基于输电线路电磁场分布的无人机测距适应性研究Research on Adaptability of UAV Distance Detection Based on Electromagnetic Field Distribution of Power Transmission Lines
曹浩楠,王彬,邹国平,钟素鹏,董建洋
CAO Haonan,WANG Bin,ZOU Guoping,ZHONG Supeng,DONG Jianyang
摘要(Abstract):
无人机架空线路巡检技术已在电力系统中得到广泛应用,但目前无人机与导线的距离主要依靠肉眼判断,缺乏有效的测距技术。基于有限元算法及ANSYS软件建立了特高压架空线路的电磁仿真模型,分析计算了不同电磁场分量与导线距离的关系,提出了选用电场有效值结合高度的方法来确定无人机与输电线路真实距离的方法。该方法可为输电线路无人机巡检距离检测、航向规划、避障设计提供参考。
UAV overhead lines patrol technology has been widely used in power system. However, the distance detection between UAV and lines mainly depends on human eyes. Based on the finite element method and ANSYS software, the electromagnetic simulation model of UHV overhead lines is established in this paper, and the relationship between the electromagnetic field component and overhead line distance is analyzed.Finally, a method based on the effective value of electric field and UAV altitude to detect the distance between UAV and overhead line is proposed. This method provides a basis for patrol distance detection, route planning and obstacle avoidance design for UAV inspection of overhead lines.
关键词(KeyWords):
无人机;测距;输电线路;电磁场;有限元
UAV;distance detection;transmission line;electromagnetic field;finite element
基金项目(Foundation): 国网浙江省电力有限公司科技项目(5211MR170003)
作者(Author):
曹浩楠,王彬,邹国平,钟素鹏,董建洋
CAO Haonan,WANG Bin,ZOU Guoping,ZHONG Supeng,DONG Jianyang
DOI: 10.19585/j.zjdl.201903012
参考文献(References):
- [1]熊典.输电线路无人机巡检路径规划研究及应用[D].武汉:武汉科技大学,2014.
- [2]彭向阳,陈驰,饶章权,等.基于无人机多传感器数据采集的电力线路安全巡检及智能诊断[J].高电压技术,2015,41(1):159-166.
- [3]吕明,盛戈皞,张卫东,等.无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法[J].电力系统自动化,2012,36(9):92-97.
- [4]文恬,高嵩,邹海春.基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法研究[J].计算机测量与控制,2015,23(9):3209-3212.
- [5]周志文.输电线路的无人机测距技术研究与应用[D].北京:华北电力大学,2014.
- [6]李栋,林靖宇,高鹏宇,等.无人机输电线路巡检中安全距离测量方法[J].广西大学学报(自然科学版),2016,41(2):498-505.
- [7]韦舒天,李龙,岳灵平,等.输电通道人机协同巡检方式的探索[J].浙江电力,2016,35(3):10-13.
- [8]倪光正.工程电磁场原理[M].北京:高等教育出版社,2002.
- [9]倪光正,杨仕友,钱秀英,等.工程电磁场数值计算[M].北京:机械工业出版社,2010.
- [10]董松昭.特高压输电线路邻近民房时畸变电场研究[D].北京:华北电力大学,2013.
- [11]兰生,张振兴,原永滨,等.考虑弧垂的交流特高压输电线三维电磁场[J].电机与控制学报,2012,16(12):42-46.
- [12]郑天茹,王滨海,刘俍,等.电力巡线无人直升机障碍规避系统[J].山东电力技术,2012(1):14-17.
- [13]胡泽文.工频电场测量方法和传感器的研究[D].重庆:重庆大学,2010.
- [14]郑风杰,夏善红,陈贤祥,三维电场传感器仿真优化及性能测试[J].传感技术学报,2008,21(6):946-950.
- [15]唐立军,彭春荣,顾植彬,等.新型电场传感器应用于输电线电场测量[J].传感器与微系统,2017,36(6):154-156.
- [16]刘志武.轻型无人机在输电带电作业中的应用[J].电力大数据,2018,21(11):83-87.
- [17]李建峰,段宇涵,王仓继,等.无人机在输电线路巡检中的应用[J].电网与清洁能源,2017,33(8):62-65.
- [18]徐展.一种激光雷达导航的全自主智能无人机巡线系统[J].浙江电力,2017,36(6):44-47.
- [19]薛阳,张晓宇,杨天宇,等.输电线路走廊自主巡检无人机控制逻辑设计[J].广东电力,2017,30(3):94-99.
- [20]吴云鹏,臧伟,韦晓初.无人机在ADSS光缆线路施工中的应用研究[J].浙江电力,2017,36(5):53-55.