多功能電動高壓絕緣操作桿的研制和應(yīng)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(zhí)行110 kV以下驗(yàn)電、切換接地線轉(zhuǎn)接頭，可執(zhí)行接地等用途，此絕緣桿可無須人力進(jìn)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(qiáng)度和減少攜帶桿體的數(shù)量的種類，避免由于操作員工作長度預(yù)估失誤出現(xiàn)安全隱患，提升整個(gè)工作系統(tǒng)的工作效率及安全。

關(guān)鍵詞：多功能;高絕緣;電動絕緣操作桿

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 高壓絕緣操作桿使用背景以及該研究的優(yōu)點(diǎn)

高壓絕緣操作桿規(guī)范應(yīng)用在架空輸電線路、變電站和電廠維護(hù)作業(yè)中，驗(yàn)電或接地過程需依據(jù)驗(yàn)電等級和實(shí)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(shí)際維護(hù)作業(yè)中需攜帶不同等級、不同用途的高壓絕緣操作桿，導(dǎo)致維護(hù)作業(yè)存在設(shè)備多、占空間、難搬運(yùn)、耗時(shí)間、操作員工作強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)。

具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（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(yàn)電器和接地頭?？商岣邉趧有剩档凸ぷ鲝?qiáng)度和減少人工需求。

（2）該桿采用高絕緣材質(zhì)且每節(jié)桿體無任何導(dǎo)電連接，保證桿體絕緣安全。

（3）該桿采用下大上小的筍型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由下至上逐步伸縮，將整體重心調(diào)整至下節(jié)主桿上，使操作過程中不會因?yàn)槟┒酥匚飳?dǎo)致操作費(fèi)力情況提高操作穩(wěn)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(dǎo)致桿體長度不符合安全規(guī)格的情況。

（5）該桿采用快速連接結(jié)構(gòu)，保證桿體與驗(yàn)電器、接地線的快速安全可靠連接。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理研究

2.1 結(jié)構(gòu)研究

多功能電動高壓絕緣操作桿由絕緣橡膠套、驗(yàn)電等級識別模塊、內(nèi)螺旋絕緣桿、絕緣控制主桿，螺旋伸縮機(jī)構(gòu)以及堵轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，每節(jié)桿體獨(dú)立扭轉(zhuǎn)伸縮，使用單獨(dú)動力驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。每節(jié)桿體由電機(jī)帶動外螺旋轉(zhuǎn)子和上一節(jié)內(nèi)螺旋桿校核旋轉(zhuǎn)伸縮，在上一節(jié)桿和此節(jié)桿末端設(shè)計(jì)卡槽堵轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，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(jié)桿體伸縮和讀取每一節(jié)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(bào)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(fā)信息控制每一節(jié)桿的伸縮。當(dāng)按伸長鍵時(shí)主桿發(fā)送第一節(jié)的伸長命令，同時(shí)接收實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)，第一節(jié)伸至最大長度時(shí)發(fā)送最長長度命令至主機(jī)和發(fā)送第二節(jié)伸長命令，主機(jī)將接收實(shí)時(shí)回傳的伸長數(shù)據(jù)，以此類推，其余節(jié)桿通過相同方式被主桿監(jiān)控。當(dāng)按伸縮鍵時(shí)主桿的控制和伸長鍵類似，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)主桿發(fā)送所有節(jié)段桿暫停伸縮命令桿體之間無任何金屬導(dǎo)電材料，每節(jié)桿體供電和控制使用無線連接。每節(jié)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(jié)通信不沖突且擁有獨(dú)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(gè)桿的控制系統(tǒng)，通過無線通信模塊控制桿的伸縮動作和桿的長度微調(diào)、監(jiān)控顯示桿的長度信息、長度警告、電量監(jiān)控警示都由其統(tǒng)籌。

動力模塊接收主控模塊的指令，進(jìn)行動作并反饋動作后的信息給主控模塊。包括堵轉(zhuǎn)時(shí)的自我保護(hù)及電量監(jiān)測時(shí)低電量保護(hù)，同時(shí)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(shí)，自動激活，將模塊的電壓等級等信息發(fā)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(jī)完成，檢測實(shí)時(shí)無線模塊發(fā)送得到的信號、判斷控制方案和計(jì)算伸縮長度、完成顯示以及提示和報(bào)警。

2.4 軟件配置

2.4.1 軟件說明

當(dāng)識別模塊接觸到特定識別碼時(shí)，識別模塊將主動向主控制模塊發(fā)送相關(guān)信息，由主控制模塊向從控制模塊發(fā)送伸縮的信息，然后從控制模塊控制電機(jī)伸縮到相應(yīng)的長度。按向上的按鈕，主控制模塊實(shí)時(shí)的向從控制模塊發(fā)送伸長的指令，直到行程最長點(diǎn);按向下的按鈕，主控制模塊實(shí)時(shí)的向從控制模塊發(fā)送縮短的指令，直到行程最短點(diǎn)。

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(shí)時(shí)控制接收各節(jié)桿體的無線傳輸數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令。

2.4.3 關(guān)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(shí)例演示

按任意鍵開機(jī)顯示當(dāng)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(dāng)長度不合理且在伸縮過程中桿體將報(bào)警提示不可使用驗(yàn)電和接地用途。

在長度合理范圍內(nèi)可長按上鍵或下鍵進(jìn)行長度微調(diào)，使用結(jié)束后可按下鍵進(jìn)行一鍵伸縮。

3 結(jié)語

通過實(shí)際驗(yàn)證，該桿可和多種工具配合進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)程微調(diào)。為在輸電線路中的驗(yàn)電和接地帶來極大的便利性。

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