建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)輸電網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展智能檢修技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)距離輸電仍以架空輸電線路為主，因此輸電線路是電力系統(tǒng)傳輸電能的主要元件，這就猶如人體的血管。這些構(gòu)建電網(wǎng)基礎(chǔ)的架空線路在長(zhǎng)期野外運(yùn)行過(guò)程中，腐蝕、雷擊、舞動(dòng)、風(fēng)振、覆冰跳躍閃絡(luò)及各種不可預(yù)知的外力作用會(huì)導(dǎo)致輸電導(dǎo)線斷股等損傷。

為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電能的可靠供給，對(duì)輸電線路的進(jìn)行定期巡檢是其狀態(tài)檢修的主要環(huán)節(jié)，是電力部門(mén)的主要工作任務(wù)之一，是輸電線路維修決策的前提和先決條件，先“檢”才能“修”。

隨著超特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展，輸電電壓等級(jí)越來(lái)越高，伴隨而來(lái)的是檔距越來(lái)越大，地理位置環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，其結(jié)果是輸電線路狀態(tài)評(píng)估與檢修難度越來(lái)越大。目前，導(dǎo)線斷股檢測(cè)主要采用人工巡視，也有采用直升機(jī)巡線的。人工巡視準(zhǔn)確性低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而直升機(jī)巡線成本高、危險(xiǎn)性大，國(guó)內(nèi)外均有直升機(jī)巡視墜毀的報(bào)道。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能化的狀態(tài)檢修技術(shù)已經(jīng)成為輸電線路的前沿科學(xué)之一，也是智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向之一，利用巡線機(jī)器人對(duì)輸電線路進(jìn)行檢修成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

現(xiàn)有輸電線主要是鋼芯鋁絞線，鋼芯鋁絞線的鋼芯對(duì)導(dǎo)線自身起機(jī)械支撐作用，就像人體的骨骼。由于鋼芯是包裹在數(shù)層鋁絞線之內(nèi)，一般的目視巡檢，甚至運(yùn)用紫外、紅外等先進(jìn)設(shè)備都無(wú)法檢測(cè)出這種“骨癌性”損傷。發(fā)表在2011年第19期《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》上的《應(yīng)用小生境遺傳算法優(yōu)化導(dǎo)線鋼芯斷股漏磁檢測(cè)傳感器》開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了集成于巡線機(jī)器人上的可拆卸式、用于檢測(cè)輸電導(dǎo)線鋼芯斷股的傳感器。

該文在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)支持下，由重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事高電壓/輸電線路方面研究工作的蔣興良教授及其博士研究生夏云峰完成。該文提出利用巡線機(jī)器人對(duì)輸電線路進(jìn)行檢測(cè)的主要手段就是根據(jù)輸電線路組成部件的特點(diǎn)，盡可能多地利用各類(lèi)傳感器對(duì)輸電線路各元件進(jìn)行檢測(cè)。

然而由于傳感器本身有一定的質(zhì)量，且巡線機(jī)器人和輸電線路導(dǎo)線本身能夠承受的質(zhì)量有限，因此有效降低巡線機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)質(zhì)量、提高巡線機(jī)器人攜載能力是巡線機(jī)器人包括檢測(cè)傳感器技術(shù)公關(guān)點(diǎn)之一，該文即針對(duì)此展開(kāi)研究。根據(jù)輸電導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)特征及其鋼芯斷股檢測(cè)的實(shí)際技術(shù)難題，研制了一種利用永磁體對(duì)導(dǎo)線鋼芯進(jìn)行周向均勻磁化、并用周向霍爾元件陣列檢測(cè)鋼芯斷股信號(hào)的漏磁傳感器，通過(guò)建立傳感器磁路參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，將廣泛引用于非線性、多變量?jī)?yōu)化問(wèn)題的遺傳算法應(yīng)用于巡線機(jī)器人攜帶的導(dǎo)線鋼芯斷股漏磁檢測(cè)，在滿足對(duì)導(dǎo)線鋼芯磁化強(qiáng)度要求下，傳感器的質(zhì)量顯著降低，并有效提高了巡線機(jī)器人的攜載能力。該研究成果提出的輸電線路鋼芯斷股檢測(cè)傳感器型式及其參數(shù)優(yōu)化模型，可應(yīng)用于各種規(guī)格型號(hào)的鋼芯鋁絞線和架空地線斷股檢測(cè)漏磁傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)。