配電網(wǎng)電動作業(yè)工具無線遙控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

國網(wǎng)寧夏電力公司中衛(wèi)供電公司 韓 濤 顧澤玉 李永增 朱宇辰 劉 清

配電網(wǎng)電動作業(yè)工具無線遙控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

國網(wǎng)寧夏電力公司中衛(wèi)供電公司 韓 濤 顧澤玉 李永增 朱宇辰 劉 清

配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具有效克服傳統(tǒng)手動工具操作費力、難度大、效率低，而傳統(tǒng)電動工具又存在絕緣距離較短、使用局限性較大的問題。本文闡述其研究背景和設(shè)計思路，并重點就無線遙控系統(tǒng)中控制模塊和遙控器的設(shè)計與應(yīng)用進行探討。

電動工具；無線遙控系統(tǒng)

1.引言

帶電作業(yè)一般都是高空作業(yè)，涉及到登桿操作，勞動強度較大，同時往往都是室外作業(yè)，酷暑嚴寒雨雪天氣較為常見，導(dǎo)致作業(yè)的條件鶴環(huán)境較為惡劣，一旦處置不當，極易發(fā)生事故。因此，在過去很長的一段時間里，各國都對配電網(wǎng)帶電作業(yè)內(nèi)容進行強制限制，很多作業(yè)內(nèi)容都必須先行申請停電計劃，停電后方可開展相關(guān)作業(yè)，這必然會因此導(dǎo)致經(jīng)濟損失，直接影響到供電企業(yè)的運營效益，也給用戶用電滿意度造成影響。

隨著帶電作業(yè)水平的不斷發(fā)展，高架絕緣斗臂車、合格絕緣服、優(yōu)質(zhì)絕緣工器具在日常作業(yè)中得到大量的推廣，這些高科技產(chǎn)品不僅提高了工作的效率，還降低了作業(yè)人員的勞動強度，增加了帶電作業(yè)的安全性。我國在配電網(wǎng)帶電作業(yè)方面的研究和相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具有顯著的特色，帶電作業(yè)方法的內(nèi)容、方式和操作難度方面，都達到較高的水平。

而隨著配電線路帶電作業(yè)和不停電作業(yè)法得到廣泛應(yīng)用和推廣，也日益突出以下典型問題：傳統(tǒng)手動工具操作費力，難度大，效率低，而傳統(tǒng)電動工具又存在絕緣距離較短，使用局限性較大。

融入電動液壓技術(shù)、不停電作業(yè)技術(shù)和遙控操作技術(shù)，研制電動遙控作業(yè)多功能組合裝置，包括：電動壓線鉗、電動剪線鉗和電動壓鉗工具。

2.無線遙控系統(tǒng)整體設(shè)計

配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具無線遙控系統(tǒng)主要由控制模塊和控制器組成。研發(fā)控制模塊、設(shè)計程序等流程執(zhí)行，設(shè)計將影響配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具的易用性和可行性。

2.1 控制模塊

控制模塊的研究需要進行拆解電動工具，對電動工具內(nèi)部電路、工作模式進行研究，從而確定控制電路。

如圖1所示，控制模塊分為控制終端和受控終端。其中，控制終端由身份驗證模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊和通信模塊組成，受控端控制模塊主要包括電機驅(qū)動模塊、狀態(tài)顯示模塊、狀態(tài)調(diào)整模塊、通信模塊和報警模塊組成。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

控制端采用藍牙通信模塊，通信距離足以滿足配電網(wǎng)帶電作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境對距離的要求，同時控制系統(tǒng)操作反應(yīng)時間短，性能穩(wěn)定?？刂贫嗽O(shè)計按鍵實現(xiàn)遙控控制功能，同時提供人性化的語音模塊，操作時提醒現(xiàn)場作業(yè)人員注意。另外，基于對作業(yè)人員的要求和安全管理，控制端引入生物識別技術(shù)，實現(xiàn)操作人員身份識別和校驗功能，只有具有相應(yīng)的授權(quán)許可權(quán)限，才可進行遙控按鍵操作。

受控端與控制端匹配，也是采用藍牙通信的方式，通過與遙控終端進行雙向通信，解析控制端傳遞過來的指令，確定相應(yīng)動作指令，驅(qū)動控制電機，然后驅(qū)動電動工具工作。

2.2 控制器

通過設(shè)計電路與協(xié)議，編寫程序?qū)崿F(xiàn)方法，編寫UI等流程執(zhí)行。該設(shè)計將影響配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具的易用性?？刂破骺紤]采用藍牙無線通信技術(shù)進行交互式通信，通過遙控方式保障實時工作?；诟吣蛪弘娐吩O(shè)計技術(shù)與方案，保障配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具在作業(yè)現(xiàn)場工作時不受到影響。

考慮設(shè)計的通用性和未來推廣的便利性，控制器設(shè)計時，充分采用通用電子模塊的設(shè)計方案，保障未來配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具的通用性，同時設(shè)計嵌入式智能調(diào)控程序，結(jié)合實際生產(chǎn)工作完成全套工作流程。

2.3 系統(tǒng)流程

圖2 系統(tǒng)流程圖

控制模塊流程設(shè)計也分為控制端和終端（受控端），流程圖如圖2所示。

控制端流程：開始初始化——身份登陸驗證——搜尋終端設(shè)備——設(shè)備列表并等待操作——發(fā)送相應(yīng)操作指令——等待回傳數(shù)據(jù)——記錄操作時間及數(shù)據(jù)。

終端流程：開始初始化——發(fā)送開機通信標志，打開藍牙可發(fā)現(xiàn)狀態(tài)——等待通信指令——信令分析與校驗——執(zhí)行命令——傳輸數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)。

3.小結(jié)

配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具目前應(yīng)用的智能工具數(shù)量和種類還較少，可以應(yīng)用的場景比較有限，未來應(yīng)增加研發(fā)工器具的種類和數(shù)量，相應(yīng)需要開展控制系統(tǒng)的改造和升級。

配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具通過無線通信技術(shù)，實現(xiàn)電動工器具與絕緣操作桿的功能整合，具有前瞻性、創(chuàng)新性，在安全性、適用性、便攜性、操作簡便性方面，在國內(nèi)的不停電作業(yè)項目中處于領(lǐng)先水平，具有功能齊全、應(yīng)用可靠、融入作業(yè)項目更加廣泛的特征，能極大的提高現(xiàn)有的不停電帶電作業(yè)水平，推動不停電帶電作業(yè)的發(fā)展。

配電網(wǎng)無線遙控帶電作業(yè)工具具有較強的推廣價值和現(xiàn)實意義，對于提升帶電作業(yè)的工作效率，降低作業(yè)人員勞動強度，提高帶電作業(yè)人員和電力設(shè)施的安全性，增加社會和企業(yè)經(jīng)濟效益具有顯著的意義。

[1]包益能．葉巨偉．陳新和．蔣超俊 何燁赟．智能斷線鉗操作桿的研究及應(yīng)用．企業(yè)導(dǎo)報．2015．

[2]孟凡建．楊裕豐．馬瑞永．基于電液比例控制的遙控挖掘機控制系統(tǒng)設(shè)計．建筑機械化．2015

[3]田寶余．農(nóng)網(wǎng)10kV線路不停電作業(yè)方式的比較．中國高新技術(shù)企業(yè)．2011．

[4]胡毅．帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究進展與趨勢．高電壓技術(shù)．2014．

韓濤(1980-)，男，本科，工程師，研究方向：電氣及其自動化。

顧澤玉（1985-），男，碩士，助理工程師，技師，研究方向：電子科學(xué)與技術(shù)。

李永增（1980-），男，本科，工程師，研究方向：電氣及其自動化。

朱宇辰（1984-），男，本科，助理工程師，研究方向：電氣及其自動化。

劉清（1985-），男，本科，研究方向：電氣工程及其自動化。