輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計
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附錄1魁北克水電公司高壓電網(wǎng)Levis變電站的融冰裝置Serge Jourden(阿海琺榆配電(中國)公司電力電子一高壓直流和柔性輸電,北京100020)文摘:魁北克水電公司Levis變電站的融冰裝置是一項獨特的研發(fā)成果。設(shè)計成可對輸電網(wǎng)提供兩種截然不同的功能。在一種運行模式下,它是一臺高壓直流輸電整流器,給從這個變電站引出的735 kv和315 kV線路提供高達7200A的直流電以融掉這些線路上的覆冰。該融冰裝置產(chǎn)生的174 kV直流電壓可在輸電線路不同相之間通過線路開關(guān)依次切換。畢竟冰暴是偶發(fā)事件,這套裝置在其余大部分時間內(nèi)將以另一種模式,即配置成為一臺靜止無功補償器運行給735 kv輸電線路提供+250 Mvar-125 Mvar的動態(tài)無功支持。實現(xiàn)這兩種模式轉(zhuǎn)換所需的時間不到1小時。關(guān)鍵詞:高壓直流輸電;柔性交流輸電系統(tǒng);靜止無功補償器;晶閘管控制電抗器;晶閘管投切電容器:冰暴1998年1月,魁北克電網(wǎng)遭受異常大和持久的暴風雪襲擊,相對于這種極端天氣事件造成如此程度的破壞,證明了輸電線路的脆弱性,為了持續(xù)性供電,魁北克公司決定提高位于結(jié)冰區(qū)域的變電站的輸送線路的安全,以確保至少有一輸送路線。電力裝置要求能在735KV的線路上提供高電流,從而達到融冰的溫度。不同的數(shù)據(jù)顯示,Levis變電站所處的輸電線路是展開首次融冰試驗的最佳地點。因為連接Levis和Riviere-du-loup兩個變電站的564km的線路上有4條735kv的中心網(wǎng)絡(luò)和1條315kv雙回路可以用這種裝置除冰。這是一個非常靈活的電力裝置,可作為高壓直流電融冰的靜止無功補償器成為了可能。除了大部分時間提供額外動態(tài)補償?shù)纳⒀b系統(tǒng)外,這中操作模式還有助于保持設(shè)備的有效性,從而確保其在有效的電動補償?shù)囊材芮械度诒哪J?。在范圍?50 Mvar到-125 Mvar的功率補償裝置將允許轉(zhuǎn)換能力提高到通路的300Mv.但是,魁北克水電公司所要求的這種裝置現(xiàn)在在市面上還買不到而且有待研究。1 技術(shù)解決方案在融冰裝置趨近于主要設(shè)計參數(shù)的確定融冰裝置是除冰能力。換句話說,交流電壓的轉(zhuǎn)換器是由直流電壓時的最大的無功功率需求是由相同的方式運作。融冰裝置轉(zhuǎn)換器需交付7200直流電壓的最大1740千伏直流給予的支持率為250兆瓦的環(huán)境溫度低于- 5,10%的連續(xù)負載電流(一)和7920除某些線,一個臨時過壓20.8千伏直流是必需的。設(shè)備由兩個轉(zhuǎn)換器和直流邊并聯(lián)在一起。這樣的額定電流變換器3600直流變流器及兩者連接在43千伏有效值的交流,后者學(xué)報連接轉(zhuǎn)換器,以前有一個繞組的系統(tǒng),在43千伏轉(zhuǎn)換器是連接在6脈沖配置。在短暫的融冰線,在低電壓轉(zhuǎn)換器運營,他們一起工作,所以不尋常的發(fā)射角度共計330 Mvar反應(yīng)的支持已經(jīng)被提供滿足系統(tǒng)的無功功率范圍指定的動態(tài)范圍為靜止無功補償器是+225Mvar /-115Mvar結(jié)果在標稱對象310千伏特的電壓融冰裝置。利用作為一個靜止無功補償器可以在一個號碼的方式解釋,在常規(guī)操作,轉(zhuǎn)換器是一個背靠背的配置或短暫吸收一些無功功率產(chǎn)生的諧波過濾器,這導(dǎo)致高虧損,因為轉(zhuǎn)換器是運行于發(fā)射角度給予高損耗和電路可以包括直流電抗器,增加了損失。自從資金的損失為代表的范圍75 Mvar相當比例的總成本,一種全新的方式配置融冰電路作為一個靜止無功補償器孕育。部分的轉(zhuǎn)換器閥放置作為一個單元,通過連接兩個模塊的每一階段的四個在轉(zhuǎn)爐的逆平行結(jié)構(gòu),剩下的一半給雙向條件的轉(zhuǎn)換器是外部阻塞和接地端和第二轉(zhuǎn)換器的閥門。晶閘管控制電抗器斷開連接在一起,兩臺交流反應(yīng)堆來形成一個單元,這是連接到一個20千伏特的母線。這是母線從三繞組變壓器下來。減少設(shè)備總輸出無功功率. 靜止無功補償器的過濾器是由43kV公共除冰裝置.到20千伏特的汽車在靜止無功補償器模式。一些無功功率的支持對于模式的20kV總線連接的占有率。因此,在經(jīng)營范圍內(nèi)的損失是評價(靜止無功補償器)來減少晶閘管投切電容器被識別。在融冰裝置中,轉(zhuǎn)換器和諧波過濾器是連接到43千伏總線和晶閘管投切電容器是連接到20個主要設(shè)備。在靜止無功補償器模式。一個諧波過濾器被連接到20千伏特的總線與變頻器在配置從一個模式則痛到另一個是由操作一系列切斷與自動控制,兩者在交流和直流后者允許這個過程要說明一小時,然而,只有幾分鐘的路程。圖1 單線除冰簡圖圖1顯示單一線圖表,減少無功功率電路產(chǎn)生的濾波器在靜止無功補償器模式之一,諧波濾波器高通連接轉(zhuǎn)換器總線.這些總線連接到43千伏公共融冰模式。所以濾波器,并在55Mvar 產(chǎn)生靜止無功補償器趨近于連接轉(zhuǎn)換器20千伏特的總線時,產(chǎn)生l2Mvar.在過濾的其他高通濾波連接到43千伏總線通過斷開,以致于靜止無功補償器模式是斷開連接。它是在融冰模式中.兩個切斷電路產(chǎn)生的變形和識別閥門的閥之間聯(lián)系的兩個不同的交流耦合反應(yīng)器中趨近于第二階段(靜止無功補償器轉(zhuǎn)換器是斷開的模式中。(靜止無功補償器)2設(shè)計研究在此過程中,大量的研究進行了探討,主要類別下面。它應(yīng)該注意的是,不尋常的是,研究必須重復(fù)涵蓋了兩種模式,即靜止無功補償器模式和融冰裝置模式,并指定的性能要求,已經(jīng)成為了兩模式。2.1主計劃參數(shù)兩組進行的研究,確定了項目的主要參數(shù)的形成融冰裝置.在一些案例中,兩種不同的級別被分配到相同的設(shè)備,使兩種環(huán)境溫度較高的最大值(+ 40)靜止無功補償器的方式比融冰裝置模式(+ 10)或在融冰裝置測試模式(+ 30)、AC耦合反應(yīng)堆被用作識別核反應(yīng)堆,所以他們的額定電壓靜止無功補償器模式必須既適用于模式。2.3諧波濾波性能和評級所產(chǎn)生的諧波電流變換器在融冰裝置模式是大于靜止無功補償器模式,這樣AC諧波過濾器必須滿足性能為最壞的情況下,結(jié)合當代存在諧波的系統(tǒng)必須滿足直流諧波濾波器的性能,在不同的配置l3迥異的線路長度和阻抗。在一些病例中,融冰路線是在相同的走廊線在正常刷卡所以60赫茲感應(yīng)管委會接痕入直流電纜不得不考慮設(shè)計的直流濾波器2.4絕緣配合一個絕緣研究來確定絕緣的間隙和(材料、金屬等的)蠕變整個融冰裝置.為了迎合結(jié)冰條件、戶外設(shè)備應(yīng)用以增強BIL.指定和電氣間隙和爬電相配。2.5的動態(tài)性能大量的研究進行了檢查有配偶的變化對步目標(靜止無功補償器)電壓為一系列系統(tǒng)短路水平,保證指定的反應(yīng)速度是其特征算法進行檢查,確保正確的斜坡是達到了5千1路總線,與電壓測量的行為的私立千伏總線控制進行了欠電壓和過電壓。在融冰模式控制回路穩(wěn)定性檢查以及開關(guān),在正確的直流等級。晶閘管投切電容器在缺乏偏差的操作要點超越極限,穩(wěn)定狀態(tài)的準確性,所有I/ O.沒有冗余控制(轉(zhuǎn)換斷層活動),并沒有被控制系統(tǒng)設(shè)備被報道在電子干擾的環(huán)境測試。除了按照IEC的調(diào)查結(jié)果證實了對控制操作并不發(fā)生。沒有控制失敗是允許由于熱應(yīng)力或潮濕的環(huán)境中靜態(tài)和動態(tài)性能進行了驗證第一個發(fā)展隔間連接到一個實時模擬位于廠商進行控制系統(tǒng)執(zhí)行同樣的程序代碼作為真正控制系統(tǒng)/融冰裝置(靜止無功補償器)安裝包括識別和暗影/ 融冰裝置發(fā)射脈沖單位、2額外的硬件和軟件來模擬輸入所需的植物和模擬分站系統(tǒng)總線開關(guān)監(jiān)測。靜態(tài)和動態(tài)測試計劃包含下列事項:1)靜態(tài)試驗順序控制與UCD融冰裝置控制控制回路融冰特性(電壓、權(quán)力和電阻)。萊恩轉(zhuǎn)換控制平穩(wěn),VI曲線和無功電壓控制功率控制開環(huán)控制萊恩轉(zhuǎn)換特殊的控制功能(得到主管,電流限制器等)。諧波性能閥門的數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)正常運作的缺點AC保護直流保護2)動態(tài)試驗靜止無功補償器模式:小型和大型干擾階躍響應(yīng)融冰模式:在高階躍響應(yīng)和低電流在融冰裝置故障模式1階段。雙相及三個階段故障在靜止無功補償器模式響應(yīng)頻率變化在靜止無功補償器模式穩(wěn)定裕加拿大魁北克水電局研究院決定購買額外的測試,便于控制復(fù)制品進行模擬整個針對并行接收信號碼功率控制柜(如圖所示),選用含有的融冰裝置控制系統(tǒng)的一個弄的處理平臺,執(zhí)行相同的程序代碼作為真正靜止無功補償器 / 融冰裝置控制系統(tǒng)。圖2 控制柜提供額外的硬件和軟件來模擬輸入所需的植物,特別是系統(tǒng)總線現(xiàn)場維修用開關(guān)監(jiān)測。簡化為基礎(chǔ)電子(VBE的值處于閥門提供接口)系統(tǒng)的模擬TSC.和接口來模擬細胞/ 融冰裝置閥門。因為沒有數(shù)據(jù)流驗證是可能的,TCR.恒定的“閥門可以準備信號提供應(yīng)用軟件。然而數(shù)據(jù)的“安全”和“閥門開始復(fù)蘇”進行了實證分析。最后確認的愛爾蘭國立大學(xué)開發(fā)的魁北克電力于是在工廠試驗和愛爾蘭國立大學(xué)是復(fù)制品通過DNP3相連。這些單位,座落在魁北克電力的研究所(IREQ),驗證的驗收測試程序和最后的保險,程序是安全的,而且可以適當?shù)膹?fù)制品。和愛爾蘭國立大學(xué)將作為培訓(xùn)工具為外地技術(shù)員和操作員或確認任何控制的變化,需要經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試。任何增強,控制或改變控制策略的改進和發(fā)展做出必要的工廠測試后都要后調(diào)試驗證之前的復(fù)制品,最終實現(xiàn)在真正的控制系統(tǒng),比如額外的保護的融冰裝置一直被認為是為工廠測試后的影響線故障傳輸線。目前,依賴于這個位置的改變線斷層直流電阻線將detected.然后報警將會為新的保護酯,這些缺點以及其他錯誤。它是一種工具,可在調(diào)試期間來驗證額外的案例和其他意外發(fā)生時可能出現(xiàn)的控制連接加拿大魁北克水電局研究院復(fù)制品的實時模擬(HYPERSIM),有的標準故障情況進行了比較在工廠,以保證正常的實施。HYPERSIM模型的網(wǎng)絡(luò)元素是用Matlab實現(xiàn)模型,驗證了模型也證明了Matlab對比較有用的動力學(xué)行為。最終成為一個整體,這個安裝提供了機會去確認重要的測試用例在兩個不同的模擬平臺2.7控制和驗證的復(fù)制品,在融冰特定的測試方式尤其抽出調(diào)試測試計劃和準備進行調(diào)試。1).打開電路測試模式,該模式為第一次加壓,往往再次修訂的保護作用的控制策略。2).在當前的控制;轉(zhuǎn)爐塊3).旅行支票序列。4).直流電壓測量的失敗。5).交流電壓誤差(保險絲失敗)。先前的研究已經(jīng)顯示,嚴重的過電壓條件可以出現(xiàn)上述2部件的變頻器在偏遠的經(jīng)營模式。這些過電壓都被證實在模擬圖所示圖3.過電壓仿真實例第一個方法是減少這些過電壓能夠帶來的全部進行識別提供了315千伏斷路器因此通往放電能量被困在過濾器或直流電纜。另外一個即將來臨的信號被要求從保護來開啟關(guān)閉序列即將開幕前融冰斷路器的問題變得更加復(fù)雜趨近于從主開關(guān)是由電纜連接喂食其他三個斷路。他打開這些交流斷路器的同樣也會導(dǎo)致過電壓的情況。因為這些斷路器的安排、復(fù)雜性和內(nèi)在延遲參與派遣即將來臨的信號從一個遙遠的地方旅行,這種做法是不推薦使用。一個信號控制系統(tǒng)是當?shù)販y試不同解決優(yōu)先。之后, 魁北克電力建議最好的融冰裝置被斷開系統(tǒng)是為了尋找一個特定的圖案315千伏汽車檢測出早期通知電流下依然保持高性能開關(guān)打開,在兩側(cè)的電纜和允許控制系統(tǒng)主要過電壓分攤控制行動之前,OCCUL新的控制策略提出了切爾諾貝利序列和開發(fā)相應(yīng)的制造商和修改。過電壓序列或突然關(guān)閉期間的5千并不嚴重。然而,進一步靜止無功補償器模式有助于確定適當?shù)臅r機調(diào)查行動需要啟動即將在這個模式來防止流通的直流偏置電流在主開關(guān)。進一步的案件進行漸進式的加壓在準備調(diào)試根據(jù)試驗計劃。這些測試顯示的可能性極小的狀態(tài),三過電壓5千1后立即開關(guān)控制行動之前加壓變得活躍。這種情況出現(xiàn)在調(diào)試。進一步的研究成為必要的應(yīng)力集中在與評價。上演的故障不能履行現(xiàn)場。一個測試已經(jīng)用來模擬故障饋線線路(設(shè)備)的條件下)和過壓輸入電壓的反應(yīng)和同步、變風量測量裝置的目的是為了觀察的動態(tài)性能控制系統(tǒng)的動態(tài)性能,并回顧一下在各支路上的低電壓/過電壓控制策略。這次試驗是沒有任何風險,因此建議來驗證程序和行為的模擬器以相同的設(shè)備在現(xiàn)場進行測試。3結(jié)論獨特的和復(fù)雜的融冰裝置要求安裝要求的規(guī)劃、設(shè)計和模擬試驗,通過發(fā)展進行了詳盡的測試和模擬水利工廠已經(jīng)顯示了融冰裝置應(yīng)當履行的規(guī)格要求。代表一個發(fā)展計劃只能是取得的出色的技術(shù)合作魁北克水力發(fā)電的工程師和項目實施期間,阿?,m重大技術(shù)挑戰(zhàn)克服。認定作者欣然承認的貢獻和支持魁北克電力與阿?,m輸配電部在出版的文章。82009年第3卷第1期 2009。V013,No1 南方電網(wǎng)技術(shù) SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY 特約專稿 Featured Articles 文章編號:1674-0629(2009)01000106 中圖分類號:TM755;TM7143 文獻標志碼:A 魁北克水電公司高壓電網(wǎng)L6vis變電站的融冰裝置 Serge Jourden (阿海琺榆配電(中國)公司電力電子一高壓直流和柔性輸電,北京100020) 摘要:魁北克水電公司L6vis變電站的融冰裝置是一項獨特的研發(fā)成果。設(shè)計成可對輸電網(wǎng)提供兩種截然不同的功能。 在一種運行模式下,它是一臺HVDC整流器,給從這個變電站引出的735 kv和315 kV線路提供高達7 200A的直流電 以融掉這些線路上的覆冰。該融冰裝置產(chǎn)生的174 kV直流電壓可在輸電線路不同相之間通過線路開關(guān)依次切換。畢 竟冰暴是偶發(fā)事件,這套裝置在其余大部分時間內(nèi)將以另一種模式,即配置成為一臺靜止無功補償器運行給735 kv 輸電線路提供+250 Mvar-125 Mvar的動態(tài)無功支持。實現(xiàn)這兩種模式轉(zhuǎn)換所需的時間不到1 h。 關(guān)鍵詞:高壓直流輸電;柔性交流輸電系統(tǒng);靜止無功補償器;晶閘管控制電抗器;晶閘管投切電容器:冰暴 Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage System Serge Jourden (Power Electronics-HVDC調(diào)用外部TSP程序采用準穩(wěn)態(tài)模型對剩余網(wǎng)絡(luò)進行機電暫態(tài)仿真,從而實現(xiàn)對全網(wǎng)的混合數(shù)字仿真.在全圖形化界面下構(gòu)造仿真 系統(tǒng)而不用編制大量程序代碼,從而使仿真過程大大簡化.這種方法具有通用性,可以推廣到高壓直流輸電(HVDC)及其他FACTS的仿真.以含靜止無功補償器 (SVC)的IEEE三機九節(jié)點系統(tǒng)為算例,通過與EMTP的仿真結(jié)果比較,驗證了本文提出的混合仿真算法精確地反映了SVC經(jīng)受系統(tǒng)擾動后的動態(tài)電壓電流特性. 4.學(xué)位論文 吳起 用SVC和TCSC提高交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制方法研究 2007 隨著直流輸電的競爭力日益提升并發(fā)展到今天,高壓直流輸電已愈來愈多地應(yīng)用在世界各大電力系統(tǒng)中,僅我國就建成多條交直流并聯(lián)輸電線路。 直流輸電具有諸多優(yōu)勢,但是由于交直流系統(tǒng)運行特性及交直相互影響比較復(fù)雜,因此給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來新的問題。 直流系統(tǒng)換流站在運行中需要 消耗大量的無功,使得兩端交流系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定問題日益重要;當出現(xiàn)比較嚴重的干擾或故障時,系統(tǒng)的穩(wěn)定問題也面臨嚴峻考驗。因此研究提高交直 流并聯(lián)輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法和措施是當前電力系統(tǒng)的重要課題之一。 柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景,是近年 來電力系統(tǒng)研究的前沿課題之一。靜止無功補償器(SVC)和可控串聯(lián)補償器(TCSC)是FACTS家族的重要成員,是提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的有力工具。因此 ,研究把SVC和TCSC應(yīng)用于交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)具有重要的理論意義和實用價值。 本文根據(jù)系統(tǒng)運行特點分析了交直流并聯(lián)系統(tǒng)的相互影響特性 ,指出系統(tǒng)面臨的問題及解決問題的方向。基于SVC和TCSC的工作原理及數(shù)學(xué)模型,研究了把SVC和TCSC應(yīng)用到交直流系統(tǒng)的控制方法。 SVC是電力 系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾b置,當其采用純電壓型非線性控制時,具有很快的響應(yīng)速度和很強的調(diào)節(jié)能力,可在并聯(lián)系統(tǒng)運行過程中根據(jù)無功的變化情況快 速發(fā)出或吸收無功,從而提高電壓穩(wěn)定性。 TCSC是電力系統(tǒng)中重要的串聯(lián)補償裝置,根據(jù)控制方式的不同,起到多種穩(wěn)定控制作用。在交直流并 聯(lián)輸電系統(tǒng)中,采用合適的控制策略,靈活地改變TCSC的有效電抗值,可增加交流線路的輸送能力,提高系統(tǒng)的功角和電壓穩(wěn)定性。 論文建立了 典型的交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)仿真模型,設(shè)置兩種不同強度的系統(tǒng),對系統(tǒng)在典型大干擾(負荷劇增、直流閉鎖、交流斷線等)下的動態(tài)響應(yīng)進行仿真。針 對每種大干擾,分別對只投入SVC或TCSC(TCSC采用補償度不同的固定補償或其它補償方式),以及同時投入SVC和TCSC后,系統(tǒng)電壓或頻率等的變化情況 進行仿真并分析,結(jié)果證明了SVC和TCSC對系統(tǒng)穩(wěn)定控制的有效性和可行性。 5.期刊論文 王康.金宇清.甘德強.鞠平.石立寶.倪以信.WANG Kang.JIN Yuqing.GAN Deqiang.JU Ping.SHI Libao. NI Yixin 電力系統(tǒng)小信號穩(wěn)定分析與控制綜述 -電力自動化設(shè)備2009,29(5) 針對互聯(lián)電網(wǎng)形成后越來越突出的低頻振蕩問題,綜述了電力系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的分析和控制方法.首先推導(dǎo)了用于小信號穩(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)模型及 基于該模型的特征值分析方法,求取主特征值是優(yōu)化此類方法的趨勢;然后介紹了幾種近年來出現(xiàn)的新方法和仿真軟件,PSS/E由于其強大的功能將成為應(yīng) 用的主流;探討了影響小信號穩(wěn)定性的各種因素和穩(wěn)定域的估計等問題,對穩(wěn)定域的解析性刻畫是今后研究的熱點;指出了提高小信號穩(wěn)定性的措施和控制 策略,簡單介紹了PSS、FACTS和HVDC用于該領(lǐng)域的可行性及其控制器的設(shè)計方法,廣域測量系統(tǒng)的出現(xiàn)將為上述工具的應(yīng)用提供新的思路和實現(xiàn)手段;最后 對該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和前沿的研究課題進行了展望. 6.期刊論文 常勇.徐政.王超.CHANG Yong.XU Zheng.WANG Chao 基于Matlab的電力系統(tǒng)分析工具包PSAT及其有效性 檢驗 -電力自動化設(shè)備2007,27(7) 介紹了一種新穎的基于Matlab數(shù)學(xué)語言編寫的電力系統(tǒng)分析軟件包PSAT,詳述了該軟件包源代碼開放的特點,介紹了PSAT比較全面的模型庫,主要包括 :電機、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)、調(diào)速器、柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)、高壓直流輸電系統(tǒng)(HVDC)、分布式發(fā)電系統(tǒng)等.PSAT功能豐富,目前可完成潮流計算 、連續(xù)潮流、小信號穩(wěn)定分析、動態(tài)時域仿真及相量測量單元(PMU)配置等方面的分析和研究.通過對同一個典型算例進行時域仿真和特征值分析,將 PSAT與商業(yè)軟件PSS/E進行了分析對比,結(jié)果表明該軟件包的計算結(jié)果具有一定精度. 7.學(xué)位論文 鄂志君 基于PSCAD/EMTDC的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)與電磁暫態(tài)混合仿真 2005 近幾年,隨著現(xiàn)代電力電子學(xué)的迅速發(fā)展,各種電力電子設(shè)備如高壓直流輸電系統(tǒng)HVDC(HighVoltageDirectCurrentSystems)和柔性交流輸電系統(tǒng) FACTS(FlexibleACTransmissionSystems)裝置不斷引入電力系統(tǒng)。這些設(shè)備使電網(wǎng)的運行控制變得更加復(fù)雜,為了提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析水平,有必要 對包含這些設(shè)備的電力系統(tǒng)進行有效的數(shù)字仿真。 HVDC和FACTS設(shè)備對系統(tǒng)擾動具有快速響應(yīng)能力,機電暫態(tài)仿真程序 TSP(TransientStabilityProgram)對HVDC和FACTS裝置采用準穩(wěn)態(tài)模型,因而不能仿真器件接口或內(nèi)部的瞬變電壓電流響應(yīng)。而電磁暫態(tài)仿真程序 EMTP(ElectromagneticTransientProgram)能精確地模擬復(fù)雜電力系統(tǒng)中的HVDC和FACTS等電力電子設(shè)備的暫態(tài)特性。但是受計算機計算和存儲能力的限 制,即使采用并行算法也難以對大型電力系統(tǒng)進行全網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真。一般需要進行系統(tǒng)等值化簡,因此不能反映系統(tǒng)機電暫態(tài)過程對電磁暫態(tài)過程的 影響。為彌補上述兩方面的不足,機電暫態(tài)與電磁暫態(tài)混合仿真算法對電力電子裝置使用電磁暫態(tài)模型進行電磁暫態(tài)仿真,對剩余網(wǎng)絡(luò)采用準穩(wěn)態(tài)模型 進行機電暫態(tài)仿真?;旌戏抡嫠惴瓤梢跃_地反映非線性電力電子器件的動態(tài)特性,又具有較高的仿真效率。但目前的混合仿真算法都需要在程序中 建立HVDC或FACTS器件及其控制器的電磁暫態(tài)模型,并編制大量的仿真程序模擬器件內(nèi)部復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程,不同的器件、不同的控制策略需要編制不 同的程序,缺乏靈活性、通用性。 針對目前混合仿真方法存在的問題,本文介紹的混合仿真算法將TSP程序嵌入商業(yè)軟件PSCAD/EMTDC主程序中 ,利用EMTDC仿真軟件自帶的元件搭建FACTS元件及其控制器模型,并對其進行精確的電磁暫態(tài)仿真,調(diào)用外部TSP程序采用準穩(wěn)態(tài)模型對剩余網(wǎng)絡(luò)進行機 電暫態(tài)仿真,從而實現(xiàn)對全網(wǎng)的混合數(shù)字仿真。該方法在全圖形化界面下構(gòu)造仿真系統(tǒng)而不用編制電磁暫態(tài)仿真代碼,從而使仿真過程簡化。并且具有 一定的通用性,可以推廣到HVDC及其它電力電子器件的仿真,能夠彌補現(xiàn)有混合仿真方法的不足。本文以裝有靜止無功補償器 SVC(StaticVarCompensator)的IEEE三機九節(jié)點系統(tǒng)為算例,通過與商業(yè)軟件EMTP的仿真結(jié)果比較,驗證了本文提出的混合仿真算法能精確地模擬SVC在 系統(tǒng)經(jīng)受擾動后的動態(tài)電壓、電流特性。 本文鏈接: 下載時間:2010年4月25日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書論文(設(shè)計)題目: 輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計 學(xué)號: 2006183834 姓名: 歐陽武 專業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師: 張高峰 系主任: 一、主要內(nèi)容及基本要求 2008年湖南冰災(zāi)的形成原因,除冰機器人的國內(nèi)外發(fā)展情況和程度,對輸電線路覆冰產(chǎn)生的負面效果的研究,對國內(nèi)外除冰方式的分析,對國內(nèi)相關(guān)專利的檢索并綜合分析,設(shè)計出新的除冰機構(gòu)。 二、重點研究的問題 通過除冰機構(gòu)的改進,使除冰效率提升,是除冰機器人更加安全和實用。 三、進度安排序號各階段完成的內(nèi)容完成時間12008年湖南冰災(zāi)形成的原因,除冰機器人國內(nèi)外發(fā)展情況和程度2010-3-202對輸電線路覆冰產(chǎn)生的負面效果的研究,對國內(nèi)外除冰方式的分析2010-4-93對國內(nèi)外除冰方式的分析,對國內(nèi)相關(guān)專利的檢索并綜合分析2010-4-254設(shè)計新的除冰機構(gòu)2010-5-205繪制除冰機構(gòu)圖紙2010-5-316編寫說明書2010-6-37答辯2010-6-7四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻1張屹,邵威,高虹亮,羅成. 高壓輸電線路除冰機器人的機構(gòu)設(shè)計J.三學(xué)大學(xué)學(xué)報,2008.12,Vol.30 No.6:P69-72 2濮良貴,紀名剛. 機械設(shè)計M. 北京:高等教育出版社,2002. 3蔣正龍,陸佳政,雷紅才,黃福勇. 湖南2008年冰災(zāi)引起的倒塔原因分析J.高電壓技術(shù),2008.11,Vol.34 No.11:P2468-2474 4Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY,20099,Vol.3 No.1:P1-6 5高虹亮,孟遂民,羅成,馬小強.架空輸電線路除冰機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計J.電力建設(shè),2009.3,Vol.30 No.3:P93-96 6甘辰予,陳勁生.LEGO 智能除冰機器人的設(shè)計J.大眾科技,2009.10,No.10. 7楊振宇,范建中. 輸電線路抗冰技術(shù)新進展J.2009輸配電及電力系統(tǒng)論文集,2009.No5. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目: 輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計 專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號: 2006183834 姓 名: 歐陽武 指導(dǎo)教師: 張高峰 完成日期: 2010-6-3 湘 潭 大 學(xué) 興湘學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計姓 名歐陽武學(xué)號2006183834專 業(yè)機械設(shè)計者及其自動化班級一班指導(dǎo)教師張高峰職稱副教授填寫時間2010年 4月 24日 2010年4月說 明1根據(jù)湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)工作管理規(guī)定,學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告,由指導(dǎo)教師簽署意見,系主任批準后實施。2開題報告是畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作前期內(nèi)完成,開題報告不合格者不得參加答辯。3畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告各項內(nèi)容要實事求是,逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹,語言通順,外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞,須注出全稱。4本報告中,由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述,應(yīng)不少于2000字。5開題報告檢查原則上在第24周完成,各系完成畢業(yè)設(shè)計開題檢查后,應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報告。6. 填寫說明:(1) 課題性質(zhì):可填寫A工程設(shè)計;B論文;C. 工程技術(shù)研究;E.其它。(2) 課題來源:可填寫A自然科學(xué)基金與部、省、市級以上科研課題;B企、事業(yè)單位委托課題;C校級基金課題;D自擬課題。(3) 除自擬課題外,其它課題必須要填寫課題的名稱。(4) 參考文獻不能少于10篇。(5) 填寫內(nèi)容的字體大小為小四,表格所留空不夠可增頁。本科畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名歐陽武學(xué) 號2006183834專 業(yè)機械設(shè)計者及其自動化指導(dǎo)教師張高峰職 稱副教授所在系興湘學(xué)院課題來源D課題性質(zhì)A課題名稱輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內(nèi)外基本研究情況隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,超高壓大容量輸電線路越建越多,線路走廊穿越的地理環(huán)境更加復(fù)雜,如經(jīng)過大面積的水庫、湖泊和崇山峻嶺,給線路維護帶來很多困難而且在嚴冬及初春季節(jié),我國云貴高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象,造成架空輸電線路覆冰,使線路舞動、閃絡(luò)、燒傷,甚至斷線倒桿,使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞,安全運行受到嚴重威脅在緊急情況下,尋道員用帶電操作桿或其它類似的絕緣棒只能為很少的一部分覆冰線路除冰,人工除冰有很高的危險性。在國外,一些國家的地理與氣候情況與我國相似,甚至一些國家的情況更加惡劣,為了保證電力系統(tǒng)的可靠性,提高高壓輸電線除冰的效率,減少損失,維護工人的安全,開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國內(nèi)外相關(guān)研究的熱點因此,研制安全有效的除冰機械以代替人進行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實用意義。二、研究內(nèi)容、預(yù)計達到的目標、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標、完成課題的方案和主要措施2008年湖南冰災(zāi)的形成原因,除冰機器人的國內(nèi)外發(fā)展情況和程度,對輸電線路覆冰產(chǎn)生的負面效果的研究,對國內(nèi)外除冰方式的分析,對國內(nèi)相關(guān)專利的檢索并綜合分析,設(shè)計出新的除冰機構(gòu)。其關(guān)鍵技術(shù)由國家863計劃的巡線機器人做動力,行走,越障和控制方面為設(shè)計的基礎(chǔ),再由湖南大學(xué)2009年的除冰機器人各個除冰專利為參考,還加上08年后各個期刊雜志上的除冰方法和機構(gòu)設(shè)計為支持,完成自己的設(shè)計。通過對覆冰原理和輸電線路參數(shù)的分析得出最大覆冰限度20cm時進行除冰,然后對除冰機構(gòu)的高效組合的形式進行匹配性的討論,最后得出新的除冰機構(gòu)的設(shè)計。三、主要特色及工作進度工作進度:第4周:2008年湖南冰災(zāi)形成的原因,除冰機器人國內(nèi)外發(fā)展情況和程度第5周:對輸電線路覆冰產(chǎn)生的負面效果的研究第5周:對國內(nèi)外除冰方式的分析第6周第9周:對國內(nèi)外除冰方式的分析,對國內(nèi)相關(guān)專利的檢索并綜合分析第10周第12周: 設(shè)計新的除冰機構(gòu),繪制除冰機構(gòu)圖紙第13周: 編寫設(shè)計說明書、翻譯英文資料第14周: 準備畢業(yè)答辯主要特色:通過除冰機構(gòu)的改進,使除冰效率提升,是除冰機器人更加安全和實用,并提出微波融冰技術(shù)和機械除冰復(fù)合除冰的高效除冰方式。 四、主要參考文獻(按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出)1張屹,邵威,高虹亮,羅成. 高壓輸電線路除冰機器人的機構(gòu)設(shè)計J.三學(xué)大學(xué)學(xué)報,2008.12,Vol.30 No.6:P69-72 2濮良貴,紀名剛. 機械設(shè)計M. 北京:高等教育出版社,2002. 3蔣正龍,陸佳政,雷紅才,黃福勇. 湖南2008年冰災(zāi)引起的倒塔原因分析J.高電壓技術(shù),2008.11,Vol.34 No.11:P2468-2474 4Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY,20099,Vol.3 No.1:P1-6 5高虹亮,孟遂民,羅成,馬小強.架空輸電線路除冰機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計J.電力建設(shè),2009.3,Vol.30 No.3:P93-96 6甘辰予,陳勁生.LEGO 智能除冰機器人的設(shè)計J.大眾科技,2009.10,No.10. 7楊振宇,范建中. 輸電線路抗冰技術(shù)新進展J.2009輸配電及電力系統(tǒng)論文集,2009.No5. 指導(dǎo)教師意 見指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日系意見 系主任簽名: 年 月 日院意見 教學(xué)院長簽名: 年 月 日輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計摘要 分析湖南2008年冰災(zāi)引起的倒塔原因,現(xiàn)場調(diào)查了2008年湖南冰災(zāi)期間220 kV輸電線路的受損情況,發(fā)現(xiàn)倒塔線路覆冰厚度主要集中在2060 mm,同時微地形和微氣象造成覆冰加重和覆冰的不均勻性,檔距、塔形等對線路倒塔也存在影響。分析倒桿斷線的形式認為覆冰太厚超過設(shè)計值,垂直荷載壓垮和不平衡張力拉垮是造成線路倒塔的原因. 從而制造輸電線路上的除冰機器人成為必要,由國家863計劃和08年后的除冰機器人的研究和綜合分析,設(shè)計一個由各個選用模塊組成的高效除冰機器人。關(guān)鍵詞 巡線機器人 除冰機器人 除冰機構(gòu) 除冰方法 冰災(zāi)Mechanical Design of a Robot for Deicing Transmission LinesAbstract The damage of the transmission lines in Hunan during the 2008 ice storm is surveyed and the main causes for the tower collapses and line failures are analyzedIt is found that the ice accretion thickness on the failed Iines mostly falls in the range of 2060mm which is well beyond the designed standardIn addition,the situation may be worsened by the nonhomogeneity of the ice accretion due to microtopography and micrometeorology conditions,spandistance,and the imbalanced tension caused by vertical load。Thus the ice on the transmission in manufacturing, it becomes necessary to design a comprehensive analysis of each choose modules of efficient deicing robot by national 863 plan and 8 years of study and the deicing robot.Key words line patrol robot deicing robot deicing institutions deicing method Ice plagues II 目錄摘要 Abstract第一章 緒言1 1.1引言1 1.2 湖南省2008年冰災(zāi)的電網(wǎng)分析2第二章 覆冰原理 4第三章 輸電線路覆冰的危害 5 3.1 線路過荷載 5 3.2 不均勻覆冰或不同期脫冰 5 3.3 絕緣子串冰閃 5 3.4 導(dǎo)線覆冰舞動 5第四章 除冰方法 6第五章 巡線機器人 8 5.1巡線機器人機構(gòu) 9 5.2工作電源 10 5.3控制系統(tǒng) 10第六章 除冰機器人機構(gòu)11第七章 國內(nèi)除冰機器人專利 14 7.1 一種線纜除冰機器人14 7.2輸變線路除冰機器人14 7.3一種可跨越障式多分裂除冰機器人15 7.4高壓輸電線路導(dǎo)線除冰方法與裝置16 7.5電力設(shè)施的微波除冰裝置和除冰方法16 第八章 除冰機構(gòu)專利18 8.1三機械臂架空線除冰機器人多功能夾持機構(gòu)18 8.2一種除冰機器人的掛線驅(qū)動機構(gòu)18 8.3一種導(dǎo)線可越障機器人行走裝置19 8.4一種架空線除冰機器人的制動機構(gòu)20 8.5架空線除冰機器人的除冰機構(gòu)21 第九章 綜合設(shè)計除冰機器人 22 9.1除冰機器人總裝示意圖 22 9.2除冰機器人結(jié)構(gòu)和步驟 23 9.3除冰機器人各組裝模塊23 9.4,除冰機器人復(fù)合除冰 25結(jié)論 28致謝 29參考文獻 30附錄1 31湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)評閱表學(xué)號 2006183834 姓名 歐陽武 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文(設(shè)計)題目: 輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計 評價項目評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標,體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求,達到綜合訓(xùn)練的目的;2.難度、份量是否適當;3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力;2.是否有綜合運用知識的能力;3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力;4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力;5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文(設(shè)計)質(zhì)量1.立論是否正確,論述是否充分,結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理;實驗是否正確,設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué);技術(shù)用語是否準確,符號是否統(tǒng)一,圖表圖紙是否完備、整潔、正確,引文是否規(guī)范;2.文字是否通順,有無觀點提煉,綜合概括能力如何;3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值,有無創(chuàng)新之處。綜合評 價評閱人: 2010年5月 日第一章 緒言1.1引言2008年1月,郴州市出現(xiàn)了連續(xù)近一個月的低溫雨雪冰凍天氣,遭受了歷史罕見的冰雪災(zāi)害。國家減災(zāi)委員會專家已定性為:“郴州發(fā)生的這次冰雪災(zāi)害,是世界上一次大面積、極端性氣候事件,是江南地區(qū)持續(xù)時間最長的一次雨雪冰凍過程,影響地區(qū)的人口之多是世界罕見的”。這次郴州冰災(zāi)造成中心城區(qū)正值春節(jié)期間停電、停水10多天,個別地方達到20多天,交通、通訊、電視均出現(xiàn)不同程度的中斷,成為了一座與外界隔絕的“孤城”。郴州成為我國南方冰雪災(zāi)害最嚴重的地區(qū)之一。特別是電力系統(tǒng)遭受毀滅性重創(chuàng),冰災(zāi)引起了倒塔,現(xiàn)場調(diào)查了2008年湖南冰災(zāi)期間220kV輸電線路的受損情況,發(fā)現(xiàn)倒塔線路覆冰厚度主要集中在2060mm,同時微地形和微氣象造成覆冰加重和覆冰的不均勻性,檔距、塔形等對線路倒塔也存在影響。分析倒桿斷線的形式認為覆冰太厚超過設(shè)計值、垂直荷載壓垮和不平衡張力拉垮是造成線路倒塔。專家解說,高壓線高高的鋼塔在下雪天時,可以承受2-3倍的重量。但如果下雨凇,可能會承受10-20倍的電線重量。電線結(jié)冰,遇冷收縮,風吹引起震蕩,就使電線不勝重荷而斷裂。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,超高壓大容量輸電線路越建越多,線路走廊穿越的地理環(huán)境更加復(fù)雜,如經(jīng)過大面積的水庫、湖泊和崇山峻嶺,給線路維護帶來很多困難而且在嚴冬及初春季節(jié),我國云貴高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象,造成架空輸電線路覆冰,使線路舞動、閃絡(luò)、燒傷,甚至斷線倒桿,使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞,安全運行受到嚴重威脅在緊急情況下,尋道員用帶電操作桿或其它類似的絕緣棒只能為很少的一部分覆冰線路除冰,人工除冰有很高的危險性。在國外,一些國家的地理與氣候情況與我國相似,甚至一些國家的情況更加惡劣,為了保證電力系統(tǒng)的可靠性,提高高壓輸電線除冰的效率,減少損失,維護工人的安全,開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國內(nèi)外相關(guān)研究的熱點因此,研制安全有效的除冰機械以代替人進行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實用意義。電動機除冰裝置的示意圖和實際工作圖1.2湖南省2008年冰災(zāi)的電網(wǎng)分析全球氣候正經(jīng)歷以變暖為主要特征的變化,氣候變暖導(dǎo)致“厄爾尼諾”和“拉尼娜”等極端天氣氣候事件的頻率與強度明顯增加,輸電線路所處地質(zhì)條件復(fù)雜,容易遭受冰災(zāi)等極端天氣的影響,目前國內(nèi)外對已多次發(fā)生的輸電線路冰災(zāi)事故進行了相關(guān)的研究。2008年年初襲擊湖南的持續(xù)低溫、雨雪、冰凍天氣過程來I臨之前,湖南溫度偏高、空氣干燥。湖南東、南、西部三面環(huán)山,向中部、北部過渡為丘陵和平地,冷空氣襲擊湖南后,湖南降溫迅速,冷暖空氣交匯形成的鋒面逆溫強度大,加上湖南北低南高的地勢使逆溫層得以加強,地勢陡增處南下冷空氣因推進受阻而徘徊駐留,隨著暖濕氣流不斷補充,易形成長時間降雨、冰凍,形成持續(xù)的雨凇。由于降溫迅速,湘西高海拔山區(qū)和緯度較高的湘北地區(qū)地表氣溫低,但降水主要集中在湘南、湘中、湘東,且停留時間較長,導(dǎo)致湘南、湘中、湘東冰凍災(zāi)害強于湘北和湘西高海拔山區(qū)。湖南電網(wǎng)冰凍災(zāi)害是在大尺度天氣形勢控制下形成的,拉尼娜現(xiàn)象起到推波助浪的作用,冰凍災(zāi)害受損范圍與程度具有較強的微地形影響特征。長時間的低溫(05)、降水過程為覆冰提供了適宜條件。2008年初,受冷暖空氣共同影響,湖南從01-1102-07,共出現(xiàn)4次明顯的雨雪天氣過程,這次持續(xù)時間長的凍雨和冰凍天氣給湖南電網(wǎng)帶來了災(zāi)難性的影響。湖南省電力公司500 kV線路33條有14條線路倒塔182基,變形75基,導(dǎo)線斷線或受損159處,地線斷線或受損322處;220 kV有44條線路倒塔679基,110 kV有121條倒塔1864基;35 kV高壓線路倒桿6萬4千多基,發(fā)生斷線超過5萬處;低壓線路倒桿斷桿33萬多基,斷線近37萬處,在整個冰凍期間,發(fā)生了多次電網(wǎng)解裂和衡陽、郴州等地區(qū)大面積停電事故,使湖南電網(wǎng)受了有史以來最嚴峻的威脅,直接經(jīng)濟損失數(shù)10億元?,F(xiàn)場調(diào)查了2008年湖南冰災(zāi)期間220 kV輸電線路的受損情況,發(fā)現(xiàn)倒塔線路覆冰厚度主要集中在2060 mm,同時微地形和微氣象造成覆冰加重和覆冰的不均勻性,檔距、塔形等對線路倒塔也存在影響。分析倒桿斷線的形式認為覆冰太厚超過設(shè)計值,垂直荷載壓垮和不平衡張力拉垮是造成線路倒塔的原因。江城線49794983段的冰情照片2005年湖南冰災(zāi)后對覆冰倒塌的桿塔以及選擇性選取的一些重要桿塔進行了改造,7條500 kV線路新增和改造桿塔共142基,220 kV共9條線路增加和改造鐵塔32基,通過對局部區(qū)域桿塔更換塔型(將自立塔改為加強型轉(zhuǎn)角耐張塔)、采用提高一級覆冰設(shè)計厚度(將15mm覆冰設(shè)計改為20mm)等措施提高桿塔的抗冰強度,通過新增桿塔縮小設(shè)計檔距、縮短耐張段的距離,減少單基鐵塔所受的重力荷載等技術(shù)措施進行改造,2008年這些改造的500 kV桿塔未發(fā)生倒塌現(xiàn)象,220 kV有2基因僅對主材加厚,在此次冰災(zāi)中發(fā)生扭曲受損,在同一區(qū)域有3基未改的桿塔發(fā)生了倒塌。因此對桿塔抗冰強度適當加強,是防止覆冰倒塌的最好措施之一。為應(yīng)對冰凍災(zāi)害的影響,應(yīng)進一步完善重大災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案;按照差異化原則,易覆冰區(qū)段線路按20mm及以上覆冰設(shè)計,建設(shè)電網(wǎng)最小骨干網(wǎng)架;加快覆冰機理、融冰技術(shù)和冰情監(jiān)測的研究和應(yīng)用,覆冰期間提高重要線路的需送容量防止導(dǎo)線結(jié)冰,深入開展微地形、微氣象的監(jiān)測和冰區(qū)分布圖的繪制工作。第二章 覆冰原理影響導(dǎo)線覆冰因素很多,主要包括:氣象條件、地理及地形條件、海拔高程、導(dǎo)線懸掛高度、導(dǎo)線直徑、水滴直徑、電場強度等。按不同的分類方法,導(dǎo)線覆冰類型可分為:(1)按冰的表現(xiàn)特性分為:雨凇、霧凇、混合凇、積雪和白霜等1, 5, 6;雨凇是過冷卻的降水碰到溫度等于或低于0的物體表面時所形成玻璃狀的透明或無光澤的表面粗糙的冰覆蓋層,其密度較大,一般為0.85g/cm3。霧凇分為兩種:一種是粒狀霧凇,即過冷卻霧滴碰到冷的物體后迅速結(jié)成粒狀小冰塊,其結(jié)構(gòu)較為緊密;另一種是晶狀霧凇,結(jié)構(gòu)較松散,稍有震動就有脫落。一般霧凇密度為0.25g/cm3?;旌馅∈沁^冷卻水滴在導(dǎo)線的迎風面形成的雨凇和霧凇混合凍結(jié)的不透明或半透明覆冰,密度在0.260.6 g/cm3,黏附力較強。積雪為黏附在導(dǎo)線上的自然降雪,有干、濕之分。干雪密度0.1g/cm3,粘附力很弱;濕雪密度0.10.5 g/cm3,粘附力較弱。白霜是空氣中的濕氣與0以下的冷物體表面接觸凝結(jié)而成,對導(dǎo)線威脅不大,但會增加輸電線路的電暈損失7。凍雨覆冰形成的雨凇因密度大、附著力強,對架空輸電線路的危害最大,08年初的南方電力冰災(zāi)主要由該原因造成。(2)按冰的形成機理分為:降水覆冰、云中覆冰和升華覆冰;(3)按冰在導(dǎo)線上的橫截面形狀分為:圓形或橢圓形覆冰、翼型覆冰和新月形等,如圖1所示。(4)按冰在導(dǎo)線表面的增長過程分為:干增長、濕增長1。這種分類利于分析導(dǎo)線覆冰的形成機理及形成過程中的熱平衡及熱傳遞。霧淞和干雪是干增長覆冰過程,雨淞和濕雪是濕增長覆冰過程,而混合淞是介于二者間的一種覆冰過程。導(dǎo)線覆冰截面圖第三章 輸電線路覆冰的危害3.1 線路過荷載線路覆冰時,導(dǎo)線將承受數(shù)百到數(shù)千kg的荷載,導(dǎo)線和覆冰重量產(chǎn)生的拉力將通過導(dǎo)線、金具、絕緣子傳遞給桿塔,桿塔再傳遞給拉線,只要其中一個環(huán)節(jié)承受不住拉力,就將出現(xiàn)倒桿和斷線事故,并往往會擴展至一個耐張段。3.2 不均勻覆冰或不同期脫冰相鄰檔線路不均勻覆冰或不同期脫冰都會產(chǎn)生張力差,使導(dǎo)線在線夾內(nèi)滑動,嚴重時將使導(dǎo)線外層鋁股在線夾出口處全部斷裂、鋼芯抽動,造成線夾另一側(cè)的鋁股發(fā)生頸縮,擁擠在線夾附近,長達120m。不均勻覆冰的張力差是靜荷載,而不同期脫冰為動荷載,二者有所不同。其次,直線桿塔承受鄰檔的張力差,會使絕緣子串產(chǎn)生較大偏移,碰撞橫擔而造成損傷。再次,當張力差達到一定程度后,會使橫擔轉(zhuǎn)動,導(dǎo)線碰撞拉線,電氣間隙減小而燒斷拉線,桿塔因失去拉線支持后倒塌。3.3 絕緣子串冰閃冰閃為污閃的一種特殊形式。絕緣子嚴重覆冰時,大量傘形冰凌橋接,泄漏距離縮短,絕緣強度降低。融冰過程中,冰體表面水膜因溶解污穢中的電解質(zhì)而形成導(dǎo)電水膜,使得絕緣子串的電壓分布發(fā)生畸變,閃絡(luò)電壓被降低。融冰時期常伴有大霧,使大氣中的污穢微粒進一步增加融化冰水導(dǎo)電率,形成冰閃。冰閃的持續(xù)電弧將燒傷絕緣子,絕緣強度降低。3.4 導(dǎo)線覆冰舞動由于覆冰形狀的不對稱,改變了導(dǎo)線的空氣動力學(xué)特性。當風速在420m/s,且風向與線路走向45時,導(dǎo)線具有較好的空氣動力性能,在風的激勵下產(chǎn)生低頻高幅振蕩。輕者發(fā)生閃絡(luò)、跳閘,重者發(fā)生金具及絕緣子損壞,導(dǎo)線斷股、斷線,桿塔傾斜、倒塌等電氣事故。第四章 除冰方法序號方法定類數(shù)據(jù)消耗能量比較系數(shù)1融冰(3mm)除冰理論9041002航空標準除冰法除冰實驗400443融冰(1mm)除冰理論301334射頻+鏟刮除冰實驗305345加熱法防冰實驗180206紅外線除冰實驗170197激光+鏟刮除冰實驗120138形記合金除冰理論7289氣動脈沖(50Ls)除冰實驗6.80.7510電磁脈沖除冰實驗2.30.2511氣動低環(huán)除冰理論0.90.0612鏟刮除冰理論0.20.0213碰撞試驗除冰實驗0.0110.001214牽引試驗除冰實驗0.0070.00069適用于輸電線路的機械除冰技術(shù)使用機械外力手工或自動強制使覆冰脫落的除冰方法,稱為機械除冰方法。研制機械除冰方法的歷史遠早于其他類型的除冰、防冰方法。機械法是針對輸電線路的,有“ad hoc”法、滑輪輾壓鏟刮法和強力振動法,滑輪輾壓鏟刮法達到了實用水平?!癮dhoc”法由Phlman和Landers于1982年提出,它需要線路操作者在現(xiàn)場執(zhí)行。并且處理方法千變?nèi)f化,包括敲打、撞擊等。當線路停電,可以觸及到冰時,可采用手工除冰,從地面向?qū)Ь€、避雷線拋擲短木棍將覆冰打掉,或用木棒、竹竿敲打。在線路帶電時,應(yīng)用與線路電壓等級相符的絕緣棒敲打。此外,也可用木制套圈套在導(dǎo)線上,用繩子順著導(dǎo)線拉,以消除覆冰,這種方法只是權(quán)宜之計,既不安全,又不十分有效,因此,很少有人推薦使用,如果要用,就得為這種方法制定標準的操作規(guī)則。由加拿大Manitoba水電局研制的滑輪鏟刮技術(shù)是一種由地面操作人員拉動滑輪在線路上行走而鏟除導(dǎo)線覆冰的技術(shù),運用這種技術(shù)的除冰方法叫滑輪輾壓鏟刮法(icing rolling),滑輪輾壓鏟刮法已在加拿大的Manitoba使用了50多年,是目前唯一可行的輸電線路除冰的機械方法。它由滑輪、牽引繩及涂漆的膠合板或環(huán)氧樹脂板等器件構(gòu)成,加在滑輪上的力要足夠讓導(dǎo)線產(chǎn)生彎曲,這樣,產(chǎn)生的應(yīng)力才能使冰破裂脫落。如果在板的兩邊固定一把鋸齒刀,則除冰效果更好,但拉扯時注意不要損傷導(dǎo)線、避雷線和絕緣子?;嗙P刮法的最大優(yōu)點是效果很快,且不需要特別的設(shè)備和專家,簡便易操作,耗能小,價格低廉,較為實用。但它也有缺點,那就是費時,安全性能不完善,且受地形限制。據(jù)統(tǒng)計,要對一公里長導(dǎo)線進行滾壓除冰約需卜2小時。強力振動法是1988年由Mulherin和Donaldson研制的。加拿大魁北克水電局發(fā)明了一種電纜除冰裝置。該裝置包括一對導(dǎo)線,導(dǎo)線連接到電纜上,并沿電纜呈螺旋形纏繞,導(dǎo)線的一端連接到一個能在導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生電磁脈沖的脈沖發(fā)生裝置上,另一端連接在一起構(gòu)成封閉電路,依靠導(dǎo)線中電磁脈沖的通路,在導(dǎo)線之間產(chǎn)生推斥力,該推斥力振動導(dǎo)線,使導(dǎo)線上的覆冰振碎脫落,由于要求外加振動源及振動會促使線纜疲勞,因而難以在工程實際中應(yīng)用?;跈C械振動與撞擊原理的電磁力技術(shù)和電脈沖技術(shù)是為飛行器除冰研制的。但是,由于電磁力或電脈沖可以使導(dǎo)線產(chǎn)生強烈而又在控制范圍內(nèi)的振動,所以二者也是架空線路易接受的除冰方法之一。為飛行航空器除冰研制的基于機械沖擊和沖撞的3種技術(shù)是:1985年由Finke和Banks、1988年由Mulherin和Donaldson、1991年由Graber和Mack等分別研究和改進的超聲振動除冰技術(shù);1988年由zumwalt和Egbert、1993年Bond和Shin、1994年由Smith等分別研究和改進的電磁脈沖除冰技術(shù);1992年由Martin和Putt、1996年由Loughborough和Hass等研制和應(yīng)用的氣動脈沖除冰技術(shù)。電磁脈沖技術(shù)將是輸電線路除冰最易接受的方法。美國堪薩斯州的wichita州立大學(xué)也提出了電脈沖法除冰(ElectroImpulse DeIcing,EIDI),即利用電容器組向線圈放電,由線圈產(chǎn)生強磁場,在置于線圈附近的導(dǎo)電板(即目標物)上產(chǎn)生一個幅值高、持續(xù)時間短的機械力,使冰破裂而脫落,但在線路融冰研究方面因技術(shù)不成熟和費用過高沒有達到預(yù)期的目的。由Gerardi等于1995年根據(jù)合金中記憶相位的變化為航空器除冰研制的。另一種采用由電場或磁場力控制的柔韌性涂料機械方法仍處于設(shè)想階段。然而,這些方法可作為驗證其典型除冰方法的實驗和研制的基礎(chǔ)。第五章 巡線機器人 巡線機器人是為了在線檢測輸電線路產(chǎn)生的機械電器故障、杠塔及其他地基和交叉跨越安全距離等變化,國外尋巡線機器人的研究始于20世紀80年代末,日本東京電力公司Sawada等人、日本Sato公司、每過TRC公司、加拿大魁北克水電研究院Montabault等人先后開展了巡線機器人的研制。他們研制的巡線機器人可分為2類:一類是具有跨越障礙物功能,但由于其結(jié)構(gòu)尺寸大和重量重,因而實用性差,并大多仍處于實驗室研制階段;另一類是只能在2個桿塔間的直線巡線,不具備跨越障礙功能物,因而其巡線作業(yè)范圍受到了很大限制。國內(nèi)巡線機器人的研究始于90年代末,在2002年開開始國家“十五”863計劃的連續(xù)2次資助下,已研制成功了具有沿220kV單分裂導(dǎo)線全程線路行駛和巡檢作業(yè)的巡線機器人樣機,并在機器人構(gòu)件、電能在線補給、機器人局部自治和系統(tǒng)與技術(shù)集成等關(guān)鍵技術(shù)上去的了實質(zhì)性的突破,該樣機已經(jīng)通關(guān)過了現(xiàn)場線路的帶電運行實驗,并表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。同時在巡線機器人的基礎(chǔ)上除冰機器人才有所發(fā)展。在現(xiàn)場線路上的巡線機器人巡線機器人機構(gòu)5.1巡線機器人機構(gòu)巡線機器人是機電一體化系統(tǒng),涉及到機構(gòu)、控制、通信、定位系統(tǒng)、移動平臺上傳感器的集成和信息融合、電源等,而機械機構(gòu)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是目前制約巡線機器人發(fā)展的技術(shù)障礙之一巡線機器人機械機構(gòu)的設(shè)計要求是:(1)能在架空高壓線上以期望的速度平穩(wěn)爬行;(2)具有一定的爬坡能力;(3)能夠避越高壓線路上的防震錘、線夾、絕緣子、線塔等障礙;(4)在故障情況下有可靠的自保安措施,防止機器人摔落;(5)提供足夠的空間安裝所攜帶的電源以及探測、記錄和分析處理儀器可實現(xiàn)在管線上爬行的機構(gòu)可以分為步進式爬行機構(gòu)和輪式爬行機構(gòu)兩類步進式爬行機構(gòu)通過多只手臂的交替移動完成爬行,一般用于斜拉橋纜索、管道外壁的檢查維護;輪式爬行機構(gòu)依靠由電機驅(qū)動的行走輪與管線之間的摩擦,驅(qū)動機器人前進輪式爬行機構(gòu)行走平穩(wěn),速度快,有利于移動平臺上線路探測儀器的可靠工作,因此,目前巡線機器人多采用此類爬行機構(gòu)越障機構(gòu)是巡線機器人機構(gòu)的關(guān)鍵由于機器人懸掛在架空線上,越障時應(yīng)保證機器人姿態(tài)平穩(wěn),并保持與其它導(dǎo)線和線塔金屬部件的安全間距,因此設(shè)計難度較大文獻采用了仿人攀援的弧形手臂越障機構(gòu),姿態(tài)控制較為復(fù)雜,文獻中給出的分體蛇形越障機構(gòu)不適合跨越直徑和間距較大的障礙,文獻的越障機構(gòu)也同樣存在跨越間距小的問題巡線機器人越障操作類似人的空中攀援行為,因此,仿生設(shè)計是解決這一難題的有效方法一種很有前景的方案是采用多只可伸縮機械臂結(jié)構(gòu),機械臂上部為爬行驅(qū)動機構(gòu),下部通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相互鏈接遇到障礙時,機械臂之間相互配合,采用仿人攀援策略調(diào)整姿態(tài),跨越障礙由于采用多只多自由度機械臂,機器人可以完成更為復(fù)雜的空中姿態(tài)調(diào)整,因而可跨越各種類型的線路障礙電能在線補給和電源監(jiān)控系統(tǒng)5.2工作電源要保證巡線機器人在野外大范圍內(nèi)長時間工作,必須提供持續(xù)可靠的電源巡線機器人功率一般為幾百瓦,由于受體積和重量的限制,蓄電池組不能滿足長時間供電要求文獻3嘗試采用小型汽油發(fā)電機為機器人供電,但汽油發(fā)電機需攜帶油箱,工作時受環(huán)境影響大,可靠性差由于巡線機器人一般沿大工作電流的電力線爬行,因此,最好能直接從電力線上獲取能源,即耦合供電文獻7對采用電流互感器耦合從電力線上獲取電源的設(shè)計方法進行了深入研究,分析了機器人所需的最大驅(qū)動力與其重量的比率、磁芯的截面積、副邊線圈匝數(shù)等變量的關(guān)系,實驗結(jié)果驗證了方案的可行性采用電力線耦合供電雖然解決了巡線機器人長期工作的電源問題,同時也導(dǎo)致機械機構(gòu)及控制系統(tǒng)的復(fù)雜化這是因為機器人越障時,電流互感器磁芯須從電力線上脫離,需解決磁芯分離機構(gòu)控制和備用電源切換技術(shù)5.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)第六章 除冰機器人機構(gòu)目前國內(nèi)沒有技術(shù)成熟的除冰機器人,而國外技術(shù)相對比較成熟的代表產(chǎn)品是加拿大魁北克水電研究院的Serge Montambault等人2000年開始研制的HQ lineROVer遙控小車。它主要用于清除電力傳輸線地線上的覆冰。但是該機器人質(zhì)量過大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且只能清除兩桿塔之間的覆冰,不具備越障的功能,因此不能完全代替人工上線除冰。借鑒國內(nèi)外除冰機器人以及巡線機器人的優(yōu)點,三峽大學(xué)設(shè)計了一種高壓線路除冰機器人。本機器人理論上可以滿足直導(dǎo)線上覆冰不是太厚情況下的除冰需求,同時具備自主越障功能及高效、環(huán)保、節(jié)能的特點。本機器人運用模塊化結(jié)構(gòu),采用仿生學(xué)原理進行設(shè)計,組成模塊包括夾緊裝置、行走裝置、除冰裝置、越障裝置等。機構(gòu)運動簡圖機器人模型整體設(shè)計參數(shù)如下:(1)導(dǎo)線直徑D25 mm;(2)小車自重m20 kg;(3)電機功率降12 W,電壓如12 V;(4)小車行走速度y=026 ms。越障過程圖除冰機器人越障時技術(shù)難度最大的是跨越導(dǎo)線上的附屬元件包括絕緣子、線夾、防震錘和間隔棒等障礙物。機器人需要滿足以下幾個功能:越障有效、越障過程應(yīng)平穩(wěn)、越障完成后能適時隨動。這也就要求機器人在線上應(yīng)能夠保持姿態(tài)平穩(wěn),不與線路附件干涉??紤]到機器人越障時的平穩(wěn)性、安全性和有效性機器人的越障方式是模仿猴子爬樹的方式進行越障。也就是采用手臂交替前進方式進行越障。目前單導(dǎo)線巡線機器人的手臂模式主要有2種,一種是雙手臂模式,一種是三手臂模式。綜合考慮各因素,本除冰機器人采用雙手臂結(jié)構(gòu)。目前越障方式有:手臂上升式越障、手臂上升旋轉(zhuǎn)式越障、手臂上升偏轉(zhuǎn)式越障、輪子剖分式越障??紤]到除冰裝置和夾緊裝置的安裝以及通過減少控制電機數(shù)量來提高控制能力方面考慮,本機器人采用的是上升偏轉(zhuǎn)式越障。這種越障方式有2種實現(xiàn)方法:一是采用2個電機分別控制上升和偏轉(zhuǎn)這2個動作;二是設(shè)計一個可以實現(xiàn)上升偏轉(zhuǎn)的導(dǎo)軌,這樣就可以通過一個電機控制來完成手臂的上升和偏轉(zhuǎn)動作,從而提高機器人的控制性能。本設(shè)計中采用后者。具體越障動作:當機器人遇到障礙物時首先機器人整體停機啟動越障電機,電機帶動越障手臂在越障導(dǎo)軌上上升到行走輪脫離導(dǎo)線,越障電機繼續(xù)工作帶動整個越障手臂在越障導(dǎo)軌上發(fā)生偏轉(zhuǎn)。直到整個越障手臂不與障礙物發(fā)生干涉時。越障電機停止:然后前面的整個越障手臂在前進電機的帶動下通過絲杠推動整個前面的機構(gòu)部分越過障礙物;越過障礙物后,越障電機反轉(zhuǎn),越障手臂即可復(fù)位。在越障機構(gòu)設(shè)計中??梢圆捎弥本€電機來取代電機加絲杠的驅(qū)動方式。使得機器人的結(jié)構(gòu)更為簡單,定位更加精確反應(yīng)速度更快。機器人具體越障動作如圖所示。除冰機構(gòu)1除冰機構(gòu)2機器人跨越懸垂絕緣子等障礙物時一只手臂懸空,另一只手臂越過絕緣子,而此時障礙物另一側(cè)導(dǎo)線上的覆冰未清除,輪子和銑刀處于一個平面上面,這樣就會造成輪子無法在電線上落腳的情況基于這種情況的考慮,提出了第2套除冰方案具體示意圖如圖所示,采用2個銑刀,其中銑刀中心線和導(dǎo)線中心線垂直,在無障礙物時和上面的除冰裝置類似,銑刀電機驅(qū)動銑刀旋轉(zhuǎn)除導(dǎo)線兩側(cè)面的覆冰,后面的楔形塊在機器向前行走的推力作用下可以破碎銑刀未清除的覆冰當遇到懸垂線夾這樣的障礙物時,首先還是行走電機停機,然后啟動驅(qū)動螺桿運動的電機,使電極正轉(zhuǎn),在螺桿轉(zhuǎn)動下帶動與螺母相連的楔形塊以及前面的銑刀一起向前推進,直到將通過懸垂線夾并且將線夾前面的覆冰除掉,直到當一只手臂越障后輪子可以落到導(dǎo)線上面為止當除完該段覆冰后,螺桿電機反轉(zhuǎn)將剛前進的裝置收回,然后再進行如上述的越障動作圖第2套方案除冰機構(gòu)整體圖第七章 國內(nèi)除冰機器人專利7.1 一種線纜除冰機器人(申請人河海大學(xué),公開日2008.11.19)該除冰機器人,由機架、除冰盾、電源、夾持機構(gòu)和行走機構(gòu)構(gòu)成,除冰盾的結(jié)構(gòu)包括振動驅(qū)動裝置和在向前進方向的前端設(shè)有向盾牌,盾牌固定前伸出的若干根尖錐,振動驅(qū)動裝置時機架上安裝振動偏心電機,安裝的振動偏心電機帶動除冰盾前后運動;夾持機構(gòu)包括起碼兩對夾持導(dǎo)輪和夾持的開啟閉合裝置構(gòu)成,開啟閉合裝置時合頁結(jié)構(gòu),沒對導(dǎo)輪分別安裝在一側(cè)合頁上,圍繞著合頁軸開啟閉合,采用夾持導(dǎo)輪,行走機構(gòu)采用行走電機和線纜驅(qū)動輪構(gòu)成,電源采用蓄電池。7.2輸變線路除冰機器人(申請人湯靖邦,公開日2008.11.5)該輸變電線路除冰機器人包括主機,所述主機上連接柔性推動臂、懸掛導(dǎo)向臂,在柔性推動臂的前端連接一顆開合點擊動力組,懸掛導(dǎo)向臂的前端連接一開合除冰工作頭,所述可開合除冰工作頭的前端可弧線擺動的連接只少兩個正向除冰轉(zhuǎn)到組。7.3一種可跨越障式多分裂除冰機器人(專利權(quán)人國網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院,公開日2009.1.14)該機器人包括:導(dǎo)線爬行裝置,用于所述高壓輸電線路爬行;旋轉(zhuǎn)除冰裝置,安裝于所述導(dǎo)線爬行裝置,用于采用旋轉(zhuǎn)敲擊力去除導(dǎo)線上的覆冰;動力裝置,用于爬行裝置和除冰裝置,提供驅(qū)動力;控制裝置,用于對所述導(dǎo)線的爬行以及對所述旋轉(zhuǎn)除冰裝置的旋轉(zhuǎn)進行控制。該機器人不僅適用于單導(dǎo)線除冰更適用于多分裂導(dǎo)線的除冰,該機器人通過傳感器感測障障礙物并實施有效避讓措施,尤其適合在諸多障礙的多分裂導(dǎo)線上作長距離自主爬行。7.4高壓輸電線路導(dǎo)線除冰方法與裝置(申請人國網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院,公開日2008.10.14)該除冰裝置包括:由燃料發(fā)動機驅(qū)動的導(dǎo)線行走機器人,所述的導(dǎo)線除冰裝置還包括:旋轉(zhuǎn)除冰裝置,安裝于所述導(dǎo)線行走機器人,用于利用旋轉(zhuǎn)敲擊力去除導(dǎo)線上的覆冰;動力裝置與所述旋轉(zhuǎn)除冰裝置相耦合,用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)除冰裝置選裝;控制裝置,用于控制所述導(dǎo)線行走機器人的移動以及所述動力裝置的運轉(zhuǎn)。本發(fā)明的高壓線路導(dǎo)線除冰裝置在導(dǎo)線行走機器人上安裝旋轉(zhuǎn)敲擊棒、震動沖擊錐以及刮冰鏟,由這三個除冰裝置同時工作,通過橫向敲擊、軸向沖擊、軸向擠壓有效的將導(dǎo)線上的覆冰去除。7.5電力設(shè)施的微波除冰裝置和除冰方法(申請人中國科學(xué)院電工研究所,公開日2009.7.8)該機器人由移動裝置、微波輻射融冰器和微波電極切冰刀組成。該裝置的除冰方法采用微波輻射融冰和微波電極切冰兩種模式,通過兩種模式的有機結(jié)合和相互配合,應(yīng)對不同的覆冰狀態(tài),對電力設(shè)施覆冰絕緣子進行除冰。第八章 除冰機構(gòu)專利8.1三機械臂架空線除冰機器人多功能夾持機構(gòu)(申請人湖南大學(xué),公開日期2009.11.4)該機構(gòu)安裝于三機械臂架空線除冰機器人的機械手臂上,其特征在于,為左右開合結(jié)構(gòu),分為左半部和右半部,左半部和右半部結(jié)構(gòu)對稱,左半部和右半部都包括支撐架、驅(qū)動輪、掛線滾輪和用于側(cè)面夾持架空線并除冰的外表面具有凸棱的出兵滾筒;所述的驅(qū)動輪和掛線輪均安裝在支撐架的上端;除冰滾筒安裝在支撐架內(nèi)側(cè)。所述的多功能夾持機構(gòu)還包括用于鎖住架空線的鎖死機構(gòu)。該機構(gòu)能穩(wěn)定懸掛在輸電線上,能在動力的驅(qū)動下在輸電線上行走,而且能在行進過程中實現(xiàn)除冰。8.2一種除冰機器人的掛線驅(qū)動機構(gòu)(申請人湖南大學(xué),公開日2009.11.4)此機構(gòu)由主動齒輪,從動齒輪,張緊輪,過橋輪,電動推桿等組成。主驅(qū)動電機帶動主齒輪,主齒輪帶動正下方的一個從動輪,從動輪帶動兩個過橋齒輪來驅(qū)動另外的兩個從動輪,從而實現(xiàn)機器人的驅(qū)動力;下面的電動推桿向上運動,推動固定四張緊輪的支架從而使得輸電線夾在動齒輪和張緊輪之間。該機構(gòu)使用一個驅(qū)動電機就可以實現(xiàn)機器人的行走,而掛線的電動推桿方便了操作員的機器人掛線和下線工作。8.3一種導(dǎo)線可越障機器人行走裝置(申請人中國電力科學(xué)研究院,公開日2009.11.11)該裝置采用雙臂三關(guān)節(jié)輪式結(jié)構(gòu),越障時采用輪以保證行駛速度,包括前行輪1、后行輪2、前壓緊輪3、后壓緊輪4、前行走臂5、后行走臂6、前壓緊輪7、后壓緊輪8、四個前電機9、四個后電機10、前關(guān)節(jié)臂11、后關(guān)節(jié)臂12和本體13。本機器人行走裝置可以跨越典型導(dǎo)線障礙如防震錘、壓接管、間隔棒、懸垂線夾等,可作為高壓輸電線路巡線機器人以及導(dǎo)線除冰機器人行走裝置。該平臺較為簡單,控制方式方便簡單,控制精度要求低,行走及越障速度較快。8.4一種架空線除冰機器人的制動機構(gòu)(申請人湖南大學(xué),公開日2009.11.4)該裝置安裝在架空線除冰機器人機體上,其特征在于,包括用于架空線的夾具、用于夾具復(fù)位的回位彈簧、用于驅(qū)動夾具阿德電動推桿;夾具一端的內(nèi)表面為與架空線外側(cè)弧面,另一端與所述的電動推桿連接,所述的回位彈簧安裝在所述的夾具的端部。所述的夾具寶庫夾具安裝桿和安裝在夾具安裝桿上兩個夾片,所述的夾具安裝桿固定在訴述的架空線除冰機器人集體上,所述的回位彈簧的兩端分別安裝在所述的兩個夾片上。該發(fā)明的制動機構(gòu)能夠增加接觸面的摩擦力,從而解決行走機構(gòu)的打滑問題。在機器人沖擊除冰使,也可以獲得更大的沖擊力。8.5架空線除冰機器人的除冰機構(gòu)(申請人湖南大學(xué),公開日2009.11.4)該裝置安裝于架空線除冰機器人的前端,其特征在于,在所述的除冰機構(gòu)的前端設(shè)有冰刀底座,在所述的除冰底座上安裝有用于在架空線除冰機器人推進過程中進行除冰的組合冰刀。所述的架空線除冰機器人的除冰機構(gòu)還包括破冰錐套、安裝于破冰錐套內(nèi)的可伸縮的破冰錐、破冰錐底座、凸輪、彈簧和破冰電機。該除冰機構(gòu)i結(jié)構(gòu)簡單、實用、安裝、拆卸和更換都很方便,可以適用于不同覆冰程度的架空線,除冰效果好。第九章 綜合設(shè)計除冰機器人9.1除冰機器人總裝示意圖:1. 除冰滾刀2. 滾刀支架3. 破冰盾4. 破冰盾支架5. 破冰錐6. 破冰錐預(yù)緊螺栓7. 破冰錐套8. 推桿突起9. 破冰錐推桿連接10. 凸輪11. 電磁感應(yīng)耦合電源裝置12. 破冰電機13. 冰層厚度測量裝置14. 輸電線15. 行走裝置和夾緊裝置16. 控制裝置9.2除冰機器人結(jié)構(gòu)和步驟: 此除冰機構(gòu)安裝于除冰機器人前端,在所述除冰機構(gòu)前端設(shè)有冰刀底座,在所述的冰刀底座上安裝有用于在架空線除冰機器人推進過程中進行除冰的組合冰刀。除冰機器人的行走裝置和冰層厚度測量裝置采用國家863項目巡線機器人裝置。除冰機器人的夾緊裝置和電磁感應(yīng)耦合電源裝置采用湖南大學(xué)除冰機器人專利。除冰機構(gòu)的除冰步驟:通過電磁感應(yīng)耦合電源裝置11獲取電力能源,通過冰層厚度測量裝置13測量,無冰時可以給行走和夾緊裝置15供電,有冰時可以同時給破冰電機12供電。破冰電機12將運動傳動到凸輪10和除冰滾刀1,架空導(dǎo)線上方凸輪10推動推桿突起8在彈簧6的作用下往返運動,帶動除冰錐5進行除冰,由除冰錐5的形狀可以在架空導(dǎo)線覆冰層上方鑿出一條冰縫,然后由破冰盾3切入冰縫進行除冰;架空導(dǎo)線下方除冰滾刀1旋轉(zhuǎn)方向獲得將冰層向下拖拽的切向力,由于滾刀1遭遇冰層在破冰錐5和破冰盾3除冰后,除冰效率而得以提升。9.3除冰機器人各組裝模塊:除冰錐電磁感應(yīng)耦合電源裝置(專利申請?zhí)?00810190600.3,湖南大學(xué))夾緊裝置(專利申請?zhí)?00810043577.X,湖南大學(xué))控制裝置(LEGO 機器人控制系統(tǒng)甘辰予 陳勁生)行走裝置和測量裝置(國家“十五”863計劃資助項目2005A420006-1)9.4,除冰機器人復(fù)合除冰:通過除冰方法和國內(nèi)外冰方法的研究中,其中微波除冰在道路除冰中有較長的歷史,而且比較成熟,根據(jù)機械除冰不夠徹底,容易引起覆冰再次形成,而微波除冰可以彌補這點,提高除冰效率。微波除冰的原理:冰層基本不吸收微波,所以微波可以穿過冰層,加熱瀝青路面。路面吸收微波,溫度升高,熱量傳遞給冰層,首先融化冰與路面結(jié)合處的冰層。降低冰層與路面的結(jié)合力:然后,再用機械裝置破碎冰層,便能輕松實現(xiàn)道路快速除冰. 詳細理論可以參照論文微波除冰國內(nèi)外研究現(xiàn)狀微波除冰系統(tǒng)框框圖理想除冰機構(gòu)設(shè)計模型破冰錐破冰盾結(jié) 論“輸電線路除冰機器人除冰機構(gòu)設(shè)計”介紹了除冰原理,除冰方法,除冰機器人,除冰機構(gòu),并綜合各功能模塊設(shè)計高效除冰機器人,并在除冰機構(gòu)上進行除冰。通過總結(jié)國內(nèi)的巡線機器人,除冰機器人專利和除冰機構(gòu)專利,在老師的指導(dǎo)開始選擇了復(fù)合式除冰的方法提高除冰的效率,通過對國內(nèi)外近30種的除冰方式的選擇,選著了調(diào)節(jié)合適的微波和在導(dǎo)線上涂抹吸熱材料,打到高效除冰的方案,并同時設(shè)計了一個機械復(fù)合式的方法除冰。在對覆冰導(dǎo)線帶來的嚴重后果,通過2008年的冰災(zāi)讓我們認識到了除冰機器人研制的重要性,希望我的設(shè)計能在輸電線路除冰上面有一份貢獻。在本次設(shè)計中,一方面我自己做了大量的努力;另一方面也得到了各位指導(dǎo)老師的大力幫助,這才使得我的設(shè)計能夠按時完成??梢钥隙ǖ氖牵敬卧O(shè)計中由于本人的知識層次及設(shè)計經(jīng)驗不足,難免會有一些不足之處,懇請各位老師批評指正!致謝將近兩個月的畢業(yè)設(shè)計就這樣伴隨著我們的大學(xué)畢業(yè)而完成了,在這段值得珍藏的歲月里,我在我的指導(dǎo)老師張高峰老師的帶領(lǐng)下,從開始的不知所措,到一步步的進入設(shè)計狀態(tài):收集資料,查信息,圖紙繪制,直至說明書的完成及后期檢查。通過本次畢業(yè)設(shè)計,不僅使我系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用了以前的知識,而且也鍛煉了自己獨立動手思考的能力。同時我也得到了我們機械工程學(xué)院老師的無私指導(dǎo),在此我深表感謝。我們的老師“授我們以漁”,而且在設(shè)計當中教導(dǎo)我們做人如做事一樣,要踏塌實實,來不得馬虎取巧。我會記住這次設(shè)計,以后努力的工作,為母校爭光!參考文獻1張屹,邵威,高虹亮,羅成. 高壓輸電線路除冰機器人的機構(gòu)設(shè)計J.三學(xué)大學(xué)學(xué)報,2008.12,Vol.30 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