超/特高压输电线路零值绝缘子带电检测装置研制

摘要

随着电力系统的不断发展，电压等级逐渐提高，绝缘子已成为输电线路应用量最多的电力设备。运行中输电线路的绝缘子长时间遭受风力扰动、大气污染、冷热交替等因素的影响，导致绝缘子的绝缘和机械性能大幅度下降，可能产生低/零值绝缘子。针对此现象，国内外已开展大量研究，也取得一定的成效。但是，当今的测量方法存在众多缺点，如作业人员的劳动量大、测量精度不高、检测周期长等问题。为解决现存问题，采用智能化机器人应用于绝缘子检测领域，有效的判断出绝缘子优劣性。
　　基于工程设计的输电线路绝缘子串裕度水平以及电路理论，提出低零值绝缘子检测机器人在线检测绝缘子的想法，并进行研制。文章首先根据旁路电路原理，利用等电位作业方式，克服泄漏电流对测量回路的影响，设计出检测机器人的测量方法，并探讨机器人的作业路径;然后，介绍检测装置的各个机械部件的构造与功能，分析机器人的控制系统的设计，并搭建绝缘子实验平台，对装置的测量数据与兆欧表测量值进行比较;最后，通过有限元仿真软件Ansoff建立了玻璃悬式绝缘子串的电场仿真模型，并验证模型的正确性，再分析检测装置靠近高压侧作业时的电场分布情况，根据仿真所得结论，针对机械设计存在的缺陷，对检测机器人进一步的优化研制。
　　研究结果表明:该装置测量绝缘子绝缘电阻的误差在5％以内，能很好地判断出正常运行线路绝缘子是否为低值或零值绝缘子，进而确定绝缘子的优劣状态，达到实验目的;环氧树脂板与铝垫片交接处场强畸变严重，修整后的环氧树脂板较大程度减小表面与内部场强;连杆与铝合金块间存在的间隙场强畸变严重，需将连接处的铝合金块换成环氧树脂材质;该检测装置具有结构简单，灵活性高，可靠性强的特点，具有很高的实用性和工程实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 国内外研究现状概述

1．3 课题研究内容和主要工作

1．3．1 课题的内容

1．3．2 课题的主要工作

第二章 绝缘子劣化机理与检测原理

2．1 绝缘子劣化原因

2．2 绝缘子电压分布特性

2．3 研制思想与检测原理

2．3．1 研制思想

2．3．2 检测原理

2．4 绝缘子劣化判据

2．5 本章小节

第三章 检测装置的运动规划及机械设计

3．1 带电检测机器人的步态规划

3．2 机械参数计算公式

3．3 检测机器人的机械结构

3．3．1 机械抓手

3．3．2 机械连杆

3．3．3 制动器

3．3．4 编码器

3．3．5 检测探针

3．4 本章小结

第四章 检测装置硬件设计与现场实验

4．1 硬件电路的设计

4．1．1 采集电路设计

4．1．2 电机驱动模块

4．1．3 电源管理模块

4．1．4 存储模块

4．1．5 报警模块

4．1．6 通信模块

4．2 采集数据精度处理

4．3 实验分析

4．4 本章小结

第五章 检测装置的电场分布特性与装置改良

5．1 概述

5．2 有限元法求解

5．2．1 三维静电场有限元法的原理

5．2．2 模型的建立

5．2．3 绝缘子模型验证

5．3 检测装置电场仿真分析

5．3．1 环氧树脂板外部场强分布

5．3．2 环氧树脂板内部场强分布

5．4 检测装置的连杆与铝块间隙场强分布

5．4．2 间隙距离为1mm场强分布

5．4．3 改进后场强分布

5．5 检测装置的改良

5．5．1 改良后的检测装置

5．5．2 改良后运动装置的运动步态

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录