输电线路带电遥控自动化检修装置研究与应用

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年48卷6期   作者:刘山
[导读] 目前线路带电作业,主要依靠具有带电作业资质的熟练人员完成
        摘要:目前线路带电作业,主要依靠具有带电作业资质的熟练人员完成,而随着电网规模的不断扩大,输电线路带电作业检修压力逐渐增大,加上对电网可靠性的要求越来越高,提高输电线路带电作业工作效率成为输电线路的迫切需求。鉴于此,本文对输电线路带电遥控自动化检修装置研究与应用进行分析,以供参考。
        关键词:输电线路;带电遥控;自动化检修装置
1输电线路自动化检修装置理论和实践依据
        (1)面对地线作业机器人;(2)面对导线作业机器人。后者的主要任务包括了紧固螺栓、修补导线以及复位防震锤等。本文设定的作业对象为220kV耐张杆塔上压缩型耐张线夹螺栓以及单分裂导线上单联悬垂绝缘子串,同时展开双作业任务:紧固耐张线夹螺栓,人工辅助更换单片绝缘子。借助球头挂环,在杆塔横担之上悬挂悬垂绝缘子串的上端,其中间主要由许多绝缘子进行串联,而其下端则利用W销联接于碗头挂板,如图1(a)所示。压缩型耐张线夹由管体、引流板、引流线夹以及连接引流板引流线夹的外六角螺栓组成,耐张线夹两端分别与导线、跳线连接,如图1(b)所示。
       
2输电线路带电作业的影响分析
        2.1电流对人体的影响
        输电线路带电作业中,其电流会严重影响人体。具体来说,在这一过程当中会产生两种电流,一种是暂态电击所产生的电流,工作人员处于低电位在接触地绝缘导体的时候,会导致所储存的电荷被释放形成暂态电击,导体放电量越大,那么对于人体所造成的伤害也就越大。另一种是稳电击所产生的电流,电流伤害程度是由电击伤害大小所决定的,在发生稳电击的情况下,电流一旦超出人体感知范围,将会严重威胁到工作人员的生命安全。
        2.2强电场对人体的影响
        在输电线路带线运行的过程当中,往往会产生工频电场,电压等级越高,工频电场强度也就越高,两者之间是成正比存在的,但是需要指出的是,与导线距离是成反比关系的。工作人员在输电线路带电作业的过程当中,距离导线更近,那么也就具备更高的危险性,在这一过程当中如果没有做好防护工作,极易出现不良反应,严重的会出现意外。
3输电线路自动化检修装置结构
        3.1移动平台
        机器人的关键载体便是移动平台,其主要的组成机构包含了夹爪、机体、行走轮机构以及机械臂等。在实际工作过程中,机体之上将固定两条机械臂,其上端经由夹爪支架对等电位轮、行走轮机构以及夹爪等进行固接。与此同时,行走轮机构内部的行走轮将由电机带动进行转动,并且驱使机器人沿当前的导线进行移动。除此之外,夹爪支架内的电机丝杆在转动过程中,将对夹爪进行驱动,使其将导线夹紧,从而确保机器人在移动的时候不会与导线脱离。
        3.2母线螺栓固定末端和螺栓拧紧末端
        为了防止螺钉连接过程中由于螺钉头与母线一起旋转而无法吸引母线。因此,电动机器人设计为使用一个具有两个操作的手臂:一个机器人手臂在末端使用固定螺栓,另一个机器人手臂在末端使用螺母,另一个机器人手臂在工作末端使用相同形状的内六角螺丝刀,以便机器人的工作臂相对于六角螺栓调整终端位置,从而使末端机构相对于外六角螺栓进行调整,以便在操作结束时完成套管与螺母的精确连接,从而需要旋转自由度,从而使平整套筒相对于螺母进行微调
        3.3防振锤更换作业控制方法
        机器人运动关节一般可以分为移动关节与旋转关节两大类。作业时其机械臂的运动状态包括横移、伸缩、旋转及纵移运动,各运动形式与方向不统一,影响了作业臂的控制建模与分析。以各关节为坐标原点,以机械臂横移关节前移方向为X轴正向、伸缩关节伸长方向为Y轴正向、纵移关节内移方向为Z轴正向分别建立机械臂各关节的空间坐标系,如图2所示。
       
    
        3.4远程管理主机控制系统
        远程管理主机控制系统由电源系统、控制系统及通信系统组成。其中,电源系统给远程管理主机的控制系统、通信系统、显示器等部件供电,控制系统主要进行电源监控,接收、发送、显示与处理机器人信息并制定相应控制方案,通信系统负责指令、图像的无线收发。远程管理主机是机器人的现场指挥中心,所有的现场控制指令都是通过远程管理主机发出,其结构如图3所示。
       

        3.5拆除引流线末端
        母线螺栓紧固工作过程:首先,将作业机器人吊装上线,机器人的两行走轮挂在导线上后,通过驱动旋转电机,使机器人沿着导线行驶,并将两机械手旋转至工作位置;根据摄像头观察到图像,确定机器人拧螺栓的初始位置,安装螺栓固定末端的机械手旋转关节2向前旋转,通过摄像头反映的图像对其旋转及伸缩关节进行微调,使螺栓固定装置的内六角套筒与螺栓头同轴心,随后纵向关节1向前移动靠近螺栓头直至将螺栓头压住,限制其转动;装备螺栓拧紧末端的机械手旋转关节向前旋转,观察摄像头图像,对其进行横移旋转及伸缩微调,使螺栓拧紧末端的内六角套筒与螺母同心,随之移动纵向关节1靠近螺母,直至将螺母完全套住,拧螺母装置电机旋转,进行螺母拧紧。内六角套筒根据实际需求设计成适应不同螺栓或螺母大小,同时使用套筒结构可以避免螺栓或螺母卸载下来后掉到地上。
       
结束语
        输电线路带电作业主要是为了检测输电线路的运行状况,确保区域供电稳定。输电线路属于高压输电系统,带电作业危险系数较高,要想避免安全事故的发生就必须要重视起安全防护工作。
参考文献
[1]苏启奖,黄炎,钟力强,麦晓明,聂铭.输电线路螺栓紧固带电作业机器人及自提升上线装置的研究与应用[J].广东电力,2019,32(09):115-123.
[2]高文翔.输电线路带电作业机器人的电磁分析与防护设计[D].长沙理工大学,2018.
[3]曾瑶韵.输电线路带电作业机器人视觉检测算法的研究[D].长沙理工大学,2018.
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