基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響優(yōu)化的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響優(yōu)化的分析方法，包括以下步驟：S1：在SolidWorks系統(tǒng)中進(jìn)行三維建模，獲得簡(jiǎn)化的工作環(huán)境模型；S2：將工作環(huán)境模型導(dǎo)入ANSYS Workbench系統(tǒng)中，并進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分；S3：對(duì)網(wǎng)格劃分后的工作環(huán)境模型進(jìn)行分析，設(shè)置有限空氣域作為邊界條件，設(shè)置模型材料參數(shù)及介電常數(shù)與電阻率，對(duì)絕緣子串施加高低電壓；S4：根據(jù)絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人的靜電場(chǎng)微分方程和靜電場(chǎng)微分方程邊界條件對(duì)模型進(jìn)行仿真，獲得絕緣子串在不同材料、不同結(jié)構(gòu)尺寸的電壓分布曲線。本發(fā)明研究絕緣子串的分布電壓目的是為了找出絕緣子串在不同機(jī)器人的運(yùn)行情況下的分布規(guī)律的定性關(guān)系，從而為優(yōu)化機(jī)器人設(shè)計(jì)、機(jī)器人選型提供指導(dǎo)依據(jù)。
【專利說(shuō)明】
基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓 影響優(yōu)化的分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響 優(yōu)化的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，為解決電力系統(tǒng)絕緣子傳統(tǒng)人工清掃和檢測(cè)中存在的危險(xiǎn)性較大、費(fèi)時(shí)費(fèi) 力、清掃效率低等問(wèn)題，絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。目前國(guó)內(nèi)外不同材料，不同結(jié) 構(gòu)的機(jī)器人充斥著這個(gè)新興市場(chǎng)。由于高壓輸電線絕緣子的獨(dú)特性，機(jī)器人在進(jìn)行作業(yè)時(shí) 勢(shì)必會(huì)對(duì)絕緣子分布電壓產(chǎn)生影響，而一旦絕緣子分布電壓因此影響造成絕緣子擊穿，勢(shì) 必造成線路、變電站跳閘，大面積停電，嚴(yán)重時(shí)甚至造成人員傷亡，影響往往是非常巨大的。 [0003]線路上絕緣子串的電位和電場(chǎng)分布情況在測(cè)量上比較困難，而且費(fèi)用比較高，因 此對(duì)于線路絕緣子串，用數(shù)值方法研究其在先運(yùn)行就顯得比較有意義，不僅要了解電壓分 布總的趨勢(shì)，更希望掌握特殊運(yùn)行中承受的電壓值，以便采取相應(yīng)的措施，完善優(yōu)化模型。 線路絕緣子串電壓分布研究積累的經(jīng)驗(yàn)可以為絕緣子串的測(cè)試奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明分析絕緣 子檢測(cè)與清掃機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、材料以及研究絕緣子串的分布電壓目的是為了找出絕緣子串 在不同機(jī)器人的運(yùn)行情況下的分布規(guī)律的定性關(guān)系，從而為優(yōu)化機(jī)器人設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依 據(jù)，對(duì)了解絕緣子擊穿的原因，對(duì)機(jī)器人的選型及對(duì)機(jī)器人研發(fā)的優(yōu)化設(shè)計(jì)都是具有十分 重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清 掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響優(yōu)化的分析方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī) 器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響優(yōu)化的分析方法，它包括以下步驟：
[0006] S1:在SolidWorks系統(tǒng)中對(duì)絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人以及其工作環(huán)境進(jìn)行三維建 模，獲得簡(jiǎn)化的工作環(huán)境模型；
[0007] S2:將所述的工作環(huán)境模型導(dǎo)入ANSYS Workbench系統(tǒng)中，采用ANSYS Workbench 系統(tǒng)對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分；
[0008] S3:對(duì)自動(dòng)網(wǎng)格劃分后的工作環(huán)境模型進(jìn)行分析，設(shè)置有限空氣域作為邊界條件， 設(shè)置模型材料參數(shù)及介電常數(shù)與電阻率，對(duì)絕緣子串施加高低電壓；
[0009] S4:根據(jù)絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人的靜電場(chǎng)微分方程和靜電場(chǎng)微分方程邊界條件 對(duì)模型進(jìn)行仿真，獲得絕緣子串在不同材料、不同結(jié)構(gòu)尺寸的電壓分布曲線:如果符合要求 則完成模型的優(yōu)化，否則返回步驟S1。
[0010] 步驟S1中的簡(jiǎn)化條件包括：
[0011] (1)絕緣子串在所加電壓下無(wú)電暈產(chǎn)生，絕緣子清潔干燥，空氣濕度低，沿面泄漏 電流和空間電流可忽略，絕緣子金屬帽上的電荷保持不變；
[0012] ⑵忽略相間影響：僅考慮單相絕緣子電場(chǎng)和電壓分布受導(dǎo)線、桿塔的影響；同時(shí) 在求解精度不高的情況下，將三相加載簡(jiǎn)化為單相加載；
[0013] (3)對(duì)邊界的處理:在建立三維模型時(shí)，將無(wú)窮遠(yuǎn)處的邊界移至靠近絕緣子適當(dāng)?shù)?距離處，即以有限邊界代替無(wú)限邊界；
[0014] (4)連接金具和導(dǎo)線的簡(jiǎn)化:絕緣子與鐵塔的連接采用球頭掛環(huán)，與導(dǎo)線的連接采 用碗頭掛板和線夾;考慮到金具結(jié)構(gòu)形狀對(duì)整個(gè)場(chǎng)域影響小，無(wú)須進(jìn)行實(shí)際描述，因此將金 屬件全部簡(jiǎn)化為圓柱體;同時(shí)不考慮導(dǎo)線時(shí)電場(chǎng)分布極不均勻(這句話不通順，請(qǐng)發(fā)明人修 改一下）；考慮導(dǎo)線對(duì)電場(chǎng)分布的影響時(shí)，考慮的導(dǎo)線越長(zhǎng)得到的電場(chǎng)越均勻；
[0015] (5)對(duì)于模型的建立采用子模型法。
[0016] 所述的工作環(huán)境包括桿塔、線路、金具、絕緣子串和空氣區(qū)域。
[0017] 所述的模型包括材料包括導(dǎo)體、非導(dǎo)體和半導(dǎo)體。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明研究絕緣子串的分布電壓目的是為了找出絕緣子串 在不同機(jī)器人的運(yùn)行情況下的分布規(guī)律的定性關(guān)系，從而為優(yōu)化機(jī)器人設(shè)計(jì)，機(jī)器人選型， 提供指導(dǎo)依據(jù)。具體地，線路上絕緣子串的電位和電場(chǎng)分布情況在測(cè)量上比較困難，而且費(fèi) 用比較高，因此對(duì)于線路絕緣子串，用數(shù)值方法研究其在先運(yùn)行就顯得比較有意義，不僅要 了解電壓分布總的趨勢(shì)，更希望掌握特殊運(yùn)行中承受的電壓值，以便采取相應(yīng)的措施，完善 優(yōu)化模型。線路絕緣子串電壓分布研究積累的經(jīng)驗(yàn)可以為絕緣子串的測(cè)試奠定基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為良好的絕緣子串等效電路圖；
[0020] 圖2為絕緣子串的電壓分布曲線圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明方法流程圖；
[0022]圖4為懸式瓷絕緣子的結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖5為500kV酒杯塔示意圖；
[0024] 圖6為機(jī)器未工作時(shí)SolidWorks建立模型示意圖；
[0025] 圖7為機(jī)器未工作時(shí)導(dǎo)入ansys建模并添加空氣域的示意圖；
[0026] 圖8為機(jī)器未工作時(shí)劃分網(wǎng)格示意圖；
[0027] 圖9為機(jī)器未工作時(shí)隱藏空氣域后的示意圖；
[0028] 圖10為機(jī)器未工作時(shí)設(shè)置高低電壓示意圖；
[0029]圖11為機(jī)器未工作時(shí)運(yùn)行示意圖；
[0030]圖12為機(jī)器未工作時(shí)運(yùn)行剖面示意圖；
[0031 ]圖13為機(jī)器未工作時(shí)量針加入后的第一不意圖；
[0032] 圖14為機(jī)器未工作時(shí)量針加入后的第二示意圖；
[0033] 圖15為機(jī)器未工作時(shí)量針加入后的剖面示意圖；
[0034]圖16為機(jī)器未工作時(shí)電壓分布曲線；
[0035] 圖17為機(jī)器工作時(shí)SolidWorks建立模型示意圖；
[0036]圖18為機(jī)器工作時(shí)導(dǎo)入ansys建模的示意圖；
[0037]圖19為機(jī)器工作時(shí)劃分網(wǎng)格示意圖；
[0038] 圖20為機(jī)器工作時(shí)以鋼材料屬性為框架得到的結(jié)果示意圖；
[0039] 圖21為機(jī)器工作時(shí)以鋼材料屬性為框架得到的電壓分布曲線；
[0040] 圖22為機(jī)器工作時(shí)以尼龍1010材料屬性框架得到的結(jié)果示意圖；
[0041] 圖23為機(jī)器工作時(shí)以尼龍1010材料屬性框架得到的電壓分布曲線；
[0042]圖24為機(jī)器工作時(shí)以硅材料屬性設(shè)置框架得到的結(jié)果示意圖；
[0043] 圖25為機(jī)器工作時(shí)以硅材料屬性設(shè)置框架得到的電壓分布曲線；
[0044] 圖26為機(jī)器未工作、機(jī)器工作加入導(dǎo)體、機(jī)器工作加入半導(dǎo)體、機(jī)器工作加入非導(dǎo) 體的電壓分布曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0046] 首先，將機(jī)器人對(duì)電壓分布曲線影響分析。具體原理如下：由于絕緣子的金屬部分 與接地鐵塔或帶電導(dǎo)體間有電容存在，使得沿絕緣子串的電壓分布不均勻。良好的絕緣子 串可按如圖1所示的等效回路來(lái)分析，圖中Cu表示絕緣子金屬部分對(duì)導(dǎo)線電容，C El表示絕 緣子金屬部分對(duì)地電容，Cn表不絕緣子本身電容。
[0047] 絕緣子流過(guò)電流越大，分布電壓抬高。由于絕緣子金屬部分對(duì)導(dǎo)線電容Cu比起對(duì) 地電容CEl要小，所以CEl對(duì)電壓分布影響大，即靠近導(dǎo)線的絕緣子電壓降最大，離導(dǎo)線遠(yuǎn)的 絕緣子兩端電壓降小，但靠近橫擔(dān)時(shí)電壓降有所升高。
[0048] 設(shè)絕緣子本身電容為CfCp…Cn…=CQ;對(duì)地電容為CE1、C Er"CEn…，對(duì)m只絕緣 子串施加的電壓為V，則任意只懸式絕緣子Cn使用基爾霍夫定律，如下式：
[0049] C〇 ( en+l-en ) - ( CEn+CLn ) Vn+CLnV = 0
[0050] 式中Vn和en分別表示第n只絕緣子的電位和分擔(dān)的電壓。同時(shí)有：
[0053]由以上關(guān)系，上式可用下式表示：
[0055] 現(xiàn)在，設(shè)CE4Pan的和與n無(wú)關(guān)，是定值。如有上式的假定，則可以得到懸式絕緣子 串的電位分布如下式：

[0058] 一般Co為30~60pF，CEn為4~5pF，CLn為0 ? 5~lpF。則分布曲線如圖2所示。
[0059] 絕緣子串電壓分布的曲線呈不對(duì)稱馬鞍形。靠近導(dǎo)線側(cè)的絕緣子電壓降A(chǔ) u最大， 離導(dǎo)線遠(yuǎn)的絕緣子電壓降逐漸減小，絕緣子串片數(shù)越多，電壓分布越不均勻。
[0060]造成這一特征的主要原因是：由于絕緣子串每個(gè)元件對(duì)導(dǎo)線、接地體都存在雜散 電容，對(duì)于不同塔型、不同結(jié)構(gòu)的絕緣子串，這種雜散電容各不相同，這就影響到絕緣子串 的電壓分布曲線的形狀，即有的曲線較為陡翹，有的曲線較為平緩。若考慮絕緣子串中存在 不良絕緣子，則該不良絕緣子上承擔(dān)的電壓必將低于其正常工作電壓，其它良好絕緣子承 擔(dān)的電壓將高于正常工作電壓，勢(shì)必造成電壓分布曲線更不均勻。
[0061 ]本實(shí)施例為對(duì)500kV線路絕緣子串在直線桿塔下的電位電場(chǎng)分布進(jìn)行計(jì)算。
[0062]單桿下單聯(lián)串的建模和計(jì)算結(jié)果:簡(jiǎn)化模型：
[0063] 根據(jù)上述理論，由于絕緣子串的電場(chǎng)是一個(gè)無(wú)界域內(nèi)的不對(duì)稱三維場(chǎng)，且電極幾 何形狀復(fù)雜，多種介質(zhì)并存，如不采用適當(dāng)?shù)募僭O(shè)和簡(jiǎn)化則計(jì)算起來(lái)比較困難。假設(shè)絕緣子 串在所加電壓下無(wú)電暈產(chǎn)生，絕緣子清潔干燥，空氣濕度低，沿面泄漏電流和空間電流可忽 略，絕緣子金屬帽上的電荷保持不變。并對(duì)其作以下簡(jiǎn)化：
[0064] 1.忽略相間影響。僅考慮單相絕緣子電場(chǎng)和電壓分布受導(dǎo)線、桿塔的影響。因?yàn)樵?計(jì)算絕緣子串電壓分布時(shí)，單相加載和三相加載的電壓分布區(qū)別較小，在求解精度不高的 情況下，可以將三相加載簡(jiǎn)化為單相加載。
[0065] 2.對(duì)邊界的處理。在建立三維模型時(shí)，將無(wú)窮遠(yuǎn)處的邊界移至靠近絕緣子適當(dāng)?shù)?距離處，即以有限邊界代替無(wú)限邊界。由于絕緣子尺寸相對(duì)于包括桿塔的整個(gè)模型來(lái)說(shuō)很 小，距離不遠(yuǎn)處電力線稀疏，所以對(duì)計(jì)算結(jié)果帶來(lái)的誤差也較小。
[0066] 3.連接金具和導(dǎo)線的簡(jiǎn)化。絕緣子與鐵塔的連接采用球頭掛環(huán)，與導(dǎo)線的連接采 用碗頭掛板和線夾?？紤]到金具結(jié)構(gòu)形狀對(duì)整個(gè)場(chǎng)域影響小，無(wú)須進(jìn)行實(shí)際描述，因此將這 些金屬件全部簡(jiǎn)化為圓柱體。導(dǎo)線用光滑圓柱體模擬，直徑為25_:不考慮導(dǎo)線時(shí)電場(chǎng)分布 極不均勻;考慮導(dǎo)線對(duì)電場(chǎng)分布的影響時(shí)，考慮的導(dǎo)線越長(zhǎng)得到的電場(chǎng)越均勻。由于受到計(jì) 算機(jī)硬件的限制，本文選擇導(dǎo)線長(zhǎng)度為絕緣子串長(zhǎng)的四倍進(jìn)行計(jì)算。
[0067] 4.對(duì)于模型的建立采用子模型法，所謂子模型法是一種用于在模型區(qū)域內(nèi)獲得更 為精確結(jié)果的有限元技術(shù)。在一般有限元分析中，剖分或許太粗糙，以至于在需要研究的重 點(diǎn)區(qū)域內(nèi)所得到的結(jié)果不令人滿意。為了在所研究的區(qū)域中獲得更精確的結(jié)果，對(duì)該區(qū)域 建立一個(gè)獨(dú)立的模型，并進(jìn)行更加細(xì)致的剖分，這就是子模型技術(shù)。由于計(jì)中考慮了鐵塔金 屬結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)線、金具對(duì)電場(chǎng)分布的影響，極大的減小了計(jì)算誤差。
[0068] 選擇單元類型和設(shè)置材料屬性:本發(fā)明所研究的問(wèn)題是在外加的電勢(shì)下絕緣子串 上所產(chǎn)生的電場(chǎng)和電壓分布，屬于靜電場(chǎng)分析。而靜電場(chǎng)分析中常使用的實(shí)體單元類型有：
[0069] PLANE121單元:2_D，形狀為8節(jié)點(diǎn)四邊形，自由度為電壓和溫度。
[0070] S0LID122單元:3-D，形狀為20節(jié)點(diǎn)的六面體，自由度為電勢(shì)。
[0071] S0LID123單元:3-D，形狀為10節(jié)點(diǎn)的四面體，自由度為電勢(shì)。
[0072] 本模型的單元類型選擇如下:桿塔、導(dǎo)線、金具和空氣區(qū)域部分:在本實(shí)施例中選 用S0LID123單元。
[0073]模型中的絕緣介質(zhì)有瓷和空氣，導(dǎo)電介質(zhì)為鋼。用相對(duì)介電常數(shù)來(lái)代表幾種介質(zhì) 的材料屬性。
[0075]模型建立:完整的模型包含桿塔，絕緣子串，上下端金具，導(dǎo)線以及空氣。為便于看 清內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)子模型的空氣區(qū)域做了透明化處理。
[0076] 絕緣子模型建立:絕緣子模型為：
[0077] 按照線路中500kV運(yùn)行的FC300/195型懸式瓷絕緣子的實(shí)際情況進(jìn)行本文絕緣子 建模，模型的具體參數(shù)如下表所示。
[0079]圖4為懸式瓷絕緣子的結(jié)構(gòu)圖。
[0080] 本實(shí)施例研究500kV輸電線路中FC300/195型懸式瓷質(zhì)絕緣子。在模型在邊界上的 定義已知電壓，電壓載荷為絕緣子電場(chǎng)計(jì)算的載荷。懸垂串采用25片F(xiàn)C300/195型瓷質(zhì)絕緣 子，根據(jù)500kV輸電線路絕緣子串標(biāo)準(zhǔn)電壓分布為依據(jù)來(lái)確定鋼腳高壓端的額定相電壓，可 以得知第一片絕緣子在導(dǎo)線端所承受的電壓最大，為21.OkV。因此，在鋼腳側(cè)(高壓端)施加 21. OkV的電壓，在鐵帽側(cè)(接地端)施加0的電壓。
[0081]空氣模型建立:有限元方法計(jì)算電場(chǎng)需要在一個(gè)封閉的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，由于絕緣子 表面的電場(chǎng)求解的問(wèn)題屬于開(kāi)域問(wèn)題，人工設(shè)置一個(gè)截?cái)噙吔缡浅Ｓ玫姆椒ǎ谕鈬O(shè)置 的截?cái)噙吔缣幙梢哉J(rèn)為電磁場(chǎng)衰減為零。在二維電場(chǎng)求解中，截?cái)鄥^(qū)域一般選用半圓和整 圓或者盒子。瓷件的半徑190mm，絕緣子周圍的空氣層的厚度取4倍的絕緣子瓷件半徑，絕緣 子空氣層半徑為lm。
[0082]桿塔模型建立：實(shí)際線路的鐵塔為典型500kV酒杯塔，如圖5所示，桿塔塔窗厚度 2m 〇
[0083] 導(dǎo)線模型建立：500kV實(shí)際線路使用導(dǎo)線型號(hào)4xLGJ-400/35導(dǎo)線，分裂間距400， 子導(dǎo)線直徑為25mm，導(dǎo)線長(zhǎng)度為4倍絕緣子串長(zhǎng)度，20m。
[0084]金具模型建立:考慮到金具結(jié)構(gòu)形狀對(duì)整個(gè)場(chǎng)域影響小，無(wú)須進(jìn)行實(shí)際描述，因此 將這些金屬件全部簡(jiǎn)化為圓柱體。其中高壓端金具長(zhǎng)度為360mm，低壓端金具長(zhǎng)度為280_。 [0085] 具體流程圖如圖3所示：
[0086]機(jī)器人未工作前：
[0087] 1、如圖6所示，在Sol idWorks建立模型。
[0088] 2、如圖7所示，導(dǎo)入ansys建模，并添加空氣域。
[0089] 3、定義材料屬性。
[0090] 4、如圖8所示，劃分網(wǎng)格。隱藏空氣域的效果如圖9所示。
[0091] 5、如圖10所示，設(shè)置高低電壓，高電壓為A點(diǎn)，為21000V，低電壓為B點(diǎn)，為0V。
[0092] 6、設(shè)置求解項(xiàng)。
[0093] 7、如圖11所示，運(yùn)行；圖12為剖面示意圖。（圖中顏色未能示意）圖中，Min即為低電 壓點(diǎn)，Max為高電壓點(diǎn)。
[0094] 8、如圖13和圖14所示，加入探針量點(diǎn)。圖15為剖面的加入量針示意圖。
[0095] 9、根據(jù)結(jié)果進(jìn)行制表：
[0097]同時(shí)根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制電壓分布曲線，如圖16所示。橫坐標(biāo)表示絕緣子位置(從導(dǎo) 線到橫擔(dān)），縱坐標(biāo)表示分布電壓差(每個(gè)絕緣子所承載電壓）。
[0098]當(dāng)機(jī)器人開(kāi)始工作時(shí)：
[0099] 1、在SolidWorks加入機(jī)器人框架簡(jiǎn)化模型，模型如圖17所示。
[0100] 2、如圖18所示，導(dǎo)入ansys建模。
[0101] 3、如圖19所示，劃分網(wǎng)格。
[0102] 5、設(shè)置高低電壓，高電壓為A點(diǎn)，為21000V，低電壓為B點(diǎn)，為0V。
[0103] 6、設(shè)置求解項(xiàng)。
[0104]當(dāng)機(jī)器人框架材料為導(dǎo)體時(shí)一在本實(shí)施例中以鋼材料屬性設(shè)置框架，得到如圖 20所示的結(jié)果，圖中，Min即為低電壓點(diǎn)，Max為高電壓點(diǎn)。并根據(jù)結(jié)果制表如下：
[0107] 同時(shí)根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制電壓分布曲線，如圖21所示。橫坐標(biāo)表示絕緣子位置(從導(dǎo) 線到橫擔(dān)），縱坐標(biāo)表示分布電壓差(每個(gè)絕緣子所承載電壓）。
[0108] 當(dāng)機(jī)器人框架材料為非導(dǎo)體時(shí)在本實(shí)施例中以尼龍1010材料屬性設(shè)置框架， 得到如圖22所示的結(jié)果，圖中，Min即為低電壓點(diǎn)，Max為高電壓點(diǎn)。并根據(jù)結(jié)果制表如下：
[0111] 同時(shí)根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制電壓分布曲線，如圖23所示。橫坐標(biāo)表示絕緣子位置(從導(dǎo) 線到橫擔(dān)），縱坐標(biāo)表示分布電壓差(每個(gè)絕緣子所承載電壓）。
[0112] 當(dāng)機(jī)器人框架材料為半導(dǎo)體時(shí)在本實(shí)施例中以硅材料屬性設(shè)置框架，得到如 圖24所示的結(jié)果，圖中，Min即為低電壓點(diǎn)，Max為高電壓點(diǎn)。并根據(jù)結(jié)果制表如下：
[0114] 同時(shí)根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制電壓分布曲線，如圖25所示。橫坐標(biāo)表示絕緣子位置(從導(dǎo) 線到橫擔(dān)），縱坐標(biāo)表示分布電壓差(每個(gè)絕緣子所承載電壓）。
[0115] 最后，比較未加機(jī)器人，加導(dǎo)體，半導(dǎo)體，非導(dǎo)體的數(shù)據(jù)圖，如圖26所示。
[0116] 得到結(jié)論如下：
[0117] 結(jié)論：
[0118] 1.機(jī)器人作業(yè)時(shí)會(huì)對(duì)絕緣子串上分布電壓產(chǎn)生影響。
[0119] 2.機(jī)器人材料為導(dǎo)體時(shí)影響最大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓影響優(yōu)化的分析方法， 其特征在于:它包括以下步驟： SI:在SolidWorks系統(tǒng)中對(duì)絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人以及其工作環(huán)境進(jìn)行三維建模， 獲得簡(jiǎn)化的工作環(huán)境模型； S2:將所述的工作環(huán)境模型導(dǎo)入ANSYS Workbench系統(tǒng)中，采用ANSYS Workbench系統(tǒng) 對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格劃分； S3:對(duì)自動(dòng)網(wǎng)格劃分后的工作環(huán)境模型進(jìn)行分析，設(shè)置有限空氣域作為邊界條件，設(shè)置 模型材料參數(shù)及介電常數(shù)與電阻率，對(duì)絕緣子串施加高低電壓； S4:根據(jù)絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人的靜電場(chǎng)微分方程和靜電場(chǎng)微分方程邊界條件對(duì)模 型進(jìn)行仿真，獲得絕緣子串在不同材料、不同結(jié)構(gòu)尺寸的電壓分布曲線:如果符合要求則完 成模型的優(yōu)化，否則返回步驟S1。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓 影響優(yōu)化的分析方法，其特征在于:步驟Sl中的簡(jiǎn)化條件包括： (1) 絕緣子串在所加電壓下無(wú)電暈產(chǎn)生，絕緣子清潔干燥，空氣濕度低，沿面泄漏電流 和空間電流可忽略，絕緣子金屬帽上的電荷保持不變； (2) 忽略相間影響：僅考慮單相絕緣子電場(chǎng)和電壓分布受導(dǎo)線、桿塔的影響；同時(shí)在求 解精度不高的情況下，將三相加載簡(jiǎn)化為單相加載； (3) 對(duì)邊界的處理:在建立三維模型時(shí)，將無(wú)窮遠(yuǎn)處的邊界移至靠近絕緣子適當(dāng)?shù)木嚯x 處，即以有限邊界代替無(wú)限邊界； (4) 連接金具和導(dǎo)線的簡(jiǎn)化:絕緣子與鐵塔的連接采用球頭掛環(huán)，與導(dǎo)線的連接采用碗 頭掛板和線夾;考慮到金具結(jié)構(gòu)形狀對(duì)整個(gè)場(chǎng)域影響小，無(wú)須進(jìn)行實(shí)際描述，因此將金屬件 全部簡(jiǎn)化為圓柱體;同時(shí)不考慮導(dǎo)線時(shí)電場(chǎng)分布極不均勻;考慮導(dǎo)線對(duì)電場(chǎng)分布的影響時(shí)， 考慮的導(dǎo)線越長(zhǎng)得到的電場(chǎng)越均勻； (5) 對(duì)于模型的建立采用子模型法。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓 影響優(yōu)化的分析方法，其特征在于:所述的工作環(huán)境包括桿塔、線路、金具、絕緣子串和空氣 區(qū)域。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ansys的絕緣子檢測(cè)與清掃機(jī)器人對(duì)絕緣子串分布電壓 影響優(yōu)化的分析方法，其特征在于:所述的模型包括材料包括導(dǎo)體、非導(dǎo)體和半導(dǎo)體。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK105912771SQ201610218556
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】余旭東, 胡靜
【申請(qǐng)人】四川桑萊特智能電氣設(shè)備股份有限公司