便攜式輸電線路異物清除裝置的研制

吳志成++高領(lǐng)軍+李向軍++彭偉+楊博文

摘 要：該文介紹了一種便攜式輸電線路異物清除裝置，該裝置能通過(guò)無(wú)線遙控的方式在輸電導(dǎo)線上行走，并能通過(guò)機(jī)械剪除或電加熱的方式清除纏繞在導(dǎo)線的異物，且處理異物效率較高，提升了作業(yè)效率，具有較好的實(shí)用價(jià)值和操作性。

關(guān)鍵詞：便攜 異物清除裝置 無(wú)線遙控

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0114-02

在輸電線路日常運(yùn)行巡視中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)各種包裝塑料薄膜、廣告條幅、風(fēng)箏等會(huì)隨風(fēng)纏繞在架空輸電線路導(dǎo)線上。一方面，塑料薄膜、廣告條幅、大型風(fēng)箏等異物絕緣性較差，受潮后容易造成輸電線路單相接地、相間短路事故等，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行；另一方面，廣告條幅、大型風(fēng)箏等異物具有一定的強(qiáng)度和韌性，纏繞的位置具有不確定性，因此清除比較困難，有時(shí)還不得不停電作業(yè)，不僅影響正常供電，損失供電能量，而且停電也影響了電網(wǎng)的供電可靠性。為了及時(shí)快捷地清除輸電線路上的異物，課題組研制了一種輸電線路異物清除裝置，該裝置可以通過(guò)遙控的方式在導(dǎo)線上移動(dòng)，具有機(jī)械剪切和電加熱清除異物的功能，可以清除距離桿塔較遠(yuǎn)的異物。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及原理

便攜式輸電線路異物清除裝置由行走裝置、無(wú)線視頻裝置、異物清除裝置、遙控接收裝置四大部分組成。

1.1 行走裝置

行走裝置（如圖1）由直流蝸桿減速電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)兩個(gè)掛在導(dǎo)線上的凹輪組成，直流電機(jī)則通過(guò)120 A雙向電子調(diào)速器來(lái)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)行走裝置導(dǎo)線上前進(jìn)、后退。行走電機(jī)采用微型帶渦輪蝸桿減速直流馬達(dá)，可以改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向，具備兩個(gè)特點(diǎn)：（1）渦輪蝸桿減速電機(jī)具備自鎖性。馬達(dá)在未通電的情況下，輸出軸自鎖無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）減速箱輸出軸方向與馬達(dá)軸是垂直布置，馬達(dá)體輸出軸方向相對(duì)普通減速馬達(dá)短，適應(yīng)于對(duì)安裝尺寸有該方面要求的場(chǎng)合。

1.2 無(wú)線視頻裝置

為了便于地面操作人員觀察異物情況，操作裝置靠近并清除異物，在裝置頂部安裝了無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)（圖2）。

1.3 異物清除裝置

考慮到導(dǎo)線上纏繞異物的復(fù)雜性、多樣性，設(shè)計(jì)了機(jī)械異物剪除裝置和電加熱異物清除裝置，兩套裝置的安裝接口相同、供電電壓一樣，可以根據(jù)需要隨時(shí)更換。

1.3.1 機(jī)械異物剪除裝置

機(jī)械異物剪除裝置（如圖3、圖4）由固定刀座和旋轉(zhuǎn)刀片組成，旋轉(zhuǎn)刀片由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在地面遙控控制，當(dāng)裝置靠近異物，地面操作人員通過(guò)遙控器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，切割異物。

1.3.2 電加熱異物清除裝置

電加熱異物清除裝置采用Cr15Ni60V35電阻絲，電阻絲溫度在600 ℃（即赤褐色）就能迅速的熔斷塑料袋、尼龍繩等異物，到700 ℃（暗櫻紅色）就可以熔斷棉布條，到750 ℃（櫻紅）可瞬間熔斷幾乎所有的有機(jī)材料的異物。綜合考慮電阻絲消耗功率、供電電壓與行走裝置的兼容性、鋰電池的容量等因素，最終選擇直徑1 mm的電阻絲，用16 000 mAh、11.1 V聚合物鋰電池供電、該電池可持續(xù)供電60 min，配合遙控繼電器可控制電阻絲的通電或斷電，只有當(dāng)裝置靠近異物時(shí)，才對(duì)電阻絲供電，可以有效的節(jié)約電池電量，避免電池過(guò)度放電造成損壞，延長(zhǎng)裝置的工作時(shí)間。

1.4 遙控接收裝置

考慮到整套裝置在帶電的高壓線上運(yùn)行，電磁環(huán)境比較復(fù)雜，選用了抗干擾能力較好的2.4GHz PCMS 4096制式的9通道遙控器，配合9通道接收機(jī)，能滿足控制整套異物清除裝置的控制要求，可線性控制裝置的前進(jìn)、后退，旋轉(zhuǎn)刀片的轉(zhuǎn)速，電加熱裝置的通電或斷電。

2 便攜式輸電線路異物清除裝置的使用方法

作業(yè)人員穿戴絕緣服攜帶異物清除裝置登塔，并將異物清除裝置安放到導(dǎo)地線上（注：如需清除火線上的異物，需用絕緣桿把裝置安放到導(dǎo)線上），地面人員遙控操作裝置在導(dǎo)線前進(jìn)，靠近異物，通過(guò)圖像系統(tǒng)可以觀察裝置的行走情況及前方異物的情況，遙控啟動(dòng)機(jī)械異物剪除裝置或者電加熱清除異物裝置，清除異物。清除完成后，遙控異物清除裝置后退至桿塔附近，取下裝置，作業(yè)完成。

3 結(jié)語(yǔ)

便攜式輸電線路異物清除裝置重量輕、操作簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用，能夠在帶電情況下清除導(dǎo)地線上常見(jiàn)異物，其處理異物效率較高，避免了因異物處理需要停電的情況，提高了供電可靠性，節(jié)省了登桿作業(yè)人員勞動(dòng)力，提升了作業(yè)效率，具有較好的實(shí)用價(jià)值和良好的操作性。

參考文獻(xiàn)

[1] Whitworth CC，Duller AWG，Jones DI，et al.Aerial video inspectionof overhead power lines[J].Pow er Engineering Journal，2001，15（1）：25-32.

[2] Robots repair and examine live lines in sever ondition[J].Electrical World，1989（5）：71-72.

[3] 吳功平，戴錦春，郭應(yīng)龍，等.具有自動(dòng)越障功能的高壓線巡線小車[J].水利電力機(jī)械，1999（1）：46-49.

[4] 耿欣，周延澤.巡線機(jī)器人的爬行方案設(shè)計(jì)[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2002（4）：19-21.

[5] 朱淼水，楊建剛，吳春明.自主式智能系統(tǒng)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2000.

[6] 張運(yùn)楚，梁自澤，譚民.架空電力線路巡線機(jī)器人的研究綜述[J].機(jī)器人，2004，26（5）：467-473.

[7] 王魯單，王洪光，房立金，等.一種輸電線路巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)器人，2007，29（1）：7-11，17.

[8] 肖海榮，周風(fēng)余，宋洪軍，等.110 kV 架空輸電線路巡檢機(jī)器人視頻圖像傳輸[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006（10）：184-187.

[9] 王吉岱.電力輸電線路巡線機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的研究[D].山東科技大學(xué)，2005.

[10] 李振宇.220 kV高壓輸電線路巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的研制[D].武漢大學(xué)，2005.