一种代替等电位电工作业自动装置研制

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1、一种代替等电位电工作业自动装置研制[摘要]在输电线路中处理导线上缠绕异物、检查损伤导线等电位带电作业，人身安全难于防控，也存在极限性，往往受安全间隙的限制无法开展而迫使线路停电。针对这一难题，通过应用无线微波通讯、自动控制、光电隔离等技术，利用轻质材料、高效动力能源进行巧妙机构组合和机电一体化设计，研制了一种能代替等电位作业人员进入导线进行带电检修的遥控自动装置，实现对导、地线上的风筝、广告布条等异物的带电清除，并能自动巡查导、地线上缺陷。[关键词]输电线路代替等电位作业自动装置异物带电清除缺陷巡查0引言7输电线路导线上缠绕异物(如广告布条、气球等）、导线损伤是架空输电线路运行维

2、护工作中最常见的缺陷，这些缺陷一般得由带电作业工人悬挂于导线等电位进行处理，作业人员存在很大的安全风险(如异物随时可能发生短路放电、存在缺陷的导线可能断落等)，且劳动强度极大，而对于导线垂直排列或有交叉跨越的情况，则需要停电作业，降低了供电可靠性，解决这一难题已成为输电线路运检作业的迫切需要，故研制一种能代替等电位作业人员进入导线进行带电作业的装置十分必要。1难点分析带电作业自动装置是机电一体化系统，按功能划分为移动模块、检修模块、缺陷巡查定位模块、控制及通讯模块，涉及到机构、控制、通信、定位系统、移动平台上传感器的集成和信息融合、电源等。机械机构是整个系统的基础，从机器的平稳移

3、动角度出发，要求机构具有一定的负载能力，且与导线构成等电位体；从应用角度出发，要求机构具有小巧紧凑、轻质的机械结构，且便于携带和组装等，起码应达到以下要求：实现机器重量最小化（小于15kg），机器应能在一个档距内的导、地线上自由进退，并具有30度以上的爬坡能力，能控制上下坡速度，并能在线路不停电情况下越过压接管、防震锤等障碍物；检修装置应能对导、地线上的风筝、广告布条、帆布、薄膜等异物进行带电清除；缺陷巡查定位模块应能对导、地线进行近距离多方位监视，巡查导线上缺陷；装置实现地面实时监测和操控；机器应有较强的抗电磁干扰能力。2技术方案7本装置在硬件上分为地面工作站和自动装置远程机器

4、两部分。地面工作站由操控主机、无线数据通讯模块和无线视频模块三个主要功能模块及人机控制软件平台组成；远程机器在功能上由移动模块、检修模块、缺陷巡查定位模块组成，具体组件主要有高容量锂电池、机器主控制板、无线数据通讯模块、无线监控主机及监控摄像头、步进电机控制器及若干步进电机和传感器等组成（见图1），其外观机械结构设计见图2。1——控制机箱；2——后摄像头；3——前摄像头；4——导电轮；5——机架；6——吊钩；7——从动轮；8——电剪装置；9——行走电机；10——异物收纳装置；11——驱动轮图2自动装置样机模型图2.1带电作业自动装置移动模块机构设计移动模块采用轮式爬行机构(两个驱

5、动轮，一个从动轮)，使用大功率步进电机，以及同步带双轮驱动，实现爬坡、跨越障碍等较大驱动力的要求，特殊结构设计的导电轮（见图3）实现行走装置的行走、爬坡以及跨越障碍等功能，同时该导电轮实现了机器与导线的等电位功能。图3移动模块设计2.2机器检修(清除异物装置)模块机构设计7输电线路上的异物主要是缠绕的广告布、绳索、塑料薄膜等轻薄的布状物体，如何清除这些异物是检修装置的技术关键。本项目异物清除装置采用了电机驱动的高速电剪及合理异物收纳结构，电剪采用动静两组刀片相配合，应用八角形转动式刀片和静刀片组成巧妙的电动剪子（见图4），可以轻松修剪清除输电线路导、地线上异物，而八字形的异物收纳

6、装置可以把散开的异物集中到刀口上来。高速电剪由专用军工级电机驱动，转速高，切削效率高，适合各种典型的导地线异物的去除。图4检修(清除异物)装置2.3缺陷巡查定位装置的设计本项目采用前后双向摄像头技术，对前进、后退状态中的各种状态进行实时监控，同时对导、地线上的缺陷进行巡查。另外还利用驱动轮的转动，设计了里程计算功能，可对机器位置进行准确定位(见图5)。图5缺陷巡查装置2.4控制系统及通讯技术主要由监控主机、无线数据通讯模块和无线视频模块三个主要功能模块及人机控制软件平台组成，实现机器的遥控操作与自动控制。通讯模块完成基站和机器之间的双向数据传输，包括来自机器上的实时视频图象，机器

7、位姿状态和由基站发出的各种遥控命令等。7在控制系统设计中，采用光电隔离、加入了看门狗电路以及超时系统自动复位等功能，大大加强了装置的可靠性和环境适应性；采用多层屏蔽技术以及电路优化设计，具有较强的抗电磁干扰能力；系统还能对机器锂电池的电量进行实时无线监测，并计算剩余电量，若剩余的电量接近已经消耗的作业时间电量，系统会自动报警，可以通过远程控制机器返回。图6地面控制台系统原理框图图7地面工作站3技术特点3.1机器能代替带电作业人员进入导线进行等电位检修，并巡查导地线上缺陷；3.2机