[00126692]输电线路飘浮异物激光远程清除技术、成套装备及应用

本项目属于输电线路带电作业领域,涉及高电压、激光、自动控制技术等专业,历时6年,产学研用协同攻关完成。 输电线路是电力传输主要载体,飘浮异物挂线危害各电压等级线路,成为输电线路故障的前四大主要危害,严重危及电网安全运行。尤其是2017年3月,风筝造成±800kV灵绍直流双极闭锁,线路停运4小时,损失负荷800万千瓦;次月,异物造成京沪铁路牵引网故障,旅客积压达上万人。异物挂线随机性强、波及范围广、处理难度大,传统上异物清除依靠人工登塔处理,效率低、成本高,处理不当危及人身及电网安全,随着电网发展,逐年新增的线路长度与异物挂线危害矛盾愈加突出,保障电网安全需求迫切。 项目发明了一种远距离、自动跟踪瞄准激光清除技术,攻克了不同异物材质吸收光谱与激光功率参数定量、大功率激光器非线性效益抑制技术、低频率高加速度不规则运行目标的自动跟踪瞄准难题,处理时间从平均4小时以上缩短为10分钟内,效率提高24倍以上。 主要创新点如下： （1）提出输电线路异物远程激光清除方法,揭示不同波长激光对线路设备无损伤、对异物有效作用的物理机理,并提出激光功率和处理时间最佳阈值,实现了远距离、无明火清除异物,填补国内外技术空白。 （2）提出基于形态特征的导线与异物图像实时识别跟踪方法,开发适应不规则运动变化目标的高精度控制系统,实现了工作距离60-200米异物精确跟踪,精度达±0.003°,优于0.0056°的军品级精度。 （3）提出基于热场扫描与仰角闭锁的安全控制技术,发明基于异物材质及距离的激光智能功率控制技术,可靠实现了线路飘浮异物清除作业安全。 （4）发明激光光束扩束准直聚焦技术,提出相变储热-电制冷温控方法,研制了世界首套便携式输电线路异物激光远程清除装置,实现了远距离飘浮异物的自动瞄准和快速清除。 项目共授权、受理专利19项,其中发明专利授权3项、实用新型专利授权9项、外观专利授权3项,发表论文15篇,其中SCI和EI论文4篇,申请/编制标准4项,成功研制了CO2型、光纤型、自动瞄准型3种系列激光装置。专家鉴定认为,项目成果具有完全自主知识产权,整体研究成果达到国际领先水平。 自2016年以来,已在20个省级电网应用,累计解决320起异物挂线问题,减少停电损失15880万元,降低人员和电网安全风险,销售收入10690万元,带动了激光产业发展,市场前景广阔,社会和经济效益显著。项目成果颠覆了传统检修模式,是世界上首次由中国提出的带电作业新技术,已在国网和南网广泛应用,获业界高度评价。项目从基础理论、软硬件开发、工程应用方面突破了激光器在电网应用难题,对保障电网安全、促进经济社会发展发挥了重要作用,项目成果在铁路、发电企业有着重要推广应用价值。 项目成果于2017年获得国网江苏省电力公司科学技术进步一等奖,于2018年获得国家电网公司科学技术进步二等奖、国网江苏省电力公司专利一等奖。