多功能電動高壓絕緣操作桿的研制和應用

魏燕婷 李建 陳鴻斌 黃聿銘

摘? 要：該研究為解決目前高壓操作桿因不同用途不同桿和操作需人工拼接或者伸縮等不便利性，研究一種多功能電動高壓絕緣操作桿以滿足一桿多用、操作便利為目的，可執行110 kV以下驗電、切換接地線轉接頭，可執行接地等用途，此絕緣桿可無須人力進行伸縮，只需按鍵控制伸縮或者智能判斷桿使用類型，智能自動伸縮至安全合理長度，以此來減輕操作員工作強度和減少攜帶桿體的數量的種類，避免由于操作員工作長度預估失誤出現安全隱患，提升整個工作系統的工作效率及安全。

關鍵詞：多功能;高絕緣;電動絕緣操作桿

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 高壓絕緣操作桿使用背景以及該研究的優點

高壓絕緣操作桿規范應用在架空輸電線路、變電站和電廠維護作業中，驗電或接地過程需依據驗電等級和實際操作距離的需求，選擇多根單桿連接或者使用手動伸縮絕緣桿。在實際維護作業中需攜帶不同等級、不同用途的高壓絕緣操作桿，導致維護作業存在設備多、占空間、難搬運、耗時間、操作員工作強度大及失誤率高等不足，該文介紹了一種多功能絕緣操作桿，該操作桿不僅一桿多用，而且操作簡單合理等優點。

具有如下優點。

（1）該多功能電動高壓絕緣操作桿集成35 kV以下電壓等級驗電器和接地頭。可提高勞動效率，降低工作強度和減少人工需求。

（2）該桿采用高絕緣材質且每節桿體無任何導電連接，保證桿體絕緣安全。

（3）該桿采用下大上小的筍型結構設計。由下至上逐步伸縮，將整體重心調整至下節主桿上，使操作過程中不會因為末端重物導致操作費力情況提高操作穩定性。

（4）該桿在操作過程中可智能識別電壓等級（220V/10 kV/35kV）或者接地線使用的用途，智能判斷桿體伸縮長度和長度合理性。以避免因在操作過程中電壓等級的誤判導致桿體長度不符合安全規格的情況。

（5）該桿采用快速連接結構，保證桿體與驗電器、接地線的快速安全可靠連接。

2 結構設計和工作原理研究

2.1 結構研究

多功能電動高壓絕緣操作桿由絕緣橡膠套、驗電等級識別模塊、內螺旋絕緣桿、絕緣控制主桿，螺旋伸縮機構以及堵轉機構組成，每節桿體獨立扭轉伸縮，使用單獨動力驅動結構設計。每節桿體由電機帶動外螺旋轉子和上一節內螺旋桿校核旋轉伸縮，在上一節桿和此節桿末端設計卡槽堵轉結構，如圖1所示。

2.2 工作原理研究

多功能電動高壓絕緣操作桿由主桿無線通信控制每一節桿體伸縮和讀取每一節桿體伸縮長度信息，以及讀取末端識別模塊識別到的用途信息，顯示桿體長度和智能判斷伸縮長度以及提示報警長度合理性判斷。

控制模塊在主桿上，主桿通過無線信號收發信息控制每一節桿的伸縮。當按伸長鍵時主桿發送第一節的伸長命令，同時接收實時回傳的數據，第一節伸至最大長度時發送最長長度命令至主機和發送第二節伸長命令，主機將接收實時回傳的伸長數據，以此類推，其余節桿通過相同方式被主桿監控。當按伸縮鍵時主桿的控制和伸長鍵類似，當按下暫停鍵時主桿發送所有節段桿暫停伸縮命令桿體之間無任何金屬導電材料，每節桿體供電和控制使用無線連接。每節桿體控制以及長度信息均采用無線通信方式與主桿通信，每節通信不沖突且擁有獨立ID編碼和控制方式。

2.3 硬件配置

2.3.1 主控制模塊、動力模塊、末端識別模塊

主控模塊是整個桿的控制系統，通過無線通信模塊控制桿的伸縮動作和桿的長度微調、監控顯示桿的長度信息、長度警告、電量監控警示都由其統籌。

動力模塊接收主控模塊的指令，進行動作并反饋動作后的信息給主控模塊。包括堵轉時的自我保護及電量監測時低電量保護，同時這些信息也都會反饋到主控模塊。

末端識別模塊在插入桿上時，自動激活，將模塊的電壓等級等信息發送給主控模塊。

2.3.2 原理圖

主桿硬件原理圖如圖2所示，其中核心控制由SMT的8位單片機完成，檢測實時無線模塊發送得到的信號、判斷控制方案和計算伸縮長度、完成顯示以及提示和報警。

2.4 軟件配置

2.4.1 軟件說明

當識別模塊接觸到特定識別碼時，識別模塊將主動向主控制模塊發送相關信息，由主控制模塊向從控制模塊發送伸縮的信息，然后從控制模塊控制電機伸縮到相應的長度。按向上的按鈕，主控制模塊實時的向從控制模塊發送伸長的指令，直到行程最長點;按向下的按鈕，主控制模塊實時的向從控制模塊發送縮短的指令，直到行程最短點。

2.4.2 軟件流程圖

該主要軟件部分如圖3所示，這是主桿核心軟件流程圖：實時控制接收各節桿體的無線傳輸數據和發送控制命令。

2.4.3 關鍵程序部分

2.5 工作界面

2.5.1 操作界面

如圖4所示，控制界面位于主桿上（手握的位置上），以方便控制和查看顯示的伸縮長度。

2.5.2 實例演示

按任意鍵開機顯示當前長度，桿體末端組裝用途模塊，按上鍵或下鍵伸縮合理長度，即可使用。當長度不合理且在伸縮過程中桿體將報警提示不可使用驗電和接地用途。

在長度合理范圍內可長按上鍵或下鍵進行長度微調，使用結束后可按下鍵進行一鍵伸縮。

3 結語

通過實際驗證，該桿可和多種工具配合進行遠距離絕緣操作，在操作過程中和提供組裝用途智能識別伸縮需要的安全長度，以及可人工通過主桿上的按鍵進行遠程微調。為在輸電線路中的驗電和接地帶來極大的便利性。

參考文獻

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