[发明专利]基于坐标变换的高压线路架空区域无人机巡检避障方法

说明书

本发明涉及一种基于坐标变换的高压线路架空区域无人机巡检避障方法，包括以下步骤：步骤S1:通过坐标变换技术将直角坐标系变换为极坐标系；步骤S2:根据架设方式、导线排列方式和相序对输电线路进行分类；步骤S3:基于变换得到的极坐标系，分别计算不同导线架设方式和排列方式对应的电场强度分布，并作为无人机巡检避障的避障参量。本发明避障参量是基于坐标变换后的电场强度平均值，比原有的基于直角坐标系的避障方案更接近实际情况，避障效率和精准性更高。

技术领域

本发明涉及高压线路巡检领域，具体涉及一种基于坐标变换的高压线路架空区域无人机巡检避障方法。

背景技术

随着我国电网的飞速发展，高压输电线路电压等级越来越高，输电线路越来越长且所经过的地形地貌也变得越来越复杂。无人飞行器具有不受地形环境限制的优势、费效比高的优势，同时无需顾虑飞机意外坠毁导致的机上人员伤亡问题。因此为了提高电网巡检的效率，同时为解决近年来灾害频发对电网安全的现实威胁，利用无人机进行高压电力线路巡检已经成为一种迫切的需求，并且逐步会取代人工巡检，大大提高巡检效率。

为了便于输电线路故障分析诊断，无人机巡检时要求拍摄高清晰度的线路和杆塔的照片，因此应尽可能的缩短无人机和输电线路或杆塔等的距离，同时保障足够的安全性，无人机就必须有一套高灵敏度的避障系统，当无人机和巡线目标之间距离小于安全距离时，及时发出信号，同时送给无人机中控系统，而且要求该安全距离要尽可能小，以便拍摄的照片能更加清晰，方便工作人员的故障诊断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于坐标变换的高压线路架空区域无人机巡检避障方法，避障参量是基于坐标变换后的电场强度平均值，比原有的基于直角坐标系的避障方案更接近实际情况，避障效率和精准性更高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于坐标变换的高压线路架空区域无人机巡检避障方法，包括以下步骤：

步骤S1:通过坐标变换技术将直角坐标系变换为极坐标系；

步骤S2:根据架设方式、导线排列方式和相序对输电线路进行分类；

步骤S3:基于变换得到的极坐标系，分别计算不同导线架设方式和排列方式对应的电场强度分布，并作为无人机巡检避障的避障参量。

进一步的，所述步骤S2中分类具体为:根据输电线路架设方式分为单回和同塔双回输电线路，其中对于单回线路根据导线排列方式细分为三类；同塔双回按照相序，结合各种相序对空间电场强度的影响，分为三类。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S11:基于直角yz坐标系，构建极坐标系,并设极坐标原点为（0，b）；

步骤S12:根据仿真数据，计算最佳极坐标原点坐标取值，得到最终的极坐标系。

进一步的，所述最佳极坐标原点坐标取值，输电线路架设方式为单回输电线路时，计算表达式如式（1）

（1）

式中，h₁为三相中架设高度相同的两相导线架设高度，h₂为最下端导线架设高度，避雷线架设高度设为h₃，为导线架设空间高度的平均值；

输电线路架设方式为同塔双回输电线路时，极坐标原点坐标参数b的计算公式如式（2）：

（2）

其中Ha、Hb、Hc、Hd分别为三相导线、避雷线的离地高度。

进一步的，所述单回架空区域按照导线排列方式分为正三角、倒三角和水平排列三类。