一種輸電線路次檔距測量裝置的研制

馬 軍

(國網甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

一種輸電線路次檔距測量裝置的研制

馬 軍

(國網甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

分析了采用傳統測繩測量輸電線路導線次檔距存在的問題，為解決其工作效率低、安全風險大及人工成本高等問題，研制了一種自動數顯測量次檔距的裝置，并介紹了該裝置的組成模塊、工作原理及應用效果，為線路施工及運檢提供了一種安全、便捷、智能的新工具。

輸電線路；次檔距；測量裝置；自動數顯

0 引言

間隔棒是安裝在架空輸電線路分裂導線上的重要金具，其作用是限制子導線之間的相對運動且保持分裂導線的幾何形狀，防止子導線發生鞭擊、扭絞而磨損。相鄰2只間隔棒的安裝距離稱之為次檔距。目前，新建輸電線路工程施工安裝、驗收或運行線路檢修更換間隔棒時，對于次檔距的測量仍采用同一相導線上2人(一前一后)拉測繩丈量的傳統方法。此方法存在耗費人力多、測量誤差大、測繩易磨損、工作效率低等缺點，而且在跨越電力線的情況下還容易造成人員觸電事故(測繩繩圈控制不好)。因此，急需研制一種能夠自動數顯距離、輕便快速、精確連續地在超、特高壓輸電線路上測量次檔距的新型工具，以消除使用測繩的弊端。

1 輸電線路次檔距測量裝置研制

1.1 研制內容

(1)?研究測量方式。擬將測量裝置懸掛在導線上行走，即可準確地測得距離。

(2)?研制測量控制系統，并使其具備以下功能。

①?可輸入正確次檔距數值，并存儲實測次檔距數值。

②?具有開始計數、到位報警和數顯功能，能夠隨時查看已通過的距離。

(3)?研制測量行進器。該行進器應適用于超、特高壓不同導線和不同間隔棒型式，并具備輕巧、便于使用的特點。

1.2 測量裝置的工作原理

測量裝置的工作原理為：通過測距盤的滾動產生脈沖信號，微處理器對脈沖信號進行檢測，根據脈沖和實際距離的數學關系計算測距盤移動距離。研制該裝置的技術要點是使其具有高壓保護、抗強電磁干擾、信號分析與特征值提取功能以及精巧良好的機械結構。

具體的距離測量方法為：在固定的距離內，計取轉速傳感器產生的脈沖個數，計算得出實際距離。假定脈沖發生器單位長度輸出p個脈沖，所計取的脈沖個數為m，就可算出實際距離L=m/p。

1.3 測量裝置的組成

1.3.1 ??測量行進器

測量行進器主要由大小2個絕緣滑輪組成(測距盤安裝在大滑輪內，與大滑輪同軸)，其中小滑輪帶彈簧。測量時，先扳開小滑輪，再把導線卡在大小滑輪輪槽內，測量行進器行走即可進行測量。測量裝置外形及室內模擬測量如圖1所示。

圖1 測距裝置外形及室內模擬測量

1.3.2 ??測控系統

測控系統軟件設計采用C語言編程，開發環境為Keil51-8.08。軟件采用各功能模塊結構化編程，便于日后升級和維護。測控系統總體結構如圖2所示。

圖2 測控系統總體結構

(1)?微處理器(CPU)采用C8051F340單片機。該單片機的優點在于數據處理速度快、程序存儲空間大、自帶RAM充足、I/O口的資源較為豐富。其技術指標完全可以滿足本系統的設計需要，具體技術指標如表1所示。

表1 微處理器單元接口電路參數

(2)?系統初始化模塊。該模塊的功能是完成單片機的初始化配置(定時器、波特率、中斷、I/O口設置、系統時鐘)、硬件初始狀態、外圍芯片的初始配置。

(3)?鍵盤模塊。該模塊的功能是完成外部按鍵的操作功能，鍵盤用于設定到位距離、數據清零等功能。鍵盤讀取采用端口掃描的方式。

(4)?液晶顯示模塊。該模塊的功能是實時顯示行進距離以及參數設置等信息。

(5)?脈沖計數測量模塊。該模塊的功能是當脈沖信號產生時，檢測脈沖信號并且根據脈沖信號的數量計算出行進距離。

(6)?系統容錯模塊。該模塊的功能是對系統運行出現異常(如用戶的誤操作)時的相關處理。

1.3.3 ??測控電路

測控電路包括信號整形放大電路、抗干擾保護電路、脈沖計數電路、鍵盤接口電路、顯示單元電路。

(1)?脈沖信號整形放大電路。測距盤將距離轉化成電脈沖信號，該信號經過LM324集成運放整形驅動，送到單片機進行脈沖計數，從而測出測距盤轉動的距離。

(2)?抗干擾保護電路。由于現場使用環境中各種干擾源較多，為提高系統的可靠性，對所有信號采用隔離方式傳輸。在硬件線路設計中所用到的芯片和元件盡量采用貼片元件。為防止程序運行受到干擾造成死機，在硬件線路中采用看門狗電路。同時，為了防止信號傳輸中受到干擾，在用于信號傳輸的導線中增加磁珠，在信號輸入端并接瞬態二極管防止尖脈沖對系統的沖擊。

(3)?其他外圍電路不一一介紹。

2 輸電線路次檔距測量裝置的技術指標

研制的輸電線路次檔距測量裝置具有以下技術特點：

(1)?不停電在線檢測；

(2)?無源檢測、無源LCD顯示；

(3)?功能全，操作簡單；

(4)?可預先設定工作模式；

(5)?到位語音提示；

(6)?可人工設定到位距離；

(7)?可適用于超、特高壓不同導線、間隔棒型式，并具有輕巧、便于使用等特點。

裝置技術指標如表2所示。

表2 測量裝置技術指標

3 輸電線路次檔距測量裝置功能設置

3.1 工作狀態設置

(1)?關機狀態：4位LED完全熄滅。

(2)?省電狀態：右下角有亮點。按任意鍵一次，進入顯示狀態。

(3)?顯示狀態：有數字顯示，但沒有數字閃動。顯示狀態下顯示裝置在導線上的移動距離(開機時和設置完成時除外)，距離單位為m。在該狀態下按壓右鍵清除顯示的移動距離，重新計數。

(4)?設置狀態：有數字顯示，且有數字閃動。

3.2 提示距離設置

當裝置在導線上移動的距離達到提示距離時，蜂鳴器鳴響3聲。在顯示狀態下，按壓左鍵1次(按下、松開)，進入設置狀態。LED第1位閃爍，重復按壓右鍵，第1位循環加1，直至達到第1位的設置數字。繼續按壓左鍵1次，LED第2位閃爍，重復按壓右鍵，第2位循環加1，直至達到第2位的設置數字。重復操作直至完成4位數設置。當設置好第4位時，按壓左鍵退出提示距離設置，設置完成。提示距離設置完成后自動存儲，且具有掉電保持特性。設置后裝置進入省電狀態，提示距離不被更改。每次開機時顯示提示距離。

3.3 計數修正參數設置

設置裝置移動距離和計數的關系。如計數為508，設置移動距離為1?m，計數修正參數設置為508。在顯示狀態下，同時按壓左鍵和右鍵1次，進入設置狀態。4位數設置步驟同提示距離設置。當設置好第4位時，按壓左鍵退出計數修正參數設置，設置完成。計數修正參數設置完自動存儲，且具有掉電保持特性。

4 輸電線路次檔距測量裝置實際應用

2014年12月，將輸電線路次檔距測量裝置應用于某±800?kV和330?kV線路上，實際應用表明其測試過程簡單方便，結果準確，使用效果良好。

任意選取檔距為224?m的某檔，先后用測繩和輸電線路次檔距測量裝置分別實測導線次檔距，經對比發現次檔距測量裝置有以下優點：

(1)?徹底排除了跨越電力線的情況下，使用測繩易造成人身觸電事故的安全隱患；

(2)?減少次檔距測量作業人數；

(3)?進一步提高測量精度；

(4)?提高作業效率。

測試結果對比情況詳如表3所示。由表3可見該裝置測量誤差值明顯小于測繩。

表3 測繩、測量裝置實測值與誤差值統計 m

5 結束語

(1)?輸電線路次檔距測量裝置可長期重復使用，操作便捷，只需1名作業人員即可完成次檔距測量，大大降低了勞動強度和人工成本，加之裝置價格低、性能可靠，經濟效益顯著。

(2)?在跨越電力線的情況下，使用次檔距測量裝置徹底杜絕了使用測繩可能發生的人員觸電事故，確保了作業安全。

(3)?裝置能夠自動數顯安裝距離、到位前語音提示，測量精度較高，可有效避免用測繩測量次檔距導致間隔棒安裝距離超差引起的子導線鞭擊磨損或導線舞動、微風振動等不良后果。

(4)?裝置通過間隔棒時大小滑輪間距自然張大，通過后在彈簧力作用下2滑輪自動收緊再次卡緊導線，因此裝置通過間隔棒時無需拆裝，可直接通過。在大檔距檔測量時，當臨近桿塔時測量裝置會因“爬坡”或“下坡”而處于傾斜狀態，但由于小滑輪彈簧力的持續作用，裝置不會發生滑動，從而保證了測量數據準確無誤。

(5)?不論是新建工程施工安裝、驗收，還是運行線路停電或帶電檢修，測量次檔距的工作頻次均很高，本裝置可成為測繩的優秀升級替代品，具有實用推廣價值。

1?孫德新，成國苗．考慮高差影響的次檔距線長積分法[J].??電力建設，2009，30(11)：39-41.

2016-10-20。

馬??軍(1977—)，男，高級工程師，主要從事超、特高壓輸電線路運檢與帶電作業技術工作，email：majunwuwei@126.com。