一種輸電線路次檔距測量裝置的研制

馬 軍

(國網(wǎng)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(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

分析了采用傳統(tǒng)測繩測量輸電線路導(dǎo)線次檔距存在的問題，為解決其工作效率低、安全風(fēng)險大及人工成本高等問題，研制了一種自動數(shù)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(yīng)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(shù)顯

0 引言

間隔棒是安裝在架空輸電線路分裂導(dǎo)線上的重要金具，其作用是限制子導(dǎo)線之間的相對運動且保持分裂導(dǎo)線的幾何形狀，防止子導(dǎo)線發(fā)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(dǎo)線上2人(一前一后)拉測繩丈量的傳統(tǒng)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(shù)顯距離、輕便快速、精確連續(xù)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(nèi)容

(1)?研究測量方式。擬將測量裝置懸掛在導(dǎo)線上行走，即可準確地測得距離。

(2)?研制測量控制系統(tǒng)，并使其具備以下功能。

①?可輸入正確次檔距數(shù)值，并存儲實測次檔距數(shù)值。

②?具有開始計數(shù)、到位報警和數(shù)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(yīng)適用于超、特高壓不同導(dǎo)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(chǎn)生脈沖信號，微處理器對脈沖信號進行檢測，根據(jù)脈沖和實際距離的數(shù)學(xué)關(guān)系計算測距盤移動距離。研制該裝置的技術(shù)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(jié)構(gòu)。

具體的距離測量方法為：在固定的距離內(nèi)，計取轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，計算得出實際距離。假定脈沖發(fā)生器單位長度輸出p個脈沖，所計取的脈沖個數(shù)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(nèi)，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(dǎo)線卡在大小滑輪輪槽內(nèi)，測量行進器行走即可進行測量。測量裝置外形及室內(nèi)模擬測量如圖1所示。

圖1 測距裝置外形及室內(nèi)模擬測量

1.3.2 ??測控系統(tǒng)

測控系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C語言編程，開發(fā)環(huán)境為Keil51-8.08。軟件采用各功能模塊結(jié)構(gòu)化編程，便于日后升級和維護。測控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 測控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

(1)?微處理器(CPU)采用C8051F340單片機。該單片機的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)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(shù)指標完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計需要，具體技術(shù)指標如表1所示。

表1 微處理器單元接口電路參數(shù)

(2)?系統(tǒng)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(shè)置、系統(tǒng)時鐘)、硬件初始狀態(tài)、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(shè)定到位距離、數(shù)據(jù)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(shù)設(shè)置等信息。

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

(6)?系統(tǒng)容錯模塊。該模塊的功能是對系統(tǒng)運行出現(xiàn)異常(如用戶的誤操作)時的相關(guān)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(shù)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(zhuǎn)化成電脈沖信號，該信號經(jīng)過LM324集成運放整形驅(qū)動，送到單片機進行脈沖計數(shù)，從而測出測距盤轉(zhuǎn)動的距離。

(2)?抗干擾保護電路。由于現(xiàn)場使用環(huán)境中各種干擾源較多，為提高系統(tǒng)的可靠性，對所有信號采用隔離方式傳輸。在硬件線路設(shè)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?shù)膶?dǎo)線中增加磁珠，在信號輸入端并接瞬態(tài)二極管防止尖脈沖對系統(tǒng)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(shù)指標

研制的輸電線路次檔距測量裝置具有以下技術(shù)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(yù)先設(shè)定工作模式；

(5)?到位語音提示；

(6)?可人工設(shè)定到位距離；

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

裝置技術(shù)指標如表2所示。

表2 測量裝置技術(shù)指標

3 輸電線路次檔距測量裝置功能設(shè)置

3.1 工作狀態(tài)設(shè)置

(1)?關(guān)機狀態(tài)：4位LED完全熄滅。

(2)?省電狀態(tài)：右下角有亮點。按任意鍵一次，進入顯示狀態(tài)。

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

(4)?設(shè)置狀態(tài)：有數(shù)字顯示，且有數(shù)字閃動。

3.2 提示距離設(shè)置

當(dāng)裝置在導(dǎo)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(tài)下，按壓左鍵1次(按下、松開)，進入設(shè)置狀態(tài)。LED第1位閃爍，重復(fù)按壓右鍵，第1位循環(huán)加1，直至達到第1位的設(shè)置數(shù)字。繼續(xù)按壓左鍵1次，LED第2位閃爍，重復(fù)按壓右鍵，第2位循環(huán)加1，直至達到第2位的設(shè)置數(shù)字。重復(fù)操作直至完成4位數(shù)設(shè)置。當(dāng)設(shè)置好第4位時，按壓左鍵退出提示距離設(shè)置，設(shè)置完成。提示距離設(shè)置完成后自動存儲，且具有掉電保持特性。設(shè)置后裝置進入省電狀態(tài)，提示距離不被更改。每次開機時顯示提示距離。

3.3 計數(shù)修正參數(shù)設(shè)置

設(shè)置裝置移動距離和計數(shù)的關(guān)系。如計數(shù)為508，設(shè)置移動距離為1?m，計數(shù)修正參數(shù)設(shè)置為508。在顯示狀態(tài)下，同時按壓左鍵和右鍵1次，進入設(shè)置狀態(tài)。4位數(shù)設(shè)置步驟同提示距離設(shè)置。當(dāng)設(shè)置好第4位時，按壓左鍵退出計數(shù)修正參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完成。計數(shù)修正參數(shù)設(shè)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(yīng)用

2014年12月，將輸電線路次檔距測量裝置應(yīng)用于某±800?kV和330?kV線路上，實際應(yīng)用表明其測試過程簡單方便，結(jié)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(dǎo)線次檔距，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)次檔距測量裝置有以下優(yōu)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(yè)人數(shù)；

(3)?進一步提高測量精度；

(4)?提高作業(yè)效率。

測試結(jié)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(tǒng)計 m

5 結(jié)束語

(1)?輸電線路次檔距測量裝置可長期重復(fù)使用，操作便捷，只需1名作業(yè)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(jīng)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(fā)生的人員觸電事故，確保了作業(yè)安全。

(3)?裝置能夠自動數(shù)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(dǎo)致間隔棒安裝距離超差引起的子導(dǎo)線鞭擊磨損或?qū)Ь€舞動、微風(fēng)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(dǎo)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(dāng)臨近桿塔時測量裝置會因“爬坡”或“下坡”而處于傾斜狀態(tài)，但由于小滑輪彈簧力的持續(xù)作用，裝置不會發(fā)生滑動，從而保證了測量數(shù)據(jù)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(yōu)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(shè)，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(yè)技術(shù)工作，email：majunwuwei@126.com。