[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

说明书

一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，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。本发明方法可避免电磁场可能对无人机运行的干扰，保证无人机巡检的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及换流站智能巡检技术领域，具体涉及一种换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法。

背景技术

换流站设备巡检是及时发现设备缺陷，保证换流站内设备安全稳定运行，提高跨区电网运行可靠性的一项基础工作。其中换流变压器是交、直流输电系统中的整流、逆变两端接口的核心设备，可占到设备价格的40％，其安全稳定运行至关重要，需要进行重点巡视。传统的巡检主要依靠巡检人员在地面进行定时定量的周期性人工巡视和记录，同时也有相关的定点监控装置进行监控。但是由于换流变压器设备体积庞大，受视角影响，人工巡检难以对高层部分进行巡视。且传统人工巡检方式存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足。采用无人机进行巡检可有效弥补上述巡视方法的不足，很好的解决高层设备巡视盲区，使无人机能够在巡检时及时发现缺陷，及时提供信息，大幅提高巡检质量和效率。

现在研究多数为变电站的无人机巡检，关于换流站的这方面研究还很少。与交流变电站相比，直流换流站有直流和交流两部分，且直流设备会产生场强的叠加。换流变压器作为连接高压直流输电系统交流侧和直流侧的关键设备，其受到交/直流复合电场的环境工况与交流变电站也有较大差异，无人机可能因复杂电磁环境的干扰而发生失控，进而发生安全事故。为此，本专利对换流变压器所处环境空间电磁场进行分析，结合换流变压器所需巡检的部位，选择合适的飞行路径进行回环巡检，提高其巡检的效率和安全性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，根据换流变压器周围空间的电磁场分布以及所需巡视对象的可视空间，规划无人机的巡检路径，避免电磁场可能对无人机运行的干扰，保证无人机巡检的安全可靠运行。

本发明采取的技术方案如下：

一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，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。

一种直流换流站换流变压器无人机巡检路径规划方法，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；