[发明专利]一种外激谐振式自动防冰除冰机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种外激振荡式自动防冰除冰机器人系统，具体的说是涉及一种高压架空输电线路在线防冰除冰装置，在覆冰形成初期进行防治，从而降低因输电线路覆冰结厚而在除冰过程中引起的输电线路和杆塔损坏的新型机器人系统。属于高压线机器人除冰领域。

技术背景

据不完全统计，自上世纪中期以来，我国输电线路遭受不同程度的覆冰灾害达上千次，输电线路覆冰将导致倒塔、断线、冰闪、跳闸、导线舞动、电力设备损坏等问题。我国南方部分省市地区冬末春初之际经常遭受低温、雨雪、冰冻灾害，当气温在零度左右时，输电线路上所覆盖的积雪经融化和二次冻冰过程，使得高压线上所附冰柱更加坚厚，令输电线路遭受重大破坏，不仅破坏电网结构、威胁电网安全，同时严重影响人民的日常生活，并给国民经济造成巨大经济损失。

在输电线路除冰救灾工作中，大都采用传统的外力人工敲打除冰方法，该方法虽然简单易行，但工作效率低，同时对电力工人的生命安全造成了极大的威胁。随着机器人技术的发展，采用机器人进行输电线路除冰已成为可能，与传统的人工除冰相比，采用机器人除冰具有无人员伤亡、效率高和转移负载等优点，无除冰作业时，机器人还可用作巡线，其发展前景广阔。

国内外现有的高压输电线路除冰机器人，主要分为大电流焦耳热融冰除冰机器人和机械除冰机器人两大类。其中焦耳热融冰除冰机器人大部分是以输电线路断电为前提，且能量耗损大、投资成本高、除冰范围小，给社会经济造成损失和人们生活带来极大的不便；机械除冰机器人由于需要越障移动，使得机器人体积大、成本高、机构复杂，易引发额外的线路故障，且除冰刀具尖端在高压环境中易引起尖端放电现象，给电力系统引入不稳定因素。

通过对输电线路除冰装置系统的现状分析，本发明提出了一种基于外激谐振原理的新型自动防冰除冰机器人系统，克服了上述装置的各种缺点，该机器人结构简单、紧凑，固定安装于单导线单一跨距内，避免了越障操作引起的问题。在覆冰形成初期自动开始工作，不但实现输电线路在线防冰效果，同时主动避免了因覆冰过厚而导致除冰过程中引发的各种电网事故。

发明内容

为了避免高压架空输电线路因覆冰过厚，而引起除冰过程中对输电线路及杆塔的损坏，本发明提供了一种基于外激谐振原理的新型防冰除冰机器人系统，在覆冰形成初期及发展阶段自动开始工作。该系统采用驱动电机带动偏心轮旋转，产生与输电线路谐振频率相同频率的机械振动作为外加激励源，与输电线路产生谐振，配合摄像头采集的视频进行分析计算，通过振动加速传感器进行实时的谐振频率跟踪，从而实现全自动、智能化、高效率的在线防冰除冰工作，保障了架空输电线路持续、安全、稳定的运行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种外激谐振式自动防冰除冰机器人系统，其特征在于：所述机器人系统由振动执行模块（1）、在线取电模块（2）、自动监测模块（3）、谐振反馈模块（4）、控制分析模块（5）、固定锁紧模块（6）和无线遥控模块（7）组成；其中振动执行模块（1）由偏心轮（8）和驱动电机（9）组成；偏心轮（8）固定安装于驱动电机（9）转轴上；自动监测模块（3）有两个摄像头，分别安装于机身箱体(10)沿输电线路（11）伸展方向的两个侧面，呈对称分布；谐振反馈模块（4）安装于机身箱体(10)内部；控制分析模块（5）包括参数采集电路和控制电路，集中安装于机身箱体(10)内部；固定锁紧模块（6）将装置系统与输电线路（11）连接固定。

所述的外激谐振式自动防冰除冰机器人系统中，振动执行模块（1）中偏心轮（8）由驱动电机（9）带动旋转，在控制分析模块（5）的控制下产生与当前输电线路（11）固有频率相同频率的机械振动，作为外加激励与输电线路（11）产生谐振，使输电线路（11）覆冰崩解掉落。

所述的外激谐振式自动防冰除冰机器人系统中，在线取电模块（2）的取能线圈安装于一个夹持器中，输电线路（11）穿过其中心，两个夹持器对称固定于机身箱体（10）上表面的几何轴线处。

所述的外激谐振式自动防冰除冰机器人系统中，自动监测模块（3）对两个摄像头采集的视频进行分析，自动计算输电线路（11）覆冰厚度，将数据送给控制分析模块（5）计算当前输电线路（11）的固有频率。

所述的外激谐振式自动防冰除冰机器人系统中，谐振反馈模块（4）在除冰过程中，由于覆冰崩解会造成输电线路（11）固有频率的偏移，利用加速传感器实时测量谐振频率，送给控制分析模块（5）分析判断是否偏离谐振，并由控制分析模块（5）调整振动执行模块（1）的振动频率，并与输电线路（11）谐振频率保持一致，在除冰过程中实时反复执行此步骤进行谐振跟踪。