一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法及装置，用于根据已知线路的工况参数(档段的档距、高差以及摩阻系数等)对巡检机器人的能耗进行计算，从而预测巡检机器人的续航里程，解决了现有技术不能根据已知线路的工况参数(档段的档距、高差以及摩阻系数等)对巡检机器人到达预定的杆塔所需的能耗和续航里程进行准确的估计，从而导致巡检机器人出现因电量不足而停留在杆塔档中无法继续正常工作的技术问题。

Method for calculating mileage of inspection robot for transmission line

The embodiment of the invention discloses a power transmission line inspection robot mileage calculation method and device for operating parameters according to the known line (profile section of the span, height difference and friction coefficient etc.) to calculate consumption of the inspection robot, in order to forecast the inspection robot mileage, solves the problem that the existing technology can not according to the working parameters are known line (profile section of the span, height difference and friction coefficient etc.) for the patrol robot to reach the energy consumption and the mileage of predetermined tower required for accurate estimation, resulting in robot technical problems due to lack of electricity and stay to continue to work in the tower in the stalls.

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法
本专利技术涉及输电线路巡检机器人巡检
，尤其涉及一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法。
技术介绍
输电线路的巡是电网运维一项重要的常规性工作，传统的输电线路巡检工作一直由人工完成，采用巡检机器人巡检对于提高巡检效率实现减员增效是一项新的途径。巡检机器人一般由蓄电池供电，并在巡检路径塔头上安装充电装置供其充电。为了避免巡检机器人在巡检过程中因电量不足停在杆塔中间的导地线上，除了需要了解蓄电池当前的荷电状态(SOC)，还要顾及到达预定的杆塔需要消耗的电量。现有的技术是通过对预测的电流进行积分的方式估计到达预定的杆塔需要消耗的电量，而对电流进行预测时只是考虑了巡检机器人在巡线时角度，并没有考虑摩擦等其他因素的干扰。因此，现有技术并不能根据已知线路的工况参数(档段的档距、高差以及摩阻系数等)对巡检机器人到达预定的杆塔所需的能耗和续航里程进行准确的估计，从而导致巡检机器人出现因电量不足而停留在杆塔档中无法继续正常工作。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法及装置，用于根据已知线路的工况参数(档段的档距、高差以及摩阻系数等)对巡检机器人的能耗进行计算，从而预测巡检机器人的续航里程，解决了现有技术不能根据已知线路的工况参数(档段的档距、高差以及摩阻系数等)对巡检机器人到达预定的杆塔所需的能耗和续航里程进行准确的估计，从而导致巡检机器人出现因电量不足而停留在杆塔档中无法继续正常工作的技术问题。本专利技术实施例提供了一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法，包括：通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型和巡检机器人位于所述输电线路上任意一点的斜率模型其中l为相邻两杆塔的水平档距，单位m；h为所述相邻两杆塔上所述输电线路两悬点的高度差，单位m；σ0为水平应力或最低点的应力，单位为Mpa；γ为地线比载，单位为Mpa/m；φ为输电线路在相邻杆塔连接点A、B连线与x轴的夹角；x为所述巡检机器人在所述平面坐标系中的横坐标值，单位m；H为位于所述输电线路的巡检机器人距离x轴的高度；L为位于所述输电线路的巡检机器人的横坐标；通过计算所述巡检机器人的静态能耗，p为所述巡检机器人的静态功率，v为巡检机器人匀速行驶速度，Ws为所述巡检机器人的静态能耗；通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗。可选地，通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗具体包括：根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩Mq＝Grsinθ+δGcosθ和制动力矩Mz＝Grsinθ-δGcosθ，其中G为所述巡检机器人的重力，r为所述巡检机器人行走轮的内径，δ为滚动摩阻系数；通过对所述驱动力矩Mq和所述制动力矩Mz进行曲线积分计算所述巡检机器人的动态能耗可选地，在通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型和巡检机器人位于所述输电线路上任意一点的斜率模型之前还包括：根据预置的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)建立电池剩余电量与电池电压的关系曲线，然后通过所述电池剩余电量与电池电压的关系曲线计算电池剩余电量；其中，u表示在蓄电池的瞬时端电压，q表示蓄电池的瞬时荷电状态，R是电池内阻，i是瞬时放电电流。k1、k2、k3、k4是没有物理意义的模型参数,通过试验数据拟合得到。可选地，在根据预置的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)建立电池剩余电量与电池电压的关系曲线，然后通过所述电池剩余电量与电池电压的关系曲线计算电池剩余电量之前还包括：根据Shepherd电池模型、Unnewehruniversal电池模型和Nernst电池模型建立电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)，然后通过放电试验对建立的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的所述关系模型进行模拟得到模型参数；所述Shepherd电池模型为u＝k0-Ri-k1/q；所述Unnewehruniversal电池模型为u＝k0-Ri-kiq；所述Nernst电池模型为u＝k0-Ri+k2lnq+k3ln(1-q)；其中，u表示在蓄电池的瞬时端电压，q表示蓄电池的瞬时荷电状态，R是电池内阻，i是瞬时放电电流。k1、k2、k3、k4是没有物理意义的模型参数,通过试验数据拟合得到。可选地，在通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗之后还包括：根据所述静态耗能和所述动态耗能计算巡检机器人的总耗能及单位长度耗能，然后将所述电池剩余量除以所述单位长度耗能得出续航里程。本专利技术实施例提供了一种输电线路巡检机器人续航里程计算装置，包括：斜抛物线和斜率模型建立单元，用于通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型和巡检机器人位于所述输电线路上任意一点的斜率模型其中l为相邻两杆塔的水平档距，单位m；h为所述相邻两杆塔上所述输电线路两悬点的高度差，单位m；σ0为水平应力或最低点的应力，单位为Mpa；γ为地线比载，单位为Mpa/m；φ为输电线路在相邻杆塔连接点A、B连线与x轴的夹角；x为所述巡检机器人在所述平面坐标系中的横坐标值，单位m；H为位于所述输电线路的巡检机器人距离x轴的高度；L为位于所述输电线路的巡检机器人的横坐标；静态能耗计算单元，用于通过计算所述巡检机器人的静态能耗，p为所述巡检机器人的静态功率，v为巡检机器人匀速行驶速度，Ws为所述巡检机器人的静态能耗；动态能耗计算单元，用于通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗。可选地，所述动态能耗计算单元具体包括力矩计算子单元和曲线积分子单元；所述力矩计算子单元，用于根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩Mq＝Grsinθ+δGcosθ和制动力矩Mz＝Grsinθ-δGcosθ，其中G为所述巡检机器人的重力，r为所述巡检机器人行走轮的内径，δ为滚动摩阻系数；所述曲线积分子单元，用于通过对所述驱动力矩Mq和所述制动力矩Mz进行曲线积分计算所述巡检机器人的动态能耗可选地，所述输电线路巡检机器人续航里程计算装置还包括：剩余电压计算单元，用于根据预置的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)建立电池剩余电量与电池电压的关系曲线，然后通过所述电池剩余电量与电池电压的关系曲线计算电池剩余电量；其中，u表示在蓄电池的瞬时端电压，q表示蓄电池的瞬时荷电状态，R是电池内阻，i是瞬时放电电流。k1、k2、k3、k4是没有物理意义的模型参数,通过试验数据拟合得到。可选地，所述输电线路巡检机器人续航里程计算装置还包括：关系模型建立单元，用于根据Shepherd电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，包括：通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型

【技术特征摘要】
1.一种输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，包括：通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型和巡检机器人位于所述输电线路上任意一点的斜率模型其中l为相邻两杆塔的水平档距，单位m；h为所述相邻两杆塔上所述输电线路两悬点的高度差，单位m；σ0为水平应力或最低点的应力，单位为Mpa；γ为地线比载，单位为Mpa/m；φ为输电线路在相邻杆塔连接点A、B连线与x轴的夹角；x为所述巡检机器人在所述平面坐标系中的横坐标值，单位m；H为位于所述输电线路的巡检机器人距离x轴的高度；L为位于所述输电线路的巡检机器人的横坐标；通过计算所述巡检机器人的静态能耗，p为所述巡检机器人的静态功率，v为巡检机器人匀速行驶速度，Ws为所述巡检机器人的静态能耗；通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗。2.根据权利要求1所述的输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗具体包括：根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩Mq＝Grsinθ+δGcosθ和制动力矩Mz＝Grsinθ-δGcosθ，其中G为所述巡检机器人的重力，r为所述巡检机器人行走轮的内径，δ为滚动摩阻系数；通过对所述驱动力矩Mq和所述制动力矩Mz进行曲线积分计算所述巡检机器人的动态能耗3.根据权利要求1所述的输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，在通过预置的平面坐标系建立输电线路的斜抛物线模型和巡检机器人位于所述输电线路上任意一点的斜率模型之前还包括：根据预置的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)建立电池剩余电量与电池电压的关系曲线，然后通过所述电池剩余电量与电池电压的关系曲线计算电池剩余电量；其中，u表示在蓄电池的瞬时端电压，q表示蓄电池的瞬时荷电状态，R是电池内阻，i是瞬时放电电流。k1、k2、k3、k4是没有物理意义的模型参数,通过试验数据拟合得到。4.根据权利要求3所述的输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，在根据预置的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)建立电池剩余电量与电池电压的关系曲线，然后通过所述电池剩余电量与电池电压的关系曲线计算电池剩余电量之前还包括：根据Shepherd电池模型、Unnewehruniversal电池模型和Nernst电池模型建立电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的关系模型u＝k0-Ri-k1/q-k2q+k3lnq+k4ln(1-q)，然后通过放电试验对建立的电池电压与内阻、电池电流以及荷电状态的所述关系模型进行模拟得到模型参数；所述Shepherd电池模型为u＝k0-Ri-k1/q；所述Unnewehruniversal电池模型为u＝k0-Ri-kiq；所述Nernst电池模型为u＝k0-Ri+k2lnq+k3ln(1-q)；其中，u表示在蓄电池的瞬时端电压，q表示蓄电池的瞬时荷电状态，R是电池内阻，i是瞬时放电电流。k1、k2、k3、k4是没有物理意义的模型参数,通过试验数据拟合得到。5.根据权利要求3所述的输电线路巡检机器人续航里程计算方法，其特征在于，在通过根据所述斜抛物线模型和所述斜率模型计算所述巡检机器人的行走轮电极的驱动力矩和制动力矩从而计算所述巡检机器人的动态能耗之后还包括：根据所述静态...

【专利技术属性】
技术研发人员：易琳，王柯，彭向阳，王锐，钱金菊，饶章权，麦晓明，黄振，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44