Rannsókn og greining á drónabundiðum skiptiteknölgum fyrir viðhald á ofurháspennulínum

Í ákveðinni svæði, eftir viðbótarverk á ofurháspennuleiðum (UHV), voru eftirtöld vandamál greind: núverandi drónar hafa ekki nægilega góða afköst til að mæta núverandi stórfjölda og víðtækja yfirferðar- og viðbótarþarfir UHV-leiða. Í raunverulegu reikningi sýna drónarnar ekki nógu góða flugtíma, takmarkaða myndatökuafköst og veikar ástandshæfni gegn rafmagnsreinkarlmóði (EMI), sem hefur neikvæð áhrif á gildi yfirferðar og hindrar nákvæm skilgreiningu á vandamálum UHV-leiða.

Vegna lengdar UHV-leiða og áhrifa staðbundins náttúruumhverfis geta drónar með sérstökum greiningartæki ekki haldið langum flugtímum, sem minnkar gildi yfirferðar. Í tiltekinu tilfelli náðu jólifjölítra drónarnar flugtímum undir 3 klukkustundir, sem krefst algengs búnaðarskifta á meðan yfirferð er framkvæmd. Einnig eru núverandi drónabundið yfirferðarkerfi ekki fullnægt virk – þau styðja ekki margþættar, margfaldar yfirferðaraðgerðir – sem leiðir til ónógulegs nákvæmni í yfirferð. Þetta gæti hætt við uppgötvun og meðferð leitarvandamála eða annarra brottna, sem beðrir beint á venjulega rafmagnsflutning.

Til að taka á móti þessum úfordrúm hefur okkur fyrirtæki þróað nýggju teknologíu til yfirferðar UHV-leiða, sem inniheldur robotarm á dróna. Þetta lausn er sérsniðin fyrir ákveðna UHV-byggingu í svæðinu og byggist á núverandi notkun dróna í leiðaviðbót. Markmiðið er að leysa nefndu vandamál saman með að uppfylla helstu kröfur: lágur orkuvinnsla, lengdir flugtímar, lágt kostnaðar, hátt bæðingargildi og sterk umhverfisperception.

1.Teknisk Lausn: Robotarm á Dróna fyrir UHV-Leiðaviðbót
1.1 Hönnunarhugmynd
Vegna þessarar teknólogu er mikilvægt að leggja áherslu á öryggishönnun, stýringu hreyfinga robotarms og stuðningsundirkerfi. Ræðileg teknisk hönnun er nauðsynleg til að leysa núverandi UHV-viðbótardæmi og yfirleitast ógnarfalla við framkvæmd.

Fyrirtæki okkar gert almennt einkunn á öryggisþörfum sem UHV-viðbótarsvið leyfir á robotarm. Byggð á því reiknuðum við stærsta rafmagnsfjölda og spennubreytingar sem armur, snúr, rammi og hylki standa fyrir á mismunandi fjarlægð frá lifandi leiðum. Þá var búið til áætlaðar prófanir til að gefa upplýsingar um síðari endurbætur á tekniska lausn.

Við valdiðu áætlaðar UHV-viðbótarskipulag til að skilgreina staðlaða verkferli og öryggisreglur. Fleiri gráður af friðsemi í straucture á robotarm voru bestuð til að finna mest samhæfða dróna-manipulator skipulag. Við tilteknum starfsástandi, komum við fram með að uppfæra uprunalegar myndatöku tæki og gögnasenda hugbúnað/hugbúnað til að bæta rauntíma myndgæði.

1.2 Aðgerðir til að Mínka Rafmagnsreinkarlmóð (EMI)
UHV-leiðir í tilteknum dæmi hafa löng strengi og skurða, sem skapa flókið og breytilegt rafmagnsúmfjöll. Sterkar rafmagnsfjöldar í nágranninum og sterkar signal frá nálægum fjarskiptastöðum geta verið mikilvægir við viðbótarakerfi dróna-manipulators. Auk þess, langt gagnasending í manipulator starfsemi getur valdið cross-talk, sem lækkar öryggisstöðu.

Til að berast við þetta, býður fyrirtæki okkar upp á eftirtöld EMI-skyddaraðgerðir:

• Greina mögulega skemmun af sterku rafmagnsfjöldum nálægt UHV-leiðum við innri sveiflur dróna.

• Nota skyddaraðgerðir á ytri hylki, merktum netum og allar húsþiljunar.

• Sprengja jafnt geislendur af ákveðinni digg á ytri hluta dróna til að mínka rafmagnsreinkarlmóð. Fyrir einingar sem ekki passa fyrir dugg, er notað kopartráð til að ná sama skyddarefni.

1.3 Hönnun Robotic Arm Structure
Svo sem sýnt er í Mynd 1, inniheldur robotic arm:
(1) Grip; (2) Servo protection box; (3) Zero-value detector adapter; (4) High-voltage tester adapter; (5) Insulating rod; (6) Limiting rod; (7) Epoxy resin insulating layer; (8) Pitch-specific bearing sleeve; (9) Linkage rod; (10) Roll-specific bearing sleeve.

Með tilliti til öryggisþeirna í UHV-umhverfi, býður fyrirtæki okkar upp á að setja öryggisbolti milli undirhlutar dróna og landingsgerðar. Stálrammr fer frá neðri hlið öryggisslagsslags til pitch-specific bearing sleeve, sem er fastsett utan um metalleitar. Pitch servo motor er sett á hægri hlið leitar, sem keyrir pitch mechanism til að leyfa upp og niður hreyfingu robotic arms.

Með tilliti til störfræðisins sem sterkar rafmagnsfjöldar í svæðinu um leiðir gerða, býður fyrirtæki okkar upp á að setja servo motor drive lines inni í öryggisrod og skipa servo með sérstökum öryggisverndarbox. Þetta býður efektíva skilgreiningu á servo frá rafmagnsstöðum sem eru búin til af ytri háspenna umhverfi. Auk þess, er notað kopartráð til að búa til jafnvægi bond í bilinu um servo til að lækka hættuna á rafmagnsbölum sem valda brottnu í innskjaldrum servo.

2.Simulation Experiment of UHV Transmission Line Inspection Using a Drone-Mounted Robotic Arm
2.1 Simulation Design
Byggð á viðbótarskrá UHV-leiða í tilteknum dæmi, fengu eftirtöld stillingar: heildarhæð rakstraurlíns er 3200 mm; stór hliðarhringur er 2400 mm; miðlungs hliðarhringur er 3200 mm; litill hliðarhringur er 2700 mm; og leitarstærð er 17.48 mm, eins og sýnt er í Mynd 2.

Í samaðferðarreikningi var valin drónaskerifastæða sem notar kolvetnisfíbura efni fyrir snúrarnar, ramman og hússinu til að bæta allmengri afköstum.

Með tilliti til áhrifa umgripandi rýmisrauða á viðbótarverk fyrir ofurhágildis (UHV) hleðslunámar, þjóði fyrst förmenn okkar upp á reiknigagnasamaðferðarmódel drossa með robótarmagni. Með notkun endanlega staka greiningar voru árekstar rauðunnar í námi UHV hleðslunáma á drossaviðbótarverkum ákveðnir. Auk þess greindum við hámarksgildi rauðunnar og spennubreytingar sem robótarmagnið, flugvélarramman, snúrarnar og hússinu standa fram undir mismunandi fjarlægðum milli vinstri hliðar á robótarmagninu og leitarlinunni. Þetta gerir okkur kleift að meta hvort ósýnilegar öryggishættur geti verið til staðar við nærskynsinspeksauppgöfurnar.

2.2 Samþættingaraðferð
2.2.1 Atburðarstaða inspektskerfisins við 0,84 m frá UHV hleðslunámi
Förmenn okkar keyrðu samþættingaraðgerðir á drossa með robótarmagni til að fara yfir virkni hans og dreifingu rauðunnar í námi leitarlinunnar við fjarlægð 0,84 m frá UHV hleðslunáminu.

Niðurstöður samþættingar sýndu að, undir þessari starfsstöðu, var engin merkileg ógn af rauðu á heilu inspektskerfi. En smá aukning í rauðustigi var athugað við vinstri hlið robótarmagnsins. Almennt, ef lokaleg rauðustrength yfirleitt fer yfir dielectric breakdown strength lofts (30 kV/cm), þá er hættan á komponentabroti aukast, sem brotar niðurstöðu og öruggleika kerfisins.

Auk þess, með því að skoða spenna (spennu) dreifingu á kerfiskomponentum, fundum við að eins og fjarlægð drossa með inspektskerfinu og UHV hleðslunáminu aukast, minnkaðist elektrísk spenna allra komponenta eins og. Á basis þessa spennubreytinga ákveðum við spennugildi og hámarks rauðustigi sem hver komponentur stendur fram í viðbótarumhverfinu.

Svo sem sýnt er í töflu 1, þegar inspektskerfið er 0,84 m frá UHV hleðslunáminu, stendur robótarmagnið fram við rauðustigi 3712 V/m og spenna 2069 V. Samanburður milli vinstri og hægri snúranna sýndi að vinstri snúran stendur alltaf fram við hærri rauðustigi og spennu en hægri snúran. Allar gögn vísa til að, undir þessari 0,84 m starfsfjarlægð, er rauða alveg undir loftsbrot gildi, sem gerir ekki hættu af elektrískum losun og tryggir örugga starfsemi drossa með robótarmagni inspektskerfisins.

2.2.2 Atburðarstaða inspektskerfisins við 0,34 m frá UHV hleðslunámi
Förmenn okkar keyrðu einnig samþættingaraðgerðir til að greina atburðarstaðu drossa með robótarmagni inspektskerfisins og dreifingu rauðunnar í námi leitarlinunnar við fjarlægð 0,34 m frá UHV hleðslunáminu.

Töflu 1: Hámarks rauðustigi og spennugildi sem samsvara hverju komponenti drossa með robótarmagni inspektskerfisins

Námundunarútkomurnar sýndu að við þessari fjarlægðarmörkun breyttist rúmfræðilegi rafkerfisdreifing kringum hendirásins á vinstri hliðinni af greiparöðunni. Vegna einstakleikanna í umhverfinu við ofurhágildis (UHV) hendirás var ólíklegt að hárifreldar valdi spennubogaskiptingu og yfirborðsspenna.

Samanburður potensíalsbreytinga mismunandi hluta í kerfinu sýndi að eftir því sem fjarlægðin milli drona með greiparöðun til athugunar og UHV hendirásins er færsk, lækkar samsvarandi rafpotensíalin allra hluta.

Eftir gögnunum í töflu 2, þá er ekki orðið að neinum hlut í kerfinu er staðfest stærsta rafkerfið sem fer yfir dreifingargildi loftslags. Þar af leiðandi er komist að niðurstöðunni að engin brottnám á að gerast á meðan við viðhaldsferlið, sem tryggir öruggleika og traust við notkun drona með greiparöðun til athugunar í raunverulegu notkun.

Töflu 2: Stærsta rafkerfisstyrkur og spenna gildi sem samsvara hverjum hluti af drona með greiparöðun til athugunar

2.3 Prófun á ofbærumotstand sem fer með drónauppspuni við viðhald af hágildisrauðum

Fyrir prófan á skýjandi eiginleikum drónans, var prófavinna búin til með drengiltur sem var yfirborinn með leitandi lit og flekkamæli. Leitandi litur var jafnt yfirborinn yfir drónann með þykkt sem ekki var of 0,05 mm. Undir venjulegum umhverfisástandum mældi maður innri motstand milli tveggja punkta á drónanum; gildi sem er lægra en 1 Ω bendir til að stöndu sé fullnægt.

Prófun á myrkramisvillu: Þegar drónauppspunar teknologi er notuð til rauðalínuinspektionar, getur myrkramisvill komið upp vegna þess að gimbalkamera linsunni er ekki alltaf nógu nákvæm og vegna gæða samsetningarferlisins. Sú vill gerir mun á milli fangna myndanna og raunverulegrar sýnis, sem gæti órskiljanlegt valdað að viðhaldsstarfsmenn geti ekki nákvæmt greint vandamál eða brot í hágildisrauðum.

Til að takast á móti þessu málli hefur okkar teknologiskeipta útbúið myrkramisvillu-líkani á grundvelli villukaraktera gimbalkamara linsunnar. Líkan þetta er lýst með eftirfarandi formúlu:

Í formúlunni:
x,y eru upprunalegar hnit tangensíal-skekkuspils í myndakerfi;
x′,y′ eru nýjar hnit spils eftir skekkujöfnunni;
p1,p2 eru tangensíal-skekkuparametrar;
r er radíaleg fjarlægð frá myndarmiðju.

Myndakerfi skekkur er aðallega flokkuð í tvær tegundir: tangensíal og radíala. Tangensíal-skekkur koma fram vegna þess að linsuelement og myndaflötur myndavélarinnar eru ekki alveg samsíða. Radíala-skekkur, á hina hætti, koma fram vegna þess að ljósstraumar bögnast frekar mikil á staðum sem eru fjari frá ljósnámiðju lensunnar, sem gerir skekku sem er dreifð í radíala áfangi lensunnar. Radíala-skekkur eru lýst með eftirfarandi formúlu:

Í formúlunni:
x,y eru upprunalegar hnit radíala-skekkuspils í myndakerfi;
x′,y′ eru nýjar hnit spils eftir skekkujöfnunni;
k1,k2,k3 eru radíala-skekkuparametrar;
r er radíaleg fjarlægð frá myndarmiðju.

Á þessum grunn hefur fyrirtækið bæði til að nota Zhangs kalibreringsaðferð til að greina radíala-skekkuefni sem hafa mest áhrif á myndagerð, og endurnýja líkanaparametrar. Þetta gerir mögulegt sameiningu milli hlutahorna í skilgreindu heimsvíddarhnitakerfi og pixla hjá myndasviði, þar með að klára kalibreringu gimbalkamara. Þessi aðferð efstuðlar að minnka áhrif linsuframleiðslu og samsetningarferla á myndanna nákvæmni, aukar myndarheitrun og tryggir að háupplýsingamyndir af hágildisrauðum verði sendar aftur í kerfið í rauntíma án hættunar. Þetta gefur viðhaldsstarfsmön trúlega sýnileg gögn til að nákvæmt greina hvort vandamál eða brot séu til staðar í rauðunum.

Samantekt, drónauppspunar inspekta-teknólogin sem er sett fram í þessu ritgerð fyllir núverandi kröfur við hágildisrauða viðhald, eins og lágt orkunotkun, löng mettu, lágt kostnaðar, hár haglutu og sterka umhverfisskilning. Það yfirleitar að nokkrum aðalteknískum flóknleikum við að skipta út hefðbundnum handvirðum inspektionar aðferðum með drónum, hækka samþátta viðhalds starfsemi og styrkar öryggis og trausts á raforkutransporti og -fornæmi.