基于地面操控的高压输电线路巡线装置研究

【摘要】：电力必须依靠高压、超高压输电线路传输，它的安全稳定运行直接影响到电力系统的可靠性。因此，为了保证电力系统的可靠性，提高巡线效率，开发一种可以替代或部分替代巡线工人进行巡检作业的新型装置一直是国内外相关研究领域的研究热点之一。本文通过对国内外高压输电线路巡线装置的研究，分析了目前的研究现状，在此基础上，设计了一台基于地面操控的高压输电线路巡线装置，并对其做了深入的分析。 本文利用Pro/E建模软件，建立了巡线装置基于特征的参数化模型，以此为基础建立了该巡线装置的虚拟样机。装置采用三手臂结构，每个机械臂可自动升降旋转及机械手的开合，下托轮采用柔性设计，使上下托轮可自动适应线径的变化。该装置能够实现自动巡检和自主跨越障碍，最大的突破在于设计了自动上下线装置，使操作人员在地面就可完成其自动上线和下线，避免了因人工上线塔安放装置带来的效率低下和不安全因素。文章对巡线装置的机械结构、自动上下线以及越障过程进行了详细阐述。 本文通过对巡线装置机构特点的分析，建立其机械手臂的运动结构简图。运用基于旋量理论的指数积法对巡线装置进行运动学分析，求出巡线装置的运动学方程，并对巡线装置的正、逆问题求解，最终得出了机器人的速度雅可比矩阵。 本文结合Pro/E的三维实体建模功能和ADAMS的动力学仿真功能，对巡线装置线上作业的运动学、建模与仿真做了深入的研究。首先，将巡线装置的三维实体装配模型以Parasolid格式导入ADAMS，施加约束、定义相关运动函数，对巡线装置在线路倾角为15°的无障碍阶段的运行及机械手爪进行仿真分析，以验证巡线装置机构设计和运动规划的合理性和正确性，确保巡线装置在巡线过程中的稳定性与可靠性。 基于高压输电线路巡线装置的研究，不仅具有重大的实用价值和理论意义，而且具有一定的社会效益。此装置的研究可以取代原有的线路巡检方式，减小工人劳动强度、提高巡检效率；减少巡线盲区，确保供电的可靠性，使电力线长期处于正常的工作状态，从而满足社会对电量的需求，最终服务于人民，服务于社会。