一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法
【专利摘要】本发明提供一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，方法包括以下步骤：设定测试区域风场环境；调节风速，对无人直升机进行试验；调节风速上升速率，对无人直升机进行试验；对无人直升机巡检系统的抗风能力进行检测和评价。本发明提供一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，能在现场实地对无人直升机的抗风能力进行测试，确保无人直升机巡检系统和线路本体设备的安全。
【专利说明】一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于输变电设备运行状态检修领域，具体涉及一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法。
【背景技术】
[0002]在电力系统中，无人机主要用于巡视输电线路设备本体及通道走廊，检测设备和通道缺陷。无人机种类繁多，按机型可分为固定翼无人机、无人直升机，两种机型均在输电线路巡检中有不同方面的应用。其中，固定翼无人机侧重于开展输电线路通道巡检、灾情普查，可快速发现通道内固定或流动作业、山火、违章建筑等外破隐患，在灾害情况下可迅速确定受灾范围，评估受灾情况。无人直升机侧重于开展输电线路单塔或区段巡检、故障巡检，易于发现线路杆塔瓶口以上缺陷。
[0003]输电线路无人直升机巡检作业时，悬停在离线路设备5_30m的位置，对线路本体设备进行拍摄。突发大风情况下，若无人直升机的抗风能力不好，容易导致无人直升机损毁电力设备。目前，暂无无人直升机巡检系统相关检测方法的标准，无人直升机巡检系统的标称抗风能力并不能代表实际作业中无人直升机巡检系统的抗风能力。
[0004]近年来，电力系统正在逐步推广应用输电线路无人机巡检作业模式。无人机飞行受外界环境影响大，特别是山区等恶劣气象环境下的突发阵风可能导致无人机发生事故，巡检作业存在安全风险。
[0005]现有风洞主要用于在设计阶段无人机气动特性的优化，无人机标称抗风能力并不能反映实际作业时的抗风情况，因此国内外暂无输电线路无人机巡检系统抗风性能检测技术。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，能在现场实地对无人机的抗风能力进行测试，确保无人机巡检系统和线路本体设备的安全。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0008]本发明提供一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，所述方法包括以下步骤:
[0009]步骤1:设定测试区域风场环境；
[0010]步骤2:调节风速，对无人直升机进行试验；
[0011]步骤3:调节风速上升速率，对无人直升机进行试验；
[0012]步骤4:对无人直升机巡检系统的抗风能力进行检测和评价。
[0013]所述步骤I中，先建立敞开式风场环境，划定正方形的测试区域，并在测试区域四个角落分别放置风机，并安装风速风向控制系统；并启动风速风向控制系统，保证测试区域无风。
[0014]所述测试区域大于等于20m*20m。
[0015]所述风速风向控制系统控制四个风机，调节测试区域的风速和风向，实现风速在O?15m/s范围内可调节，风速上升速率可调节，风向能够随机变化。
[0016]所述步骤2具体包括以下步骤:
[0017]步骤2-1:无人直升机巡检系统自检完毕后，无人直升机开始起飞，其在指定位置定点悬停，指定位置为测试区域中心，且离地高度1m ；
[0018]步骤2-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，风速上升速率设定为每60s上升lm/s，调节风速使风速由O开始均匀上升，上升至为lm/s时停止上升，维持60s时间内风速不变；再以相同的风速上升速率使风速上升至2m/s，同样维持60s时间内风速不变；以此类推，调节风速，直至风速为15m/s ；
[0019]步骤2-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再增加风速，结束本次试验，无人直升机降落。
[0020]所述步骤3具体包括以下步骤:
[0021]步骤3-1:无人机直升机再次起飞，在指定位置定点悬停；
[0022]步骤3-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，调节风速和风速上升速率，先使风速由O开始上升，风速上升的速率设定为每60s上升Im/s，以同样的风速上升速率维持120s，使风速上升至2m/s ;然后调节风速上升速率使其增加到每40s上升lm/s并维持120s，使风速上升至5m/s ;再调节风速上升速率使其增加到每20s上升lm/s并维持120s，使风速上升至I lm/s ;最后调节风速上升速率使其增加到每1s上升lm/s并维持40s,使风速上升至15m/s ；
[0023]步骤3-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再调节风速上升速率，结束本次试验，无人直升机降落。
[0024]所述步骤4中，在持续稳定风速的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速；在持续稳定风速上升速率的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速上升率对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速上升速率；用此时的风速和风速上升速率描述该无人直升机巡检系统的最大抗风能力。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0026]1.能对输电线路无人直升机巡检系统在实际巡检作业环境下的抗风能力进行评价；
[0027]2.能对输电线路无人直升机巡检系统的抗风能力进行指标量化，不以风力等级作为其抗风能力的评价；
[0028]3.能为输电线路无人机巡检安全作业提供技术支撑，提高无人直升机巡检作业的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例中架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法流程图；
[0030]图2是本发明步骤2-2中风速随时间变化图；
[0031]图3是本发明步骤2-2中风速上升速率随时间变化图；
[0032]图4是本发明步骤3-2中风速随时间变化图；
[0033]图5是本发明步骤3-2中风速上升速率随时间变化图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0035]如图1，本发明提供一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，所述方法包括以下步骤:
[0036]步骤1:设定测试区域风场环境；
[0037]步骤2:调节风速，对无人直升机进行试验；
[0038]步骤3:调节风速上升速率，对无人直升机进行试验；
[0039]步骤4:对无人直升机巡检系统的抗风能力进行检测和评价。
[0040]所述步骤I中，先建立敞开式风场环境，划定20m*20m正方形测试区域，并在测试区域四个角落分别放置风机，并安装风速风向控制系统；并启动风速风向控制系统，保证测试区域无风。
[0041]所述风速风向控制系统控制四个风机，调节测试区域的风速和风向，实现风速在O?15m/s范围内可调节，风速上升速率可调节，风向能够随机变化。
[0042]所述步骤2具体包括以下步骤:
[0043]步骤2-1:无人直升机巡检系统自检完毕后，无人直升机开始起飞，其在指定位置定点悬停，指定位置为测试区域中心，且离地高度1m ；
[0044]步骤2-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，风速上升速率设定为每60s上升lm/s，调节风速使风速由O开始均匀上升，上升至为lm/s时停止上升，维持60s时间内风速不变；再以相同的风速上升速率使风速上升至2m/s，同样维持60s时间内风速不变；以此类推，调节风速，直至风速为15m/s ；
[0045]步骤2-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再增加风速，结束本次试验，无人直升机降落。
[0046]所述步骤3具体包括以下步骤:
[0047]步骤3-1:无人机直升机再次起飞，在指定位置定点悬停；
[0048]步骤3-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，调节风速和风速上升速率，先使风速由O开始上升，风速上升的速率设定为每60s上升Im/s，以同样的风速上升速率维持120s，使风速上升至2m/s ;然后调节风速上升速率使其增加到每40s上升lm/s并维持120s，使风速上升至5m/s ;再调节风速上升速率使其增加到每20s上升lm/s并维持120s，使风速上升至I lm/s ;最后调节风速上升速率使其增加到每1s上升lm/s并维持40s,使风速上升至15m/s ；
[0049]步骤3-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再调节风速上升速率，结束本次试验，无人直升机降落。
[0050]所述步骤4中，在持续稳定风速的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速；在持续稳定风速上升速率的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速上升率对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速上升速率；用此时的风速和风速上升速率描述该无人直升机巡检系统的最大抗风能力。
[0051]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:设定测试区域风场环境； 步骤2:调节风速，对无人直升机进行试验； 步骤3:调节风速上升速率，对无人直升机进行试验； 步骤4:对无人直升机巡检系统的抗风能力进行检测和评价。
2.根据权利要求1所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述步骤1中，先建立敞开式风场环境，划定正方形的测试区域，并在测试区域四个角落分别放置风机，并安装风速风向控制系统；并启动风速风向控制系统，保证测试区域无风。
3.根据权利要求2所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述测试区域大于等于20m*20m。
4.根据权利要求2所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述风速风向控制系统控制四个风机，调节测试区域的风速和风向，实现风速在0?15m/s范围内可调节，风速上升速率可调节，风向能够随机变化。
5.根据权利要求1所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述步骤2具体包括以下步骤: 步骤2-1:无人直升机巡检系统自检完毕后，无人直升机开始起飞，其在指定位置定点悬停，指定位置为测试区域中心，且离地高度10m ； 步骤2-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，风速上升速率设定为每60s上升lm/s，调节风速使风速由0开始均匀上升，上升至为lm/s时停止上升，维持60s时间内风速不变；再以相同的风速上升速率使风速上升至2m/s，同样维持60s时间内风速不变；以此类推，调节风速，直至风速为15m/s ； 步骤2-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再增加风速，结束本次试验，无人直升机降落。
6.根据权利要求1所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述步骤3具体包括以下步骤: 步骤3-1:无人机直升机再次起飞，在指定位置定点悬停； 步骤3-2:无人直升机定点悬停后，对风机的参数进行调整，将风向控制为随机，调节风速和风速上升速率，先使风速由0开始上升，风速上升的速率设定为每60s上升lm/s，以同样的风速上升速率维持120s，使风速上升至2m/s ;然后调节风速上升速率使其增加到每40s上升lm/s并维持120s，使风速上升至5m/s ;再调节风速上升速率使其增加到每20s上升lm/s并维持120s，使风速上升至llm/s ;最后调节风速上升速率使其增加到每10s上升lm/s并维持40s,使风速上升至15m/s ； 步骤3-3:每次风速稳定时，采用摄影测量装置对无人直升机的位置偏差、姿态偏差、位置恢复时间和姿态恢复时间进行测量，若无人直升机位置偏差超过10m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，则不再调节风速上升速率，结束本次试验，无人直升机降落。
7.根据权利要求1所述的架空输电线路无人直升机巡检系统抗风能力检测方法，其特征在于:所述步骤4中，在持续稳定风速的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速；在持续稳定风速上升速率的过程中，无人直升机位置偏差超过5m、姿态偏差超过极限值、位置恢复时间超过30s或姿态恢复时间超过30s时，此时的风速上升率对应的即为该无人直升机巡检系统能承受的最大风速上升速率；用此时的风速和风速上升速率描述该无人直升机巡检系统的最大抗风能力。
【文档编号】G01M9/00GK104406762SQ201410709416
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】付晶, 邵瑰玮, 蔡焕青, 胡霁, 文志科, 闵绚 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院