建設堅強輸電網絡 發展智能檢修技術

目前國內外遠距離輸電仍以架空輸電線路為主，因此輸電線路是電力系統傳輸電能的主要元件，這就猶如人體的血管。這些構建電網基礎的架空線路在長期野外運行過程中，腐蝕、雷擊、舞動、風振、覆冰跳躍閃絡及各種不可預知的外力作用會導致輸電導線斷股等損傷。

為保證整個電力系統的安全運行和電能的可靠供給，對輸電線路的進行定期巡檢是其狀態檢修的主要環節，是電力部門的主要工作任務之一，是輸電線路維修決策的前提和先決條件，先“檢”才能“修”。

隨著超特高壓輸電網絡的建設發展，輸電電壓等級越來越高，伴隨而來的是檔距越來越大，地理位置環境越來越復雜，其結果是輸電線路狀態評估與檢修難度越來越大。目前，導線斷股檢測主要采用人工巡視，也有采用直升機巡線的。人工巡視準確性低、勞動強度大，而直升機巡線成本高、危險性大，國內外均有直升機巡視墜毀的報道。隨著智能技術的發展，智能化的狀態檢修技術已經成為輸電線路的前沿科學之一，也是智能電網技術發展的方向之一，利用巡線機器人對輸電線路進行檢修成為國內外相關領域的研究熱點。

現有輸電線主要是鋼芯鋁絞線，鋼芯鋁絞線的鋼芯對導線自身起機械支撐作用，就像人體的骨骼。由于鋼芯是包裹在數層鋁絞線之內，一般的目視巡檢，甚至運用紫外、紅外等先進設備都無法檢測出這種“骨癌性”損傷。發表在2011年第19期《中國電機工程學報》上的《應用小生境遺傳算法優化導線鋼芯斷股漏磁檢測傳感器》開發設計了集成于巡線機器人上的可拆卸式、用于檢測輸電導線鋼芯斷股的傳感器。

該文在國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)支持下，由重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室從事高電壓/輸電線路方面研究工作的蔣興良教授及其博士研究生夏云峰完成。該文提出利用巡線機器人對輸電線路進行檢測的主要手段就是根據輸電線路組成部件的特點，盡可能多地利用各類傳感器對輸電線路各元件進行檢測。

然而由于傳感器本身有一定的質量，且巡線機器人和輸電線路導線本身能夠承受的質量有限，因此有效降低巡線機器人本體結構質量、提高巡線機器人攜載能力是巡線機器人包括檢測傳感器技術公關點之一，該文即針對此展開研究。根據輸電導線的結構特征及其鋼芯斷股檢測的實際技術難題，研制了一種利用永磁體對導線鋼芯進行周向均勻磁化、并用周向霍爾元件陣列檢測鋼芯斷股信號的漏磁傳感器，通過建立傳感器磁路參數的優化設計模型，將廣泛引用于非線性、多變量優化問題的遺傳算法應用于巡線機器人攜帶的導線鋼芯斷股漏磁檢測，在滿足對導線鋼芯磁化強度要求下，傳感器的質量顯著降低，并有效提高了巡線機器人的攜載能力。該研究成果提出的輸電線路鋼芯斷股檢測傳感器型式及其參數優化模型，可應用于各種規格型號的鋼芯鋁絞線和架空地線斷股檢測漏磁傳感器的優化設計。