建設(shè)堅強輸電網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展智能檢修技術(shù)

目前國內(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)的架空線路在長期野外運行過程中，腐蝕、雷擊、舞動、風(fēng)振、覆冰跳躍閃絡(luò)及各種不可預(yù)知的外力作用會導(dǎo)致輸電導(dǎo)線斷股等損傷。

為保證整個電力系統(tǒng)的安全運行和電能的可靠供給，對輸電線路的進(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，輸電電壓等級越來越高，伴隨而來的是檔距越來越大，地理位置環(huán)境越來越復(fù)雜，其結(jié)果是輸電線路狀態(tài)評估與檢修難度越來越大。目前，導(dǎo)線斷股檢測主要采用人工巡視，也有采用直升機(jī)巡線的。人工巡視準(zhǔn)確性低、勞動強度大，而直升機(jī)巡線成本高、危險性大，國內(nèi)外均有直升機(jī)巡視墜毀的報道。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)器人對輸電線路進(jìn)行檢修成為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。

現(xiàn)有輸電線主要是鋼芯鋁絞線，鋼芯鋁絞線的鋼芯對導(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，甚至運用紫外、紅外等先進(jìn)設(shè)備都無法檢測出這種“骨癌性”損傷。發(fā)表在2011年第19期《中國電機(jī)工程學(xué)報》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傳感器》開發(fā)設(shè)計了集成于巡線機(jī)器人上的可拆卸式、用于檢測輸電導(dǎo)線鋼芯斷股的傳感器。

該文在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)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)國家重點實驗室從事高電壓/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)器人對輸電線路進(jìn)行檢測的主要手段就是根據(jù)輸電線路組成部件的特點，盡可能多地利用各類傳感器對輸電線路各元件進(jìn)行檢測。

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)器人包括檢測傳感器技術(shù)公關(guān)點之一，該文即針對此展開研究。根據(jù)輸電導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)特征及其鋼芯斷股檢測的實際技術(shù)難題，研制了一種利用永磁體對導(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鋼芯斷股信號的漏磁傳感器，通過建立傳感器磁路參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計模型，將廣泛引用于非線性、多變量優(yōu)化問題的遺傳算法應(yīng)用于巡線機(jī)器人攜帶的導(dǎo)線鋼芯斷股漏磁檢測，在滿足對導(dǎo)線鋼芯磁化強度要求下，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)格型號的鋼芯鋁絞線和架空地線斷股檢測漏磁傳感器的優(yōu)化設(shè)計。