摘 要：在输变配电设备检修中装设接地线是保证安全的必要技术措施，通常人工拆装接地线不仅存在登高作业高坠及触电高风险，并且复杂网络中人工装设接地线操作比较困难。近几年来全国范围内作业人工装设接地线，由于未按规定使用安全工器具及个人防护用品，从而导致高处坠落及触电人身死亡事故的经常发生。本文结合多年来现场作业实际工作经验，提出了利用无人机遥控装拆按地线的解决方法，以避免操作人员高坠、人身触电伤亡事故的发生，减轻作业人员体力消耗，提升工作效率进行研究分析。
关键词：无人机；遥控操作； 装拆接地线；电动装置；太阳能充电。
0.概述
利用无人机遥控装拆接地线的一种电动装置，本电动装置包括箱体、锁扣式夹持件、无人机连接台，箱体上设有锁扣式夹持件和无人机连接台，锁扣式夹持件和无人机连接台并列设置，锁扣式夹持件上设有接地线连接双孔，箱体内还设有锁扣电动开闭装置，锁扣电动开闭装置与锁扣式夹持件连接。电力作业人员使用该装置进行接地线装拆过程中均使用无人机配合遥控操作，全程不需要电力作业人员进行登高作业，防止高坠及人身触电、人身伤亡事故的发生；电力作业人员能远程遥控操作将锁扣式夹持件旋紧或松开，能提升工作效率；电池采用太阳能在线充电保证电量充足，保证接地线拆装工作能即时进行。
1.研究背景
在输变配电网中进行设备检修，装设接地线是保证安全必不可少的的技术措施，在电力系统网络及涉电行业中，从事输配电线路及设备检修、改造、缺陷隐患处理、检测试验作业或停复电操作，一直以来都是人工拆装接地线，通常人工装拆不仅存在登高作业高坠及触电的高风险，而且随着输变配电网络规模的不断扩大而复杂化，人工装设接地线操作难度不断增大，近几年来全国范围内高处坠落和触电事故频发。由于未按规定使用安全工器具及个人防护用品进行装设接地线而导致的人身死亡事故时有发生。
1）根据国家能源局统计：全国2019年发生电力行业人身伤亡事故38起、死亡43人，事故起数同比减少1起，降幅3%；死亡人数增加3人，增幅8%，其中，电力生产人身伤亡事故29起，死亡32人，事故起数同比增加8起，增幅38%；死亡人数同比增加10人，增幅45%；电力建设人身伤亡事故9起，死亡11人，事故起数同比减少9起，降幅50%；死亡人数同比减少7人，降幅39%。全国2019年电力行业企业发生人身伤亡事故31起，占全国电力人身伤亡事故起数的82%。还有在2019年，由于行业作业操作过程中人的不安全行为造成25起事故死亡24人，物的不安全状态造成7起事故死亡13人，环境气象因素差造成6起事故死亡6人； 而人的不安全行为造成事故多发，占到事故总起数66%，死亡人数占到总死亡人数的56%。
2）人工装设接地线操作较为困难，因为电压等级越高，需要的绝缘杆就越长，接地短路线越重，人工进行悬挂和取下过程中臂力难以支撑，极容易滑落倾倒砸伤人员及设备。为了减轻电力作业人员体力消耗，保障电力作业人员安全，部分电力机构采用升高装置减轻人工攀爬的困难，但升高装置或者作业车升高距离有限，较高的地方就无法作业，并且升高装置对装拆地点、环境要求高，高山险路则无法到达。因此设计一种能辅助电力作业人员进行接地线工作的设备尤为重要。除了需要考虑如何减轻电力作业人员拆装接地线过程的体力消耗、保证电力作业人员的人身安全之外，还需要考虑如何将接地线装拆工作高效地完成。
2.设计原理
1）利用无人机遥控装拆接地线的一种电动装置，装置包括箱体，该箱体上设有锁扣式夹持件和无人机连接台，锁扣式夹持件和无人机连接台并列设置，锁扣式夹持件上设有接地线连接双孔，箱体内还设有锁扣电动开闭装置。锁扣电动开闭装置与锁扣式夹持件连接。效果是：挂钩用于将箱体悬挂在导线上，通过锁扣电动开闭装置直接旋转螺杆调整活动扣圈和挂钩之间的空间达到开闭锁扣式夹持件的作用。
2）无人机通过无人机连接台与箱体连接在一起，接地线通过接地线连接双孔固定在锁扣式夹持件上，然后控制无人机起飞拉动箱体上升，无人机上升并调整位置后通过锁扣式夹持件将箱体悬挂在需要接地的导线上后，无人机脱离箱体即完成接地线操作；同理进行拆卸的时候，先将无人机与箱体连接，然后打开锁扣式夹持件将导线与箱体脱离，然后通过无人机将箱体运走即完成接地线拆卸过程；通过无人机辅助电力作业人员进行接地线的拆装，不仅能规避电力作业人员坠落和触电的危险，而且能极大地提升接地线的安全性、高效性，并且使用无人机后，能减轻人工利于控制工作成本。
3）锁扣电动开闭装置包括依次电连接的充电适配器、蓄电池、电机控制器和直流电机，充电适配器、蓄电池、电机控制器和直流电机均固定设置在箱体内部，直流电机的转轴与旋转螺杆同轴固定设置。效果是：控制电机运转方向调整螺杆旋转方向，达到开闭锁扣式夹持件的效果。锁扣电动开闭装置还包括数控充电模块和太阳能电池板，数控充电模块安装在箱体内部，太阳能电池板安装在箱体侧面的外壁上，数控充电模块和太阳能电池板均与蓄电池电连接。该方案的效果是：太阳能充电方式的设置能保证锁蓄电池一直处于有电状态，以保证锁扣电动开闭装置能即时运转。
4）电机控制器为无线遥控直流电机控制器，与电机控制器对应有遥控器，遥控器上设有旋紧按钮、旋松按钮、停止按钮、加速按钮、减速按钮、预留按钮。该方案效果是通过远程遥控控制能能免除人工攀爬过程，提升工作效率。作为优选方案，挂钩与箱体连接处还设有绝缘垫圈。效果是：将箱体与导线隔离开，保证箱体内电力设备和电路安全。
3.具体实施方式
1）结合附图对本实用新型作进一步的详细说明：如附图1所示，一种利用无人机遥控装拆接地线的电动装置，包括箱体1，该箱体1上设有锁扣式夹持件和无人机连接台2，锁扣式夹持件和无人机连接台2并列设置，锁扣式夹持件上设有接地线连接双孔3，箱体1内还设有锁扣电动开闭装置，锁扣电动开闭装置与锁扣式夹持件连接。锁扣式夹持件包括挂钩4，挂钩4下端固定在箱体1上，挂钩4与箱体1连接处还设有绝缘垫圈14，挂钩4下部设有接地线连接双孔3；箱体1上还设有旋转螺杆5，该旋转螺杆5上设有活动扣圈6，活动扣圈6与挂钩4的开口相对设置，活动扣圈6与挂钩4形成锁扣式夹持件；旋转螺杆5下端穿入箱体1内与锁扣电动开闭装置连接。
2）在具体实施时，如附图2所示，锁扣电动开闭装置包括依次电连接的充电适配器10、蓄电池9、电机控制器8和直流电机7，充电适配器10、蓄电池9、电机控制器8和直流电机7均固定设置在箱体1内部，直流电机7的转轴与旋转螺杆5同轴固定设置。锁扣电动开闭装置还包括数控充电模块11和太阳能电池板12，数控充电模块11安装在箱体1内部，太阳能电池板12安装在箱体1侧面的外壁上，数控充电模块11和太阳能电池板12均与蓄电池9电连接，充电适配器10，与数控充电模块11电连接，用于太阳能电池板12对蓄电池9的稳恒充电。
3）电机控制器8为无线遥控直流电机控制器，与电机控制器8对应有遥控器13。如附图3所示，遥控器13上设有旋紧按钮a、旋松按钮b、停止按钮c、加速按钮d、减速按钮e、预留按钮f。
图1 结构示意图图 2 内部结构示意图 图3 遥控器结构示意图
4.存在困难思考与解决
4.1. 利用无人机遥控装拆接地线，无人机操作是否保证有良好的可靠性和安全性？
1）无人机生产出来要进行一些列的可靠性测试。一般是按照国家基础标准做，如高低温测试、跌落测试、GPS搜星测试、振动测试、按键测试、线路弯折测试等。
2）无人机整体应该是比较安全的，但是否安全首先取决于无人机的品牌，还取决于无人机操控手技能业务、应急预案、现场环境状态、操手心理素质。
3）例云南电网公司要求无人机巡检作业人员应具有 2 年以上变电运行维护工作经验，能全面了解航空、气象、地理相关知识，经厂家培训取得无人机飞行与相应设备操控合格证，且具有“三种人”相应工作资格。那么采用无人机遥控装拆接地线的电动装置的操控专业人员必须保持上术要求同等的取证资格。
4.2. 输配电线路是否受无人机自身产生的风力影响？
根据国标《66kV及以下架空电力线路设计规范》规定，最大设计风速应采用当地空旷平坦地面上离地10m高，统计所得的30年一遇10min平均最大风速；当无可靠资料时，最大设计风速不应低于23．5m/s，并应符合下列规定：
1）高海拔山区架空电力线路的最大设计风速，应根据当地气象资料确定；当无可靠资料时，最大设计风速可按附近平地风速增加10％，且不应低于25m/s。
2）架空电力线路位于河岸、湖岸、山峰以及山谷口等容易产生强风的地带时，其最大基本风速应较附近一般地区适当增大；对易覆冰、风口、高差大的地段，宜缩短耐张段长度，杆塔使用条件应适当留有裕度。
3）架空电力线路通过市区或森林等地区时，两侧屏蔽物的平均高度大于杆塔高度的2/3，其最大设计风速宜比当地最大设计风速减少20％。
4）电力线路设计规范要求抗风力等级至少在23．5m/s以上，相当于耐风力等级至少在9级风以上。所以并不用担心无人机对装设及周围导线的风力影响。
4.3. 无人机载重与操控挂接地线问题
例如采用小型无人机，型号ZD850六轴无人机，可航拍，额外最大载重6kg，最大抗风6级，航拍版自身重3300g。无人机可以载重单接地线与接地头重量。三相短路接地线接地端导线尾端短接，距离较短，如何解决三相装设接地线的操作问题，在无人机对接装置上设计可采用三相分相式三叉对接口，一次提拉升空进行分相悬挂，但必须重新设计容易挂接的夹子，解决好无人机起吊过程中的重心问题。
5.结论
利用无人机遥控装拆接地线的一种电动装置，在进行接地线装拆过程中均使用无人机遥控配合操作，全程不需要电力作业人员进行登高作业，防止高坠及人身触电、人身伤亡事故的发生；电力作业人员能远程遥控操作将锁扣式夹持件旋紧或松开，能提升工作效率；电池采用太阳能在线充电保证电量充足，保证接地线拆装工作能即时进行；进行利用无人机遥控装拆接地线的一种电动装置的研制，能进一步夯实输配电线路作业的生产安全基础。
参考文献：1 .国家能源局 2019年12月事故通报及年度事故分析报告；2. 闻彰叶 HU2020509CQ 一种利用无人机遥控装拆接地线的电动装置专利申报文件；云南电网有限责任公司变电站周边无人机巡检规范； GB50061-2010 66KV及以下架空电力线路设计规范。
作者简介：闻彰叶、女、1989年5月，专科、电气工程及自动化，助理程师、技师，从事变电运行管理工作。