一种用于架空线路测量的伸缩式钳形电流表的制作方法

本发明涉及电力测量技术领域，尤其涉及一种用于架空线路测量的伸缩式钳形电流表。

背景技术：

钳形电流表是利用互感作用对线路实现带电电流检测的工具。钳形电流表包括电流互感器和电流表两部分。其中电流互感器具有钳形的铁芯，该钳形的铁芯可以张开和闭合，当铁芯张开时被测的导线可以经由张开的开口进入铁芯，当铁芯闭合后导线被铁芯所嵌套在内。此时，如图1所示，导线1001作为电流互感器的一级线圈，导线上通过的电流会在部分缠绕于铁芯1002之上的二级线圈1003产生出感应电流。连接二级线圈1003的电流表1004对感应电流进行实际测量，并且根据感应电流的大小折合被测导线1001上的电流值，电流表1004提供对被测导线1001的电流值的读数。钳形电流表的检测过程中不需要切断被测导线的电路连接，可以保持供电的正常运行，具有使用方便的优点。

普通的钳形电流表将可张开和闭合的铁芯构造为钳形头的形式，并且利用连接铁芯的钳柄操作该钳形头的开闭。但是，当遇到需要对距离地面一定高度的架空线路进行测量的情况时，就需要工程人员攀爬梯子或电线杆来足够接近被测导线，这降低了工作效率，存在带电操作安全距离不够和登高作业的风险，增加了发生意外事故的概率。

为了解决这一问题，人们研发了伸缩式钳形电流表，旨在使工程人员能够站在地面上操作钳形电流表对架空线路的导线进行测量并取得读数，以提高作业效率并增大安全系数。伸缩式钳形电流表主要具有一根绝缘的伸缩杆，钳形电流表的钳头形铁芯固定在该伸缩杆的一端，在操作时拉长该伸缩杆，然后工程人员手持伸缩杆另一端而使固定了钳头形铁芯的一端接近架空的被测导线，工程人员进而通过操作拉杆或拉线使钳头形铁芯张开，通过上下、左右、前后移动伸缩杆使得被测导线进入钳头的开口，然后再次操作拉杆或拉线闭合钳头形铁芯，即可进行测量，伸缩杆由工程人员手持的一端安装了显示屏，通过互感作用产生的读数被显示以便由工程人员读取记录。

例如，现有专利文献CN106018923公开的钳形电流表包括钳体、绝缘棒、连接板、拉绳、固定夹紧器和活动夹紧器；固定夹紧器和活动夹紧器分别与钳体的两个脚固定连接，固定夹紧器固定在连接板上，活动夹紧器与拉绳连接，所述绝缘棒也固定在连接板上，通过拉绳带动活动夹紧器，从而控制钳形电流表的钳体开合，实现电流测量。现有专利文献CN 205193139U公开了可调节式钳形电流表远距离操作杆，其中通过绝缘拉杆操纵钳头扳机，由钳头扳机控制钳头的打开和关闭。现有专利文献CN205193137公开了通过链条与螺杆之间的传动，使左钳口滑动，从而相对于固定的右钳口打开或闭合。

然而，实践表明，通过移动和调整伸缩杆的位置使被测导线进入到张开的钳头的整个过程中操作仍然很不便捷，费时费力。原因有以下几点：一是为了保证互感效果钳头形铁芯本身体积不能太大，因而钳头可张开的开口自然更小，工程人员又是在距离较远的位置通过伸缩杆间接操纵钳头，使得架空导线进入该较小的开口比较困难。二是受到距离较远、开口较小和伸缩杆末端其它部件对钳头形成遮挡的影响，工程人员在操作过程中无法准确目视钳头开口与导线之间的相对位置，往往凭借经验感觉进行盲操作，成功率与工程人员的熟练程度关系很大。三是钳头本身的灵活度不高，现有结构多将开口设置在钳头顶部，这样的结构下，如果被测导线基本处在水平方向，钳头可以较为容易地自下而上使导线进入钳头开口，但是如果导线在其它方向延伸或存在弯曲盘绕的现象，需要钳头以其它方向夹持导线，就会给操作带来诸多不便，因此希望钳头及其开口的朝向可以调节。四是遇到被测导线聚集成簇的情况无法处理，为了测量电流值，钳头只能夹入单根导线，如果夹入两根以上则会测量失效；而在实际应用中架空线路经常会出现多根导线聚集成簇而彼此间距极小的情况，现有的钳头难以从中分离出单根导线进行夹持。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本发明提出一种用于架空线路测量的伸缩式钳形电流表。本发明在钳形电流表的铁芯钳头处设置若干摄像针孔，所采集的光信号通过光纤引导到摄像部件形成定位画面；本发明不仅可以将定位画面进行显示供工程人员操作时参照，还可以根据各个摄像针孔采集的定位画面实时模拟出表示钳头与导线空间位置关系的三维引导指示图，将钳头与导线的相对位置变化反映在该三维引导图之上，工程人员可根据该三维引导图实现可视化操作，提高导线入位的成功率。本发明的铁芯钳头及其钳口开口的朝向可充分自由地利用球头加以调节，有利于各个方向上进行夹持操作，钳头方向调整后也可以容易地加以锁定，配合钳头本身的圆钩形状，便于从成簇的若干导线中分离出单根导线予以夹持。

本发明所述的用于架空线路测量的伸缩式钳形电流表，其特征在于，包括铁芯钳头、钳头操作杆、伸缩杆、转向球头、球头固定夹具、螺纹套杆、电流测量部件、显示器；其中，铁芯钳头包括固定钳头部件、活动钳头部件、扭转结合部、弹簧部件；所述固定钳头部件和活动钳头部件二者通过扭转结合部相互连接，并且活动钳头部件可围绕所述扭转结合部在一定角度内相对于固定钳头部件转动，从而使铁芯钳头的钳口张开或闭合；活动钳头部件的柄固定连接所述钳头操作杆，且固定钳头部件的柄固定至所述转向球头；所述弹簧部件连接所述固定钳头部件和活动钳头部件，所述活动钳头部件在钳头操作杆的带动下克服弹簧部件的回复力而转动，从而使铁芯钳头的钳口张开；并且当钳头操作杆施加的力撤除后，活动钳头部件在弹簧部件的回复力带动下回复转动，使铁芯钳头的钳口闭合；所述转向球头嵌入到球头固定夹具的至少两个夹持臂之间；所述夹持臂外部套有所述螺纹套杆；螺纹套杆向上移动而挤压所述夹持臂形变进入收紧状态，此时夹持臂相互扣合从而紧密夹持住转向球头，使所述转向球头处于锁定状态而不能在夹持臂中间转动；螺纹套杆向下移动时，所述夹持臂由于自身回复作用而进入放松状态，此时夹持臂彼此张开而放松其间的转向球头，从而使转向球头处于调整状态而可以在夹持臂中间在一定的角度范围内自由转动；球头固定夹具的各个夹持臂连接到一个共同的基座柄上，该基座柄固定安装在伸缩杆的末端；螺纹套杆套在伸缩杆以外，并且螺纹套杆内壁和伸缩杆的外壁具有相互匹配的螺纹，从而通过转动螺纹套杆可使该螺纹套杆沿着伸缩杆向上或向下移动，以便挤压或者松开所述夹持臂；电流测量部件用于测量所述铁芯钳头感应的电流，并且显示器从电流测量部件获得测量读数并加以显示。

优选的是，所述铁芯钳头的固定钳头部件呈圆钩形，圆钩形的开口作为所述钳口；活动钳头部件可绕所述扭转结合部转动90度，活动钳头部件在弹簧部件的回复力作用下可封闭所述圆钩形的开口，并且活动钳头部件在钳头操作杆的施力下可旋转90度使所述圆钩形的开口打开。

优选的是，本发明的伸缩式钳形电流表还包括可视化系统，所述可视化系统包括在所述铁芯钳头处设置的若干摄像针孔、光纤以及摄像部件；摄像针孔所采集的光信号通过光纤引导到摄像部件进行成像，形成定位画面；所述定位画面显示在所述显示器上。

优选的是，所述可视化系统的摄像针孔包括设置在所述固定钳头部件内壁面的至少三个摄像针孔，以及设置在所述活动钳头部件外壁面的至少一个摄像针孔、设置在所述活动钳头内壁面的至少三个摄像针孔。

优选的是，所述可视化系统还包括用于进行空间位置分析的处理器，所述处理器根据通过各个摄像针孔采集的定位画面中是否存在被测导线来确定铁芯钳头与所述被测导线之间的相对位置关系。

优选的是，所述可视化系统的处理器还生成表示铁芯钳头与被测导线空间位置关系的三维引导图，将铁芯钳头与导线的相对位置反映在该三维引导图之上。

优选的是，所述处理器根据所述活动钳头部件外壁面的至少一个摄像针孔采集的定位画面中是否存在被测导线，判断铁芯钳头的钳口与所述被测导线是否处在相同高度范围；并且，所述处理器根据所述活动钳头部件转动至张开钳口之后其内壁面的至少三个摄像针孔采集的定位画面中是否存在被测导线，判断铁芯钳头的钳口与所述被测导线是否在水平方向上以及是否处于接近范围；并且，所述处理器根据高度范围和接近范围的判断结果，生成相应的三维引导图画面。

优选的是，所述处理器根据所述固定钳头部件内壁面的至少三个摄像针孔采集的定位画面中是否至少两幅存在被测导线，判断被测导线是否进入铁芯钳头的夹持范围；并且所述处理器根据对夹持范围的判断结果，生成相应的三维引导图画面。

优选的是，所述处理器根据所述活动钳头部件转动至闭合钳口之后其内壁面的至少三个摄像针孔采集的定位画面中是否存在被测导线，判断被测导线是否处于被铁芯钳头成功夹持的状态；并且所述处理器根据对是否成功夹持的判断结果，生成相应的三维引导图画面。

优选的是，所述处理器根据据所述活动钳头部件转动至闭合钳口之后，所述固定钳头部件内壁面和活动钳头部件内壁面的任一摄像针孔所采集的定位画面中是否存在两根或两根以上的被测导线，判断是否存在多根导线被夹持的状态；并且处理器根据是否存在多根导线被夹持的判断结果，生成相应的三维引导图画面。

本发明的有益效果在于：改进了铁芯钳头在伸缩杆之上的固定结构，使得钳头及其钳口的朝向可充分自由地加以调节，能够适用于各个方向上的夹持操作；调节之后可以锁紧铁芯钳头及其钳口的朝向，使其在夹持导线的作业当中保持稳定，与钳头圆钩形部分相配合，有利于从成簇的若干导线中分离出单根导线予以夹持；通过拍摄画面以及三维引导图的直观视觉指示，实现了可视化操作，方便了工程人员在架空线路距离地面较远、目视条件不好和存在遮挡等情况下的实际应用，提高了作业成功率和工作效率。

说明书附图

图1是现有钳形电流表的主要部件和工作原理示意图；

图2是本发明所述伸缩式钳形电流表的整体结构示意图；

图3是本发明所述伸缩式钳形电流表的可视化系统结构示意图；

图4A-4E是本发明所述可视化系统生成的三维引导图画面样式示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

图2是本发明所述用于架空线路测量的伸缩式钳形电流表的整体结构示意图。该伸缩式钳形电流表包括铁芯钳头1、钳头操作杆2、伸缩杆3、转向球头4、球头固定夹具5、螺纹套杆6、电流测量部件(未示出)、显示器(未示出)。

其中，铁芯钳头1具体包括固定钳头部件101、活动钳头部件102、扭转结合部103、弹簧部件104。所述固定钳头部件101和活动钳头部件102二者通过扭转结合部103相互连接，并且活动钳头部件102可围绕所述扭转结合部103在0度到90度的角度范围内相对于固定钳头部件101转动，从而使铁芯钳头1的钳口张开或闭合。图1中实线所示出的是活动钳头部件102转至最大角度90度后钳口张开的状态；而虚线所示的是活动钳头部件102转至闭合钳口的位置而与固定钳头部件101形成封闭的感应铁芯(虚线图中为了清楚简明未画出该状态下的钳头操作杆)。活动钳头部件102的钳柄固定连接所述钳头操作杆2，从而工程人员通过操作该钳头操作杆2可以带动活动钳头部件102的扭转。且固定钳头部件101的柄固定至所述转向球头4。所述弹簧部件104的两端分别连接所述固定钳头部件101和活动钳头部件102，所述活动钳头部件102在钳头操作杆2的带动下，需要克服弹簧部件104的回复力而转动至最大90度的角度，从而使铁芯钳头的钳口张开；并且当工程人员通过钳头操作杆2施加的外力撤除后，活动钳头部件102在弹簧部件104的回复力带动下回复转动至虚线所示的闭合钳口的位置。所述固定钳头部件101呈圆钩形，圆钩形的开口作为所述钳口；该圆钩形的结构适于在钳口打开的状态下从成簇的若干导线中拖拽分离出单根导线予以夹持；活动钳头部件102在钳头操作杆2的施力下可旋转90度使所述圆钩形的开口充分打开，并且活动钳头部件102在弹簧部件104的回复力作用下可封闭所述圆钩形的开口。

与传统的伸缩式钳形电流表当中钳头固接于伸缩杆末端的结构不一样的是，本发明改进了铁芯钳头与伸缩杆二者结合处的固定结构，使得铁芯钳头1及其钳口的朝向可充分自由地加以调节，能够适用于各个方向上对导线的夹持操作。所述转向球头4固接固定钳头部件101的柄。转向球头4的球体嵌入到球头固定夹具5具有的至少两个夹持臂501之间，优选为了稳固可以设置四个夹持臂501；各夹持臂501自然状态下彼此分离张开，使得转向球头4可以被留有裕度地抱合容纳在夹持臂501中间的空间之内并且在一定的角度范围内自由转动，从而将钳头及其钳口调整到特定的朝向之上。所述夹持臂501外部套有所述螺纹套杆6；螺纹套杆6向上移动而挤压所述夹持臂501克服自身回复力而发生形变，进入收紧状态，此时夹持臂501充分相互扣合从而紧密抱合夹持住转向球头4，使所述转向球头4被锁定在特定方向上，而不能继续在夹持臂501的中间自由转动。相反，为了放松转向球头4及钳头，螺纹套杆6向下移动时，所述夹持臂501由于自身回复作用而再次进入松弛状态，此时夹持臂501彼此张开而放松其间的转向球头4，从而使转向球头4处于调整状态而可以在夹持臂501中间继续在一定的角度范围内自由转动。球头固定夹具5的各个夹持臂501连接到一个共同的基座柄502上，该基座柄502又固定安装在伸缩杆3的末端。该螺纹套杆6被套在伸缩杆3以外，并且螺纹套杆6内壁和伸缩杆3的外壁具有相互匹配的螺纹，从而通过转动螺纹套杆6可使该螺纹套杆6沿着伸缩杆3向上或向下移动，如图中双箭头所示,以便挤压或者松开所述夹持臂501。螺纹套杆6也是可以与伸缩杆3同步伸缩的，钳头操作杆2也是可以伸缩的，以便在不使用时便于收纳，以及在使用时方便适应各种作业高度。在铁芯钳头1夹持住一根导线并闭合钳口之后，电流测量部件用于测量所述铁芯钳头1感应的电流，并且显示器从电流测量部件获得测量读数并加以显示，所述显示器可以安装在伸缩杆靠近工程人员操作的一端。

因架空线路距离地面较远、目视条件不好和遮挡，造成工程人员往往在以钳头夹持导线的作业中只能盲操作。为了克服此种不便，本发明的伸缩式钳形电流表还包括可视化系统，如图3所示。本发明的所述可视化系统包括在所述铁芯钳头1处设置的若干摄像针孔701-707、从各个摄像针孔延伸到摄像部件的各条光纤708以及摄像部件709。具体来看，在所述固定钳头部件101的内壁面可以设置至少三个摄像针孔，如图3的摄像针孔701、702、703；在所述活动钳头部件102的外壁面可设置至少一个摄像针孔，如图3的摄像针孔704；在所述活动钳头部件102的内壁面可设置至少三个摄像针孔，如图3的摄像针孔705、706、707。其中，摄像针孔701、702分别设置在固定钳头部件101的圆钩形内壁面的顶面和底面处，二者的拍摄方向彼此相对，摄像针孔703设置在固定钳头部件101的圆钩形内壁面的中部侧壁之上；活动钳头部件102的内壁面设置的三个摄像针孔705、706、707分别位于活动钳头部件102内壁面的两个端部及其中部。摄像针孔701-707采集的光信号通过光纤708引导到摄像部件709，摄像部件709对各个摄像针孔701-707所采集的光信号分别予以成像，每个摄像针孔生成一幅对应的定位画面；所述定位画面分别显示在所述显示器上，供工程人员作业时予以参考；光纤708自钳头引出后可沿着伸缩杆走线，摄像部件709可安装在伸缩杆之内并连接到显示器。例如，工程人员可以通过查看所述活动钳头部件102的外壁面的摄像针孔704的定位画面，来确定铁芯钳头1的钳口与所述被测导线是否处在相同高度范围，在同一高度范围就可以操作打开钳口；在钳口打开状态下，活动钳头部件102位于钳口前方一定距离上，因此工程人员还可以通过查看活动钳头部件102的内壁面的摄像针孔705-707采集的定位画面中是否存在被测导线，判断铁芯钳头的钳口与所述被测导线是否在水平方向上以及是否处于接近范围；在钳口闭合之后，工程人员还可以通过查看在所述固定钳头部件101的内壁面的摄像针孔701-703或活动钳头部件102的内壁面的摄像针孔705-707采集的定位画面，确定是否成功夹持被测导线以及核实所夹持导线的数量。

不过，通过摄像针孔直接采集的定位画面判断钳头与导线的空间位置还不够直观，需要比较强的空间辨识能力。为了增强可视化引导作业的直观性，所述可视化系统还包括用于进行空间位置分析的处理器710，所述处理器710根据通过各个摄像针孔701-707采集的定位画面中是否存在被测导线，来确定铁芯钳头与所述被测导线之间的相对位置关系。由于导线在定位画面中呈现为一条细长、连续且贯穿整个画面的线形，图形特征非常明显，因此处理器704通过现有的梯度提取等图形对象识别计算方法，很容易将每幅定位画面当中是否存在被测导线识别出来。所述可视化系统的处理器710还生成表示铁芯钳头与被测导线空间位置关系的三维引导图，将铁芯钳头与导线的相对位置反映在该三维引导图之上。具体来说，所述处理器710根据所述活动钳头部件外壁面的至少一个摄像针孔704采集的定位画面中是否存在被测导线，判断铁芯钳头的钳口与所述被测导线是否处在相同高度范围；并且，所述处理器710根据所述活动钳头部件转动至张开钳口之后其内壁面的至少三个摄像针孔705-707采集的定位画面中是否存在被测导线，判断铁芯钳头的钳口与所述被测导线是否在水平方向上以及是否处于接近范围；并且，所述处理器710根据高度范围和接近范围的判断结果，生成相应的三维引导图画面。当铁芯钳头的钳口与所述被测导线不处在相同高度范围时，显示图4A所示的双箭头提示工程人员上下移动伸缩杆；当铁芯钳头的钳口与所述被测导线处在相同的高度范围时，双箭头消失，表明高度调节合适，可以打开钳口进行下一步调节水平位置的操作。进而，当铁芯钳头的钳口与所述被测导线不处在水平方向的接近范围时，显示图4B所示的双箭头提示工程人员水平调节伸缩杆；当铁芯钳头的钳口与所述被测导线处在水平方向上的接近范围时，图4B的双箭头消失，表明水平位置调节接近，工程人员可以再稍稍移动伸缩杆使导线进入钳口。所述处理器710再根据所述固定钳头部件内壁面的至少三个摄像针孔701-703采集的定位画面中是否至少两幅存在被测导线，判断被测导线是否进入铁芯钳头的夹持范围；并且所述处理器710根据对夹持范围的判断结果，生成相应的三维引导图画面，如图4C所示，表明被测导线已经进入钳口之内，工程人员可以关闭钳口。所述处理器710根据所述活动钳头部件转动至闭合钳口之后其内壁面的至少三个摄像针孔705-707中任一个采集的定位画面中是否存在被测导线，判断被测导线是否处于被铁芯钳头成功夹持的状态；并且所述处理器710根据对是否成功夹持的判断结果，生成相应的三维引导图画面，如图4D，表明导线已经成功夹持在铁芯钳头之内。并且，所述处理器710根据据所述活动钳头部件转动至闭合钳口之后，所述固定钳头部件内壁面和活动钳头部件内壁面的任一摄像针孔所采集的定位画面中是否存在两根或两根以上的被测导线，判断是否存在多根导线被夹持的状态；并且处理器710根据是否存在多根导线被夹持的判断结果，生成相应的三维引导图画面，如图4E所示，提示工程人员当前夹持了多根导线。

可见，本发明改进了铁芯钳头在伸缩杆之上的固定结构，使得钳头及其钳口的朝向可充分自由地加以调节，能够适用于各个方向上的夹持操作；调节之后可以锁紧铁芯钳头及其钳口的朝向，使其在夹持导线的作业当中保持稳定，与钳头圆钩形部分相配合，有利于从成簇的若干导线中分离出单根导线予以夹持；通过拍摄画面以及三维引导图的直观视觉指示，实现了可视化操作，方便了工程人员在架空线路距离地面较远、目视条件不好和存在遮挡等情况下的实际应用，提高了作业成功率和工作效率。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。