CN206297729U - 应用于变电站的特殊巡视无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于变电站的特殊巡视无人机，包括机体、螺旋桨、云台、光学仪和距离传感器。针对当前变电站人巡模式的风险和市面现有无人机的缺点，研究设计一种抗电磁干扰能力较强、云台稳定性高、远距离拍摄性能较好的变电站特殊巡视无人机，并将无人机巡视作为人员巡视的辅助手段，提升变电站运行维护的工作效率。

Description

应用于变电站的特殊巡视无人机

技术领域

本实用新型涉及高压输电技术领域，具体涉及一种应用于变电站的特殊巡视无人机。

背景技术

海南联网系统是保障海南电网与南方电网主网连接的唯一通道，一旦出现问题将会造成海南电网解列运行，带来严重的社会影响和经济影响。海南联网系统共由500kV福山变电站，500kV徐闻高抗站，500kV林诗岛终端站及500kV南岭终端站四个站点及500kV福港线组成。海南联网系统地理位置特殊，陆上设备长期处于高温、高盐、高湿环境中运行，且常年遭受台风侵袭，恶劣的环境对陆上设备的运行维护提出了严苛的要求。目前，四站点的设备运维主要依靠“人巡”模式开展——每日开展设备日常巡视及在台风、雷雨、大风等恶劣天气时开展设备特殊巡视——所有工作依靠人力完成。通过多年的运行维护发现，“人巡”模式存在着一些显著的缺点：1、工作风险较大，在恶劣天气过后，设备可能已经有隐性损伤，运检人员对设备进行特巡时存在着一定的人身伤亡风险；2、工作耗时较长，站内运检人员对全站进行一次巡视，需要耗费的时间较长；3、存在视觉死角，设备的高处，大盖，引线接线板等部位往往是巡视的死角，从“人巡”视角难以覆盖。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种应用于变电站的特殊巡视无人机，以克服人工巡视的各种缺陷，提高变电站运行维护的工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种应用于变电站的特殊巡视无人机，包括机体、螺旋桨、云台、光学仪和距离传感器

所述机体采用扭锁式快折结构，并包括四个旋翼，每个旋翼顶部设有所述螺旋桨，所述光学仪安装在所述云台上，所述云台设在所述机体下方；

所述机体包括外壳和内衬，内衬为具有屏蔽高压输电线路电磁干扰的金属材料，且内衬在生成过程中产生的孔隙的直径或宽度小于预定尺寸，所述预定尺寸与电磁干扰的频率和强度相适应；

所述距离传感器安装在所述机体下方，为测量所述应用于变电站的特殊巡视无人机与高压输电线路的距离的传感器。

本实用新型的外壳和内衬采用金属材料，有效降低输电线路和本无人机之间的电磁干扰，由于采用了距离传感器，可以与输电线路保持安全距离，相比人工巡视的方式，大大提升了变电站运行维护的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型应用于变电站的特殊巡视无人机的结构示意图；

图2为本实用新型应用于变电站的特殊巡视无人机的外壳和内衬的结构示意图。

具体实施方式

无人机作为新兴技术，近几年在各行业中都有着不同的应用。在电力行业中，无人机若能应用于线路巡线领域，将显著提升工作效率，但因变电站内电场磁场强度较大，设备分布密集，对无人机的抗电磁能力，云台稳定性及远距离拍摄能力要求较高，所以目前在变电站内的无人机应用寥寥无几。本实用新型针对当前变电站“人巡”模式的风险和市面现有无人机的缺点，研究设计一种抗电磁干扰能力较强、云台稳定性高、远距离拍摄性能较好的变电站特殊巡视无人机，并将无人机巡视作为人员巡视的辅助手段，提升变电站运行维护的工作效率。

本实用新型应用于变电站的特殊巡视无人机，图1所示为本机的侧视图，包括机体、螺旋桨、云台、光学仪和距离传感器。其中，机体采用扭锁式快折结构，整机可收纳在定制航空箱内或直接手提携带，运输便携，并包括四个旋翼，每个旋翼顶部设有所述螺旋桨，所述光学仪安装在所述云台上，所述云台设在所述机体下方。

如图2所示，机体包括外壳1和内衬2，内衬2为具有屏蔽高压输电线路电磁干扰的金属材料，且内衬2在生成过程中产生的孔隙的直径或宽度小于预定尺寸，所述预定尺寸与电磁干扰的频率和强度相适应。

距离传感器安装在所述机体下方，为测量所述应用于变电站的特殊巡视无人机与高压输电线路的距离的传感器。

采用薄层特殊金属作为外壳及内衬材料作为屏蔽层或屏蔽罩，以对电磁干扰进行屏蔽，将敏感部分遮蔽，屏蔽层分成多个部分进行设计。

根据不同电压等级的待检高压输电线路的电磁场特点进行分析，建立相应的电磁场仿真计算模型；确定电力巡线无人机所搭载易受电磁干扰的电子设备，以及巡检前做航路规划时所用测量设备的最大误差；根据所确定的电子设备正常工作时对电磁场的要求，利用不同电压等级高压输电线路的电磁场仿真计算模型及电磁场仿真计算软件，计算无人机对各高压输电线路进行巡线作业时，在距输电导线不同距离时电磁环境的异同，从而确定无人机与输电导线的安全距离的范围；无人机择根据确定好的各待检输电线路的安全距离，进行巡线，避免输电导线电磁场造成设备工作失常、飞行通讯干扰、飞行任务失败等情况，保证飞行的安全、稳定、可靠。

设计屏蔽罩在于制造过程中不可避免会产生孔隙，而且设备运行过程中还会需要用到这些孔隙。制造、面板连线、通风口、外部监测窗口以及面板安装组件等都需要在屏蔽罩上打孔，从而大大降低了屏蔽性能。尽管沟槽和缝隙不可避免，但在屏蔽设计中对与电路工作频率波长有关的沟槽长度作仔细考虑是很有好处的。

任一频率电磁波的波长为:波长(λ)＝光速(C)/频率(Hz)。

当缝隙长度为波长(截止频率)的一半时，RF波开始以20dB/10倍频(1/10截止频率)或6dB/8倍频(1/2截止频率)的速率衰减。通常RF发射频率越高衰减越严重，因为它的波长越短。当涉及到最高频率时，必须要考虑可能会出现的任何谐波，不过实际上只需考虑一次及二次谐波即可。

一旦知道了屏蔽罩内RF辐射的频率及强度，就可计算出屏蔽罩的最大允许缝隙和沟槽。例如如果需要对1GHz(波长为300mm)的辐射衰减26dB，则150mm的缝隙将会开始产生衰减，因此当存在小于150mm的缝隙时，1GHz辐射就会被衰减。所以对1GHz频率来讲，若需要衰减20dB，则缝隙应小于15mm(150mm的1/10)，需要衰减26dB时，缝隙应小于7.5mm(15mm的1/2以上)，需要衰减32dB时，缝隙应小于3.75mm(7.5mm的1/2以上)。可采用合适的导电衬垫使缝隙大小限定在规定尺寸内，从而实现这种衰减效果。

本无人机使用了新能源航空级石墨烯锂电池，由于高导电性、高效能、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势极为突出的。

搭配专用工业级充电器可实现高速充电功能，从电池正常最低电压至最高电压及容量标准的充电时间仅需十五分钟即可完成，颠覆了以往使用普通的锂聚合物电池充电需要数小时和使用寿命短、发热大、等问题，从而完美的解决了电力无人机应急抢修巡检的使用要求。所述云台为工业级三轴自稳定云台。

本无人机配备了专门针对电力巡检应用开发的工业级三轴自稳定云台及10倍变焦光学仪、搭载无线图像传输系统，可将空中拍摄画面实时传输至遥控接收端及地面指挥中心接收端。

T-10云稳变焦光学仪是专门针对电力巡线研发的三轴高稳定性10倍变焦摄像机云台；搭载工业级科学摄像机，变焦倍数最高可达10倍，具有重量轻、稳定性高、安全性能好的特点。

三轴均采用瑞士电机与德国原厂驱动器芯片,在结合精密的云台控制算法以及无人飞行器飞控姿态稳定算法的驱动下，具有高稳定、高精度、低振动等特点。能够实现对摄像机指向灵敏精准的控制。

在远距离情况下，对导线、绝缘子、金具、杆塔等所有硬件设备进行无损的光学放大，在现场直接排查故障点，并可把巡检过程的无损影像记录到光学仪内进行后期再次分析。

总结如下：

系统特性：

◇■机身采用碳纤维和航空金属材料，刚性好，重量轻。

◇■配备H和L两组螺旋桨，根据不同环境及需求自由选用。

◇■整机全模块快折快拆结构设计，方便携带运输，展开时间小于5分钟

◇■动力能源系统采用航空级石墨烯锂电驱动，重量轻，体积小，支持极速充电功能。

◇■优秀的抗风能力，最大抗风≥(10m/s)

◇■卓越的动力冗余，可在3000米高海拔处正常工作

飞行特性：

■垂直起降，不受场地限制

■最大平飞速度≥70km/h

■一键起飞，自动悬停，自动返航

■飞行数据实时回传监测

易拆装特性：

◆■本无人机采用无工具快拆设计，无需工具即可完成机臂、云台、电池仓各部分的折叠与卸装。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种应用于变电站的特殊巡视无人机，其特征在于，

包括机体、螺旋桨、云台、光学仪和距离传感器

所述机体采用扭锁式快折结构，并包括四个旋翼，每个旋翼顶部设有所述螺旋桨，所述光学仪安装在所述云台上，所述云台设在所述机体下方；

所述机体包括外壳和内衬，内衬为具有屏蔽高压输电线路电磁干扰的金属材料，且内衬在生成过程中产生的孔隙的直径或宽度小于预定尺寸，所述预定尺寸与电磁干扰的频率和强度相适应；

所述距离传感器安装在所述机体下方，为测量所述应用于变电站的特殊巡视无人机与高压输电线路的距离的传感器。

2.根据权利要求1所述的应用于变电站的特殊巡视无人机，其特征在于，

所述云台为工业级三轴自稳定云台。

3.根据权利要求1所述的应用于变电站的特殊巡视无人机，其特征在于，

所述光学仪为工业级10倍变焦摄像机。