输电线路异物入侵告警系统的研究

输电线路作为电能输送的重要途径,其运行状态与电能质量的好坏密切相关.由于架空输电线路通常利用杆塔作为机械支撑,高度一般在15 m左右,这个高度决定了威胁其运行状态的异物种类较少,但研究输电线路异物入侵仍具有重要的应用价值.因此将背景建模法和图像差分法作为异物入侵的识别算法,该算法提高了识别的速度,最后验证了识别算法的正...     

激光清除输电线路树障效率影响因素试验研究

利用高能激光清除输电线路树障的方法可取得较好的效果。以4种树木作为研究对象,开展激光清除树障效率影响因素试验,分别针对激光功率、树木种类、含水率等因素对激光灼烧树木效率的影响。结果表明,烧蚀效率与树木密度成负相关,与含水率、激光功率成正相关。烧穿密度越大的树木,效率越低,在清障时需要花费的时间越长。含水率为50.4%的树木在被激光灼烧时,不容易产生阻碍激光能量深入的炭化层,清除时相比含水率为14.2%的树木用时更短。采用相同功率的激光器,线激光的清障效率是远远大于点激光的,树木的直径在10.50～35.50 mm时,使用点激光所需时间为线激光的2.48～6.12倍,且随着直径的增加,点激光需要花费更多的时间才能清除,说明树障的直径越大,使用线激光清除的效率就越高。此研究成果为激光清除树障装置的应用和发展提供了重要依据。     

改进YOLOv3的输电线路异物检测方法

输电线路因所处环境复杂,极易附着异物,若不及时发现和清理将会对输电线路安全运行造成严重影响。针对输电线路图像巡检中的异物检测精度不高的问题,提出改进YOLOv3的输电线路异物检测方法(YOLOv3-RepVGG)。该方法基于YOLOv3目标检测网络并对其改进,首先采用RepVGG模块替换骨干网络Darknet-53的残差单元,同时加倍模块数量来提高网络对图像特征的提取能力;其次通过增加网络的多尺度检测框提升检测精度,采用CIOU损失函数来一步优化网络模型。实验结果表明,提出的YOLOv3-RepVGG方法与YOLOv3相比,输电线路异物检测m AP提高了9.8%,其中精确率提高19.5%,召回率提高1.2%;与目标检测SSD,Faster R-CNN网络相比,YOLOv3-RepVGG在性能上也具有一定优越性。     

输电线路拆除异物机械手的研制和应用

随着电网建设的快速发展,保定供电公司更是以每年近600公里的新架线路增加。线路维护的输电线路大幅增加,特别是输电线路长期在自然环境中运行,难免受外部环境条件的影响。大棚塑料布,飘落的风筝,废品收购点的垃圾等异物非常容易搭落在输电线路导、地线上,带电处理异物成为了一项常见的带电作业。本文着重介绍带电处理导、地线异物的实用方法及对应的研发工具,并通过保定供电公司输电运检工区的实例,对其科学的分析和推广。     

架空线路异物激光清除技术研究

为了解决传统工具和方法难以经济、高效、安全地清除架空输电线路异物的问题,提出了陆基定向能红外激光远程切割清除架空线路异物的方法,并进行了理论分析、有限元仿真和实验验证。基于上述研究,研制了架空线路异物激光清除设备,并进行了模拟实验和现场工程应用。结果表明,清除异物所需最小功率密度为20W/cm2,该功率密度的激光对导线不会造成损伤。该设备可远程、快速、带电、安全地清除架空线路异物。     

金属玻璃飞秒激光烧蚀特性

采用飞秒激光对Zr基金属玻璃在空气中进行了表面烧蚀、微打孔与微细切割等过程的研究.通过扫描电镜(SEM)、能量弥散X射线(EDX)能谱分析与透射电镜(TEM)及电子衍射等方法,分析了飞秒激光烧蚀金属玻璃的表面形貌与加工区域发生的相关效应.实验与分析表明加工区域周围无熔融和液滴溅射现象,热影响区极小,并且无晶化现象发生,但飞秒激光微细加工金属玻璃时存在极薄的表面氧化现象.研究结果表明,在适当选择参数的条件下,飞秒激光烧蚀是一种极有前途的金属玻璃无晶化微细加工方法.     

碳纤维/环氧树脂层合板的激光烧蚀特性分析

为了研究碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的激光烧蚀温度场、退移速率,应用有限元软件ABAQUS的python语言进行二次开发,建立了辐照面动态变化的有限元烧蚀模型,并选用功率密度分别为1.528 kW/cm2及3.82 kW/cm2的高强度激光器对该复合材料进行了激光辐照试验。定量分析了不同功率激光辐照下,碳纤维/环氧树脂层合板的温度场分布以及辐照界面的退移速率。研究结果表明:有限元烧蚀模型能够有效地模拟层合板的烧蚀,随着激光功率密度变大,辐照面附近温度梯度及烧蚀界面退移速率变大,基体热解区域尺度变小,背壁温度梯度变化相对较小,随着辐照时间的增加,烧蚀界面退移速率趋于恒定。     

输电线路的防雷设计与输电线路运维分析

输电工程发展至今,输电线路的雷击跳闸一直是人们关注的焦点,它是妨害电力系统安全稳定的重要因素之一,严重影响着配电系统的平稳运行。据统计,在输电线路的全部跳闸事故中,雷害事故占有1/3以上的比例。当电力线路遭受雷击后,电力线路中将会流过雷电流,雷电流最后导入大地;即使电力线路未遭受到雷击,一旦雷击出现,输电线路上的感应电荷将会朝着导线的两边流动,进而入侵变电站,对电力设备造成破坏。由此可见,研究合理有效的输电线路防雷保护措施具有重要的现实意义。     

输电线路安装避雷器情况分析

介绍了线路避雷器防雷的原理,分析了雷击对架空输电线路造成的故障和输电线路防雷措施,对线路避雷器的防雷效果进行了评估。     

激光烧蚀硼-硝酸钾的等离子体特性

为了掌握激光点火中烧蚀和等离子体的特性, 采用平行电极板法研究了脉冲Nd∶YAG激光对硼-硝酸钾点火时的激光烧蚀等离子体导电特性和特征参数值.实验获得了B-KNO3(m(B)∶m(KNO3)=40∶60)和B-KNO3-酚醛树脂(m(B)∶m(KNO3)∶m(phenolic resin)=40∶60∶0.5)的等离子体形成的临界能量密度值分别为34.07±[8.06 J/cm2和28.56±2.62 J/cm2,电荷通量值和平均动能值分别为1.82×10-5C/(mm2·s),10.85×103 eV(62.05 J/cm2)和2.29×10-5C/(mm2·s),13.61×103 eV (60.80 J/cm2).激光形成等离子体的点火延迟时间随着激光能量密度的增大而呈指数衰减,在较低能量密度下掺杂酚醛树脂的B-KNO3的点火延迟时间比无酚醛树脂的B-KNO3长,但是当能量密度达到35 J/cm2时两者相同.研究表明,酚醛树脂有助于B-KNO3的烧蚀,并且形成的可反应性烧蚀产物具有较高离子浓度和动能.     

飞秒脉冲激光烧蚀金属的机理分析

为了深入理解超短脉冲激光烧蚀金属的机理,特别是烧蚀过程中靶面电子发射带来的影响,本文分析了飞秒脉冲激光烧蚀金属的机理,并在此基础上建立了一维热传导双温模型,模型考虑了电子热导率、热容、电子-晶格耦合系数等参数随温度的变化,以及表面热电子发射和多光子电离导致靶面的能量损失。选择波长为 800 nm,FWHM为100 fs,峰值功率密度为1.2×1017 W/m2 的高斯型单脉冲激光辐照铜靶进行数值模拟。并对计算数据进行分析,结果表明:多光子电离所导致的电子发射比热电子发射要强,但是热电子发射持续的时间长;多光子电离导致的电子发射带走的靶面能量比较大,在分析飞秒烧蚀过程中不可忽略。     

高能纳秒激光烧蚀单晶硅的微观结构

高能纳秒激光烧蚀硅时,往往会伴随着相爆炸过程,它决定了烧蚀的形貌特征。基于相爆炸的物理过程,分析了相应的烧蚀形貌：相爆炸的发生会使得硅材料发生大范围的去除,高温熔化材料的混合物向外喷溅,冷却形成放射状的冷却条,期间分布着冷却的球状微粒;超热液体的去除部位形成一个类似花瓣状坑,在坑中由于入射光与散射光的干涉形成条纹,其周期与激光光波相似。     

飞秒激光烧蚀加工恒弹性合金的规律研究

恒弹性合金的加工对表面质量和加工精度的要求越来越高,为了实现对恒弹合金的精密定量去除,本文探索了采用飞秒激光烧蚀的加工新方法。首先,分析计算了在高强度飞秒激光辐照加工下,恒弹性合金材料的烧蚀阈值;其次,实验研究了飞秒激光脉冲能量和脉冲个数对该材料上烧蚀加工微坑的直径和深度的影响,结果表明：恒弹性合金的飞秒激光烧蚀阈值为0.167 J/cm2;可以通过增大脉冲能量来增大烧蚀坑直径,通过增大脉冲数来增大烧蚀坑深度。脉冲烧蚀坑直径上限为150.64 μm,运用飞秒激光旋切加工方法,可获得直径为500 μm的微孔,提高了飞秒激光烧蚀加工的能力。     

激光无线能量传输效率的实验研究

为了提高激光无线能量传输系统的转换效率,基于单结GaAs光电池的工作原理,用调节照射光电池的激光参量的方法,从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计,并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率的影响。结果表明,单结GaAs光电池对单色激光的光电转换效率远高于传统的单晶硅电池,最高转化效率可达61.2%。该结果对于激光无线能量传输技术的应用具有一定参考价值。     

液相激光烧蚀法制备纳米材料的研究进展

液相激光烧蚀方法,主要是利用激光与液态介质相互作用、产生局域高温高压非平衡过程而获得纳米材料的方法,能够有效合成常规手段无法合成的新型纳米材料。阐述了液相激光烧蚀法(包括非反应性液相激光烧蚀和反应性液相激光烧蚀)制备纳米材料的基本原理和国内外研究现状,并指出这一领域存在的主要问题与发展方向。     

激光烧蚀法制备准一维纳米材料

介绍了当前激光烧蚀法制备纳米丝、纳米管和纳米电缆的研究现状,讨论了准一维纳米材料激光烧蚀法制备的系统设备和制备条件,分析了激光烧蚀法制备准一维纳米材料的特点和发展趋势.认为准一维纳米材料是气相粒子在高温催化剂作用下生成的.激光烧蚀法具有洁净、可控性强及适应面广的特点.     

连续激光作用下瓷质绝缘子温度和热应力分析

利用高能激光清除输电线路缠绕异物的方法取得了较好的使用效果,但激光在清除异物时也会照射到绝缘子上,时间过长可能会损伤绝缘子.为了研究在使用激光辐照瓷质绝缘子时的温度、应力损伤特性,本文对激光静止和移动辐照不同材料瓷绝缘子不同部位的情况进行了建模、计算,重点分析了瓷绝缘子在使用普通瓷、氧化铝瓷、氧化锆瓷、堇青石瓷四种材料...     

超快激光制备PMMA微流道机理及工艺研究

由于传统加工方法不能解决PMMA微流道的加工质量不好和效率低的问题,本文对超快激光直写PMMA制备微流道的烧蚀机理和工艺参数进行了研究。根据实验分析不同的激光功率、加工速度和加工次数对微流道的宽度和横截面的影响规律,利用超快激光加工系统制备微流道,并采用超景深三维显微镜观测微流道的表面形貌。实验结果表明,当超快激光的加工速度为20 mm/s时,激光功率为1.5 W时,制备的微流道的宽度较小、宽度趋势比较平稳;当超快激光作用PMMA的次数一样,由于加工速度逐渐增加,制备的微流道其宽度和激光的加工速度保持线性增加。当加工速度越大时,微流道的宽度较小、且壁面趋势相对平缓,而当加工速度一定,超快激光的输出功率在1.5 W时,微流道内壁区域不易出现残渣堆积和气泡隆起现象。本文通过优化超快激光加工系统的工艺参数,从而加工出尺寸精度高、表面光滑、宽度为20~90 μm的微流道芯片。     

飞秒激光加工镍钛合金的烧蚀阈值实验研究

利用飞秒激光微加工系统对镍钛合金的烧蚀阈值进行理论和试验研究.设计了不同功率和扫描速度下的镍钛合金多脉冲累积烧蚀实验,应用扫描电子显微镜观测并分析试件烧蚀区域的形貌特征,计算得到了不同扫描速度下的烧蚀阈值分别为2.02、2.40、3.04、5.46、15.44 J/cm2.然后分析了多脉冲的累计效应对镍钛合金烧蚀阈值的...