[发明专利]一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法

权利要求书

1.一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，其特征在于：根据换流变压器及周围设备布置建立三维模型，通过有限元仿真计算得到换流变压器周围空间的电场分布，设定电场安全阈值，取小于电场安全阈值的空间区域S₁；然后通过有限元仿真计算得到换流变压器周围空间的磁场分布，设定磁场安全阈值，取小于磁场安全阈值的空间区域S₂；根据整体设备结构和布置情况，确定换流变压器需要巡视的部件的可视区域S₃；取S₁、S₂、S₃三个区域的交集为无人机巡检的安全区域S₄，考虑N台换流变压器布置，结合需要巡检的部件，设置无人机的巡检路径。

2.一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：根据直流换流站换流变压器实际设备布置和结构尺寸，建立三维模型；

步骤2：根据步骤1建立的三维模型，进行网格剖分，在静电场中施加电压载荷和边界条件然后进行电场仿真，

步骤3：再根据步骤1建立的三维模型，进行网格剖分，在磁场中施加电流载荷然后进行磁场仿真；

步骤4：根据计算得到的空间电场设定电场安全阈值，取电场强度小于等于安全阈值E_x的空间分布域S₁，避开电场值大于E_x的区域；

步骤5：根据计算得到的空间磁场设定磁场安全阈值，取磁场强度小于等于安全阈值B_y的空间分布域S₂，避开磁场值大于B_y的区域；

步骤6：考虑到无人机巡检过程中的盲区，根据整体设备结构和布置情况，确定换流变压器需要巡视的部件的可视区域S₃，取S₁、S₂、S₃三个区域的交集为无人机巡检的安全巡检区域S₄；

步骤7：根据步骤6的安全巡检区域S₄，考虑换流变压器在阀厅外的布置，结合需要巡检的部件，设置无人机的巡检路径L。

3.根据权利要求2所述一种换流站直流场智能巡检机器人巡检路径规划方法，其特征在于：所述步骤1中，所构建的三维模型主要组成部分为：换流变压器、电流互感器、电压互感器、三相导线、龙门架、阀厅、隔墙等相关设备。

4.根据权利要求2所述一种换流站直流场智能巡检机器人巡检路径规划方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1、网格剖分：根据元件大小对应设置不同的网格剖分尺寸；

步骤2.2、施加电压载荷和边界条件：给相应母线和对应的高电位的金具设置所对应的电压值，给地面、阀厅壁面、接地高架、接地的金属支架等施加0电位；

步骤2.3：利用有限元法进行换流变压器的电场仿真，计算得出直流场的空间电场分布。

5.根据权利要求2所述一种换流站直流场智能巡检机器人巡检路径规划方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、网格剖分：磁场与电场中换流变压器模型不同，磁场中把三相导线设为线段，有电流载荷但无实体，对剩下元件逐一进行控制剖分，根据元件大小对应设置不同的网格剖分尺寸；

步骤3.2、施加电流载荷：给相应母线和设备设置对应的电流值；

步骤3.3：利用有限元法进行换流变压器的磁场仿真，计算得出直流场的空间磁场分布。

6.根据权利要求2所述一种换流站直流场智能巡检机器人巡检路径规划方法，其特征在于：所述步骤7中，根据所选择的无人机巡检安全区域，巡检顺序由从Y型连接的换流变压器到三角形连接的换流变压器，在墙外开阔地带确定起飞点，然后结合N台换流变压器需要巡检的部件，在安全区域中设置多个悬停坐标点，沿安全区域边界用多个折线段依次连接各个悬停点，最后悬停点再连接到起飞点，构成一个闭环，即构成无人机巡检路径L。