5陈鑫海_高压输电线路安全高效架线施工关键技术及装备(1).pdf

1、汇报人：陈鑫海高压输电线路安全高效架线施工关键技术及装备目录研究背景1技术难题2研究内容3技术水平4研究展望5资料来源：2022年7月国家能源局图片及资料来源：2022年1月央视总台新闻新媒体中心习近平总书记（中共中央政治局第习近平总书记（中共中央政治局第36次集体学习）次集体学习）建设以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系高压输电线路清洁能源外送的关键研究背景资料来源：2023年10月国际能源署发布电网与能源的安全转型（Electricity Grids and Secure Energy Transitions）International Energy Agency全球

2、需新增或改造8000万公里电网以实现气候目标，否则“脱碳”计划将遇阻高压输电线路是清洁能源输送的“大动脉”,已成为新能源远距离输送、新型电力系统构建、“双碳”目标实现和能源安全保障的核心载体。清洁能源基地与需求地区间隔大半个中国研究背景架线施工是高压输电线路建设的重要环节，然而现有施工装备智能化不足、监测手段欠缺，难以保障施工安全。资料来源：国家能源局高压输电线路架线 电力基建关键环节资料来源：央视新闻、四川新闻网、成都商报安全架线是线路施工的核心高压输电线路架线施工现场近年来架线施工事故多发技术难题2施工现状：张力架线施工装备 现有张力架线设备采用内燃机驱动，液压传动系统响应速度慢，张力控制

3、偏差可达10%，亟需能够快速精准控制，以及适应牵引走板过滑车复杂工况的电驱动张力架线装备。控制精准灵敏度高液压张力机电动张力机张力放线走板过滑车技术难题一：张力架线电驱动张力机关键技术 磁齿轮永磁无刷复合电机具有多层气隙结构，内、外转子磁耦合联动旋转，气隙网格在转子转动过程中产生动态几何畸变；传统有限元法为保证电磁场计算精度，必须在每个时间步长对畸变网格重新进行高质量剖分，导致复合气隙磁场计算难。电驱动张力机用复合电机双层气隙磁场计算难传统有限元法计算流程多层气隙结构施工现状：架线施工多源监测设备 走板卡槽、导线绞线、设备损坏等施工风险因素多，架线施工过程中对多状态参量进行实时监测带来的海量数

4、据通信能耗大，亟需架线施工专用的多源信息低功耗监测设备。装置规格、量程等方面不适应架线施工工况无法全面感知风险，难以保障架线施工安全续航时间短架线施工过程中频繁充电，影响施工效率监测参量少专属适用差张力放线施工风险牵引力、张力、走板倾角、放线速度.数据通信能耗大技术难题二：架线施工多源信息监测与融合关键技术 架线施工监测系统对多施工参量进行高频采集时，数据流具有随机到达特性；在轮询传输机制下，各传感器节点的空闲时段长度呈不确定分布，无法建立精确的休眠唤醒时序模型，导致多维数据低功耗传输模型构建难。施工监测的多源数据低功耗传输模型构建难架线施工监测系统架线施工现场监测终端接收监测数据接收监测数据

5、接收监测数据T秒T秒后下一组监测数据传输T秒.T秒1#传感器2#传感器n#传感器（n-1）T秒后下一组监测数据传输2T秒后下一组监测数据传输采集数据的轮询传输时序模型边界错位施工现状：架线施工风险数字化管控关键技术 架线施工环境复杂，牵张设备故障及施工全过程瞬发性事故多，风险管控难度大，传感器报警瞬间事故已经发生，亟需架线施工数字孪生及风险预演技术。高压铁塔架线瞬发型事故多施工环境复杂塔基塌方杆塔倒塌张力机故障技术难题三：架线施工风险数字化管控关键技术 导地线展放轨迹由悬链线方程描述，其解受比载、水平张力、档距、高差及绝缘子串摆角等多因素影响；传统三维模型采用静态几何构建，缺乏力学实时同步能力

6、，导致物理实体多维数据到数字空间的精准映射难。架线物理实体到数字空间的精准映射难静态几何构建计算线缆比载向量获取线缆两端挂点pt1和pt2构建悬链线坐标系三维线缆模型 标准悬链线方程 坐标系转换（1）利用悬链线方程在三维 空间建立线缆的模型假设绝缘子串为刚性直棒结构且铁塔上的挂点固定不动（2）使用物理方法建立贴近现实导地线模型假设绝缘子串的自重力、冰重力和风力作用在绝缘子串中心、线缆拉力作用在绝缘子串下端绝缘子串合作用力模型任意一点的应力向量悬链线坐标线缆拉力 三维空间转换 乘线缆横截面面积绝缘子串下端点位置绝缘子串上端点位置绝缘子串方向模型贴近现实的导地线模型（3）求解具体情景下导地线模型的