一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法技术

一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，通过对特高压交流输电线路带电作业杆塔所在地理位置的气象参数的测量，得到作业时的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；得出空气的相对介电常数；身在塔身的作业人员通过控制控制绳，控制绝缘软梯的位置；塔身作业人员通过控制绳控制绝缘软梯的位置；并将每一个作业点的人体体表场强与导线的临界起晕场强进行比较，最终确定出八个作业轨迹点，利用满足要求的八个作业轨迹点，八个作业轨迹点均连同软梯一起实现该过程，通过该过程，即得到一条考虑环境因素的特高压输电线路耐张塔软梯法等电位作业的规划路径。该方法考虑了作业杆塔环境因素，为带电作业的安全进行提供理论依据和指导。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法
本专利技术一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，涉及特高输电线路工程及软梯法等电位作业路径规划

技术介绍
等电位作业方式以其技术优势在高压输电线路带电作业中应用最为广泛，但在特高压交流输电线路上带电作业时，由于特高压交流输电线路的运行电压高，带电体周围的电场强度高，特高压输电线路长，沿线地理、气候环境复杂，作业人员安全所受的影响更大，因此需对带电作业安全距离、组合间隙、作业人员进出等电位最佳方式等进行研究。软梯法等电位作业是带电作业方式的一种，在特高压输电线路工程中，软梯法作业实现等电位的过程是作业人员通过攀爬软梯，塔身工作人员通过调节软梯位置和使软梯荡入的方式，使等电位作业人员从塔身某一位置到达导线实现等电位作业的过程。目前该作业方式应用于带电作业，但其进入强电场的方式与路径规划影响着作业人员的安全。目前，特高压交流输电线路耐张塔，理论及实际中进入场强的方式一般是沿耐张绝缘子串采用“跨二短三”法进入电场，又称“自由等电位”法，但使用此法前须对耐张串所有耐张瓷绝缘子进行带电测零(即确定耐张串完好绝缘子满足规程要求)，在采用此方法前，需对绝缘子进行检测(玻璃绝缘子可以不用检测)，在行进过程中，脚需踩一串绝缘子，手扶另一串，手脚同步横向移动，尽量避免动作度过大。此方法在500kV超高压输电线路带电作业中已被广泛采用。但是，由于特高压输电线路自身特点，使得这一方法难以被采用。存在的问题是：(1)：特高压线路耐张塔80％以上为瓷绝缘子，且绝缘子串长度超过15米，检测困难；(2)：绝缘子串间距过大，两串绝缘子水平距离普遍超过60厘米，而重冰区更是达到1米。作业人员要以类似俯卧撑的姿势横向移动依次跨过70多片绝缘子，难度极大。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术提出了一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，针对特高压输电线路耐张塔，采用软梯法进入强电场的方式，等电位作业并不是直接实现与导线的等电位，而是使等电位作业人员先实现与特高压输电线路耐张塔上的硬跳线等电位。该方法考虑了环境因素的改变，在等电位作业人员体表场强满足电场要求的前提下，针对特高压交流输电线路耐张塔规划出的一种采用软梯进入强电场的等电位作业路径，为带电作业的安全进行提供理论依据和指导。本专利技术采取的技术方案为：一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，通过对特高压交流输电线路带电作业杆塔所在地理位置的气象参数的测量，得到作业时的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；在此基础上得出空气的相对介电常数；通过系在绝缘软梯上的控制绳，身在塔身的作业人员通过控制该控制绳，控制绝缘软梯的位置；等电位作业人员由塔身处攀爬至软梯，塔身作业人员通过控制绳控制绝缘软梯的位置；待软梯垂直后，等电位作业人员自下而上攀爬软梯到手臂与导线平齐处；塔身工作人员通过控制绳摆动将等电位作业人员连同软梯一起荡向导线，等电位作业人员利用消弧棒迅速与特高压输电线路硬跳线接触，实现等电位；并将每一个作业点的人体体表场强与导线的临界起晕场强进行比较，最终确定出八个作业轨迹点，利用满足要求的八个作业轨迹点，八个作业轨迹点均连同软梯一起实现该过程，通过该过程，即得到一条考虑环境因素的特高压输电线路耐张塔软梯法等电位作业的规划路径。一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，包括以下步骤：步骤1：测量作业杆塔所在地理位置的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；步骤2：确定空气的相对介电常数ε，空气的相对介电常数ε与空气湿度、温度、气压的关系，空气的相对介电常数ε随着空气湿度的增加而变大，随着温度的增加而减小，随着气压的增加而增加；步骤3：确定作业杆塔坐标系，以作业横担所在杆塔中心点为坐标原点，在作业杆塔横担上挂好绝缘软梯，绝缘软梯的悬挂方向朝向导线，绝缘软梯离两串跳线绝缘子串挂点中间的水平距离是0.5m，绝缘软梯的长度为L1，并在软梯上系上一根控制绳L2，控制绳L2系点位于绝缘软梯的最下方，L2长度可调节，该控制绳的控制点在塔身作业人员手中；塔身作业人员和等电位作业人员身穿屏蔽服从地面攀爬至塔身某一点，该点位于作业杆塔下相导线的下方，离导线垂直距离2m，塔身工作人员收缩绳子L2，并和等电位作业人员一起往杆塔上面攀爬，当收缩绳子L2为0m时，此时绝缘软梯往塔身倾斜刚好至塔身某一处，等电位作业人员在此塔身处爬上绝缘软梯，为第一个作业轨迹点，在该作业轨迹点，计算作业人员体表电场强度，若计算等电位作业人员处于该点的电场强度E。通过对公式(1)可以求出φ，将求出的φ代入公式(2)，可以求出位于空间中的等电位作业人员的体表场强E。式中：为拉普拉斯算符；φ为电位标量；ρ为自由电荷密度；ε为空气的相对介电常数；x,y,z为空间中等定位作业人员所在的直角坐标；E为等电位作业人员体表电场强度。选取的作业轨迹点，电场强度E需小于导线的临界起晕场强Ecr。使身在绝缘软梯上的等电位作业人员在该点的体表场强小于导线的临界起晕场强，来保证等电位作业人员的安全，导线的临界起晕场强按公式(4)来进行计算公式(4)中δ为空气的相对密度；r0为起晕导线的半径，cm；m为导线表面的状态系数，取值在0.8～1.0。步骤4：确定剩余的七个作业轨迹点。塔身作业人员通过释放控制绳控制绝缘软梯，使控制绳长θ角为悬垂状态的软梯和倾斜状态下的软梯夹角，取θ角为45°，30°，15°，0°，使绳长确定第二个作业轨迹点，三个作业轨迹点，四个作业轨迹点，五个作业轨迹点。第六个作业轨迹点的确定，此时身高大约1.7m的等电位作业人员开始攀爬软梯，往上攀爬一个绝缘软梯的步长，绝缘软梯的步长为L3，此时等电位作业人员头部与导线平齐，塔身作业人员应控制控制绳使绝缘软梯处于垂直状态；第七个作业轨迹点的确定，等电位作业人员再往上攀爬一个绝缘软梯的步长，此时手臂与导线平齐，塔身作业人员应控制控制绳使绝缘软梯处于垂直状态；第八个作业轨迹点确定，塔身工作人员回到A点处开始拉动控制绳，再释放，使绝缘软梯荡向耐张塔硬跳线，此时等电位作业人员手持消弧工具迅速接触硬跳线，实现等电位，到达耐张塔硬跳线作业。每一个轨迹点按作业绳长确定好作业位置后，计算此时的电场前度，验算是否电场强度的要求。如果以上八个作业轨迹点经过验证均满足电场强度的要求，可以将以上在绝缘软梯上的八个作业轨迹点形成作业路径，用该路径描述特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业规划方法。本专利技术一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，考虑了环境因素的改变，在等电位作业人员体表场强满足电场要求的前提下，针对特高压交流输电线路耐张塔规划出的一种采用软梯进入强电场的等电位作业路径，为带电作业的安全进行提供理论依据和指导。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为耐张塔软梯法作业模型图。图2为耐张塔等电位作业人员登软梯位置图。图3为耐张塔等电位作业人员处于软梯最下端位置图。图4为耐张塔等电位作业人员手臂与导线平齐位置图。图5为耐张塔等电位作业人员等电位作业位置图。图6为耐张塔等电位作业人员等电位有限元电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，其特征在于：通过对特高压交流输电线路带电作业杆塔所在地理位置的气象参数的测量，得到作业时的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；在此基础上得出空气的相对介电常数；通过系在绝缘软梯上的控制绳，身在塔身的作业人员通过控制该控制绳，控制绝缘软梯的位置；等电位作业人员由塔身处攀爬至软梯，塔身作业人员通过控制绳控制绝缘软梯的位置；待软梯垂直后，等电位作业人员自下而上攀爬软梯到手臂与导线平齐处；塔身工作人员通过控制绳摆动将等电位作业人员连同软梯一起荡向导线，等电位作业人员利用消弧棒迅速与特高压输电线路硬跳线接触，实现等电位；并将每一个作业点的人体体表场强与导线的临界起晕场强进行比较，最终确定出八个作业轨迹点，利用满足要求的八个作业轨迹点，八个作业轨迹点均连同软梯一起实现该过程，通过该过程，即得到一条考虑环境因素的特高压输电线路耐张塔软梯法等电位作业的规划路径。

【技术特征摘要】
1.一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，其特征在于：通过对特高压交流输电线路带电作业杆塔所在地理位置的气象参数的测量，得到作业时的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；在此基础上得出空气的相对介电常数；通过系在绝缘软梯上的控制绳，身在塔身的作业人员通过控制该控制绳，控制绝缘软梯的位置；等电位作业人员由塔身处攀爬至软梯，塔身作业人员通过控制绳控制绝缘软梯的位置；待软梯垂直后，等电位作业人员自下而上攀爬软梯到手臂与导线平齐处；塔身工作人员通过控制绳摆动将等电位作业人员连同软梯一起荡向导线，等电位作业人员利用消弧棒迅速与特高压输电线路硬跳线接触，实现等电位；并将每一个作业点的人体体表场强与导线的临界起晕场强进行比较，最终确定出八个作业轨迹点，利用满足要求的八个作业轨迹点，八个作业轨迹点均连同软梯一起实现该过程，通过该过程，即得到一条考虑环境因素的特高压输电线路耐张塔软梯法等电位作业的规划路径。2.一种考虑环境因素的特高压交流线路耐张塔软梯法等电位作业路径规划方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：测量作业杆塔所在地理位置的空气湿度H、环境温度T、和当时的气压P；步骤2：确定空气的相对介电常数ε，空气的相对介电常数ε与空气湿度、温度、气压的关系，空气的相对介电常数ε随着空气湿度的增加而变大，随着温度的增加而减小，随着气压的增加而增加；步骤3：确定作业杆塔坐标系，以作业横担所在杆塔中心点为坐标原点，在作业杆塔横担上挂好绝缘软梯，绝缘软梯的悬挂方向朝向导线，绝缘软梯离两串跳线绝缘子串挂点中间的水平距离是0.5m，绝缘软梯的长度为L1，并在软梯上系上一根控制绳L2，控制绳L2系点位于绝缘软梯的最下方，L2长度可调节，该控制绳的控制点在塔身作业人员手中；塔身作业人员和等电位作业人员身穿屏蔽服从地面攀爬至塔身某一点，该点位于作业杆塔下相导线的下方，离导线垂直距离2m，塔身工作人员收缩绳子L2，并和等电位作业人员一起往杆塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：智李，沈艳军，张宇娇，黄雄峰，姜岚，苏攀，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42