifieke luglaag; (9) Koppelingstaaf; (10) Rolspesifieke luglaag.

Gegewe isolasievereistes in UHV-omgewings, stel ons maatskappy voor om isolerende boutte tussen die onderkant van die droë en landgestel te installeer. 'n Staalraam verbind die onderkant van die isolerende laag met die rolspesifieke luglaag, wat buite om 'n metaalbearing vasgehaak word. Die rolspesifieke servo-motor is op die regterkant van die bearing gemonteer, wat die rolmechanisme drijf om op-en-neer beweging van die robotarm te moontlik maak.

Gegewe die interferensie wat deur hoë-intensiteit elektromagnetiese velde in die ruimte rondom die oorvoerlyne veroorsaak word, stel ons maatskappy voor om servo-motordryflyne binne die isolerende staaf te installeer en die servo met 'n spesifieke geïsoleerde beskermende behuising te toerus. Dit isoleer die servo effektief van die elektromagnetiese stootvlakke wat deur die eksterne hoëspanningsomgewing gegenereer word. Bykomend word koperdraadbinding toegepas op die gapinge rondom die servo om gelykpotensiaal binding te bewerkstellig, wat die risiko van elektromagnetiese golfgeïnduseerde breek in die servo se interne skakeling verminder.

2.Simulasieeksperiment van UHV-Oorvoerlyn Inspeksie met 'n Droëgemonteerde Robotarm
2.1 Simulasieontwerp
Gebaseer op onderhoudsrekords van die UHV-oorvoerlyne in die gevallestudie, is die volgende strukturele parameters verkry: die totale hoogte van die reguitlyn-tower is 3200 mm; die groot shed radius is 2400 mm; die medium shed radius is 3200 mm; die klein shed radius is 2700 mm; en die geleider diameter is 17.48 mm, soos in Figuur 2 getoon.

In die simulasie-eksperiment het die droene-sisteem kenmerke gekies wat koolstofveer materiaal vir die propellers, raamwerk en romp gebruik om sy algehele prestasie te verbeter.

Met inagneming van die invloed van die omliggende ruimtelike elektriese veld op droene-gebaseerde onderhoudsoperasies vir ultra-hoogspannings (UHV) oordraglynne, het ons maatskappy eers 'n simulasie-model van die droene-gebaseerde robotarm-inspeksie-sisteem ontwikkel. Deur eindige-element-analise te gebruik, het ons die spesifieke impak van die elektriese veld rondom UHV-lyne op droene-onderhoudsoperasies bepaal. Daarbenewens het ons die maksimum elektriese veldsterkte en voltasiewisselinge ondervind deur die robotarm, romp, rotors en fuselage onder verskillende afstande tussen die linkerkant van die robotarm en die geleier geanaliseer. Dit stel ons in staat om te beoordeel of potensiële veiligheidsrisiko's bestaan tydens nabyheid-inspeksietake.

2.2 Simulasieproses
2.2.1 Inspeksiesistemprestasie teen 0.84 m van UHV-oordraglyn
Ons maatskappy het simulasie-eksperimente met die droene-gebaseerde robotarm-inspeksie-sisteem uitgevoer om verder analise van sy operasionele toestand en die ruimtelike elektriese veldverspreiding naby die geleider te doen wanneer dit 0.84 m weg is van die UHV-oordraglyn.

Simulasieresultate het getoon dat, onder hierdie werktoestand, geen betekenisvolle negatiewe elektriese veld-effekte op die algehele inspeksiesisteem waargeneem is nie. Daar is egter 'n ligte toename in die elektriese veldintensiteit op die linkerkant van die robotarm waargeneem. In die algemeen, as die plaaslike elektriese veldsterkte die dielektriese breeksterkte van lug (30 kV/cm) oorskry, neem die risiko van komponentebreuk toe, wat sisteemstabiliteit en -veiligheid kan kompromitteer.

Verder het ons deur die potensiaal (spanning)-verspreiding oor sisteemkomponente te ondersoek, gevind dat, soos die afstand tussen die droene-gebaseerde inspeksiesisteem en die UHV-lyn toenem, die elektriese potensiaal van alle komponente ooreenkomstig verminder. Op grond van hierdie potensiaalveranderinge het ons die spanningvlakke en maksimum elektriese veldsterktes wat elke komponent in die onderhoudsomgewing ervaar, bepaal.

Soos in Tabel 1 aangedui, wanneer die inspeksiesisteem 0.84 m van die UHV-lyn is, ervaar die robotarm 'n elektriese veldsterkte van 3712 V/m en 'n spanning van 2069 V. 'n Vergelyking tussen die linkerkant en regterkant rotors het getoon dat die linkerrotor konsekwent hoër elektriese veldsterkte en spanning ervaar as die regterrotor. Al die data dui daarop dat, onder hierdie 0.84 m bedryfstoestand, die elektriese veld goed onder die lugbreekdrempel bly, geen risiko van elektriese ontlading inhoud en veilige bedryf van die droene-gebaseerde robotarm-inspeksie-sisteem verseker.

2.2.2 Inspeksiesistemprestasie teen 0.34 m van UHV-oordraglyn
Ons maatskappy het ook simulasie-eksperimente uitgevoer om die operasionele toestand van die droene-gebaseerde robotarm-inspeksie-sisteem en die ruimtelike elektriese veldverspreiding naby die geleider te analiseer wanneer dit net 0.34 m weg is van die UHV-oordraglyn.

Tabel 1: Maksimum elektriese veldsterkte en spanningwaardes wat ooreenkom met elke komponent van die droene-gebaseerde robotarm-inspeksie-sisteem

Die simulasie resultate het getoon dat, onder hierdie afstand onderhoudsvoorwaarde, die spasiale elektriese veldverdeling om die oorskynlyn aan die linkerkant van die robotarm verander het. As gevolg van die unieke omgewing van ultra-hoogspannings (UHS) oorskynlyne, is hoogspanningselektriese velde baie geneig om boogvorming en oppervlakflitsoverskyn probleme te veroorsaak.

Tegelykertyd, deur die potensiaal variasies van verskeie komponente in die stelsel te analiseer, is daar gevind dat, as die afstand tussen die droë-gebaseerde robotarm inspeksiestelsel en die UHS oorskynlyn toeneem, neem die elektriese potensiaal van al die komponente ooreenkomstig af.

Volgens die data in Tabel 2, wanneer die inspeksiestelsel 0,34 m weg van die UHS oorskynlyn geposisioneer word, oorskry die maksimum elektriese veldsterkte wat enige komponent in die stelsel ervaar, nie die dielektriese breeksterkte van lug nie. Dit word dus gevolgtrek dat geen breekrisiko sal voorkom tydens die onderhoudsoperasie nie, wat die veiligheid en betroubaarheid van die droë-gebaseerde robotarm inspeksiestelsel in praktiese toepassings verseker.

Tabel 2: Maksimum Elektriese Veldsterkte en Spanningswaardes Ooreenkomstig met Elke Komponent van die Droë-gebaseerde Robotarm Inspeksiestelsel

2.3 Toetsing van die Anti-Interferensievermoë van die Droöngebonde Robotarm in Onderhoud van Oordraglynne

Vir die toets van die droönskermvermoë het die toetstoerusting 'n met geleidende verf bedekte droön en 'n multimeter ingesluit. Die geleidende verf is eenvormig op die oppervlak van die droön gespuit met 'n dikte wat nie 0,05 mm oorskry nie. Onder normale omgewingsomstandighede is die interne weerstand tussen twee punte op die droön se oppervlak gemeet; 'n waarde kleiner as 1 Ω dui aan dat dit voldoen aan die spesifiseerde standaard.

Beeldversteuringstoets: Wanneer die tegnologie van die droöngebonde robotarm vir lyninspeksie gebruik word, kan beeldversteuring weens faktore soos die inherente akkuraatheid van die gimbalkamera en die kwaliteit van montasieprosesse voorkom. Hierdie versteuring veroorsaak onenigheid tussen die geneemde beelde en die werklike toneel, wat potensieel die vermoë van onderhoudpersoneel om fout of defekte op UHV-oordraglyne akkuraat te identifiseer, kan impareer.

Om hierdie probleem te hanteer, het ons tegniese span 'n beeldversteuringskorreksiemodel ontwikkel gebaseer op die versteuringskenmerke van die gimbalkamera. Hierdie model word uitgedruk deur die volgende formule:

In die formule:
x,y is die oorspronklike koördinate van 'n tangensiele versteuringpunt in die beeldvormingstelsel;
x′,y′ is die nuwe koördinate van die punt na versteuringskorreksie;
p1,p2 is die tangensiele versteuringsparameters;
r is die radiale afstand vanaf die beeldmiddelpunt.

Kameralensversteuring val hoofsaaklik in twee tipes: tangensieel en radiaal. Tangensiele versteuring ontstaan hoofsaaklik omdat die lens-elemente en die kamera se beeldvlak nie perfek parallel is nie. Radiaal versteuring, aan die ander kant, kom voor omdat ligstraale meer betekenisvol buig by posisies verder vanaf die optiese middelpunt van die lens, wat lei tot versteuring wat langs die radiale rigting van die lens verdeel is. Radiaal versteuring kan uitgedruk word deur die volgende formule:

In die formule:
x,y is die oorspronklike koördinate van 'n radiaal versteurde punt in die beeldvormingstelsel;
x′,y′ is die nuwe koördinate van die punt na versteuringskorreksie;
k1,k2,k3 is die radiaal versteuringsparameters;
r is die radiale afstand vanaf die beeldmiddelpunt.

Op hierdie basis stel ons maatskappy voor om Zhang se kalibrasie-metode te gebruik om die radiale versteuringskomponente te identifiseer wat die meeste invloed het op beeldvorming, en om die modelparameters te herkonstrueer. Dit maak wederkerige kaarting moontlik tussen objekkoördinate in 'n gedefinieerde wêreldkoördinaatsisteem en pikselloërdinate in die beeldvlak, waardoor die kalibrasie van die gimbalkamera voltooi word. Hierdie benadering verminder effektief die impak van lensvervaardigingtoleransies en montasieprosesse op beeldakkuraatheid, verhoog beeldhelderheid, en verseker dat hoëdefinisiebeelde van ultra-hoëspanning (UHV) oordraglyne sonder vertraging in real-time terug na die stelsel gestuur word. Dit verskaf onderhoudpersoneel met betroubare visuele data om akkuraat te bepaal of fout of defekte op die lyne bestaan.

In opsomming, die in hierdie artikel voorgestelde inspeksietegnologie van die droöngebonde robotarm voldoen aan die huidige behoeftes van UHV-oordraglyn-onderhoud vir lae energieverbruik, lang duurbaarheid, lae koste, hoë lastkapasiteit, en sterk omgewingspersepsie. Dit oorkom sleuteltegniese bottelnekke in die vervanging van tradisionele manuele inspeksiemetodes met droëne, verhoog die algehele vlak van onderhoudoperasies, en versterk die veiligheid en betroubaarheid van kragoordrag en -verskaffing.