750kV线路耐张双串绝缘子检测机器人的制作方法

本专利涉及一种用于750kV超高压线路耐张双串绝缘子检测机器人，特别是在带电运行过程中，能方便快捷的检测绝缘子电阻值的检测机器人。

背景技术：

在线路运行中，绝缘子长期受到高电压、机械荷载的作用和自然环境的变化的影响，使其老化或破损，导致绝缘子性能劣化，绝缘水平下降，威胁线路的安全运行。由于绝缘子性能劣化是以其电阻值下降的特点表现出来的，从电性能来说，无论其性能劣化的物理原因是什么，其本质表现是电阻的下降，因此绝缘子的电阻值是衡量绝缘子是否劣化的、是否需要更换的根本指标。

根据DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中的要求，每片悬式绝缘子的绝缘电阻低于规定水平的，一般就认为是低值或零值绝缘子。为保证绝缘子的正常运行，必须定期对绝缘子的电阻值进行检测，及时检出低值或者零值绝缘子，对检测出的低值或者零值绝缘子进行更换。

750kV超高压输电线路是我国新建的高电压等级线路，西北地区相继出现数千公里750kV输电线路，大量的瓷绝缘子和合成绝缘子挂网运行，由于耐张塔绝缘子片数较多，一般单串为35-53片之间，绝缘子直径大小、爬距偏差较大，检测工具较长且笨重，操作不仅费时费力，还不便于长途运输，而且绝缘子运行在强电场中，对绝缘子检测提出了更高的要求

技术实现要素：

本专利的目是设计一种750kV线路耐张双串绝缘子检测机器人，能在线路带电运行中自动对耐张双串绝缘子进行低值或者零值检测，行走稳定性更好，可兼顾测量直径偏差较大、爬距较大的绝缘子，检测机器人可以适用于各种规格的绝缘子，安全可靠，使用方便，检测效率高。

本专利提出的技术方案是：

750kV线路耐张双串绝缘子检测机器人，其特征是，它包括：

Y型机架：Y型机架位于双串绝缘子串间，是由型材连接构成的Y型结构，Y型机架上部两个呈V型侧边分别通过液压撑杆连接在Y型机架下部呈I型的壳体上，通过液压撑杆调节两个V型侧边之间的角度；

电动行走机构：电动行走机构包括安装在Y型机架上部两个呈V型侧边上的同步带轮和同步皮带及安装在Y型机架下部I型壳体内的行走电机；两侧的同步皮带构成V型结构，每侧的同步皮带V型外侧贴合在绝缘子串的绝缘子外缘上部内侧，横跨在至少两个绝缘子上；行走电机与两侧的同步带轮通过软轴连接；

自动检测机构：自动检测机构包括对称设置在Y型机架下部I型壳体两侧的测量臂、连杆、弹簧、电磁开关阀、行程开关，两个测量臂通过连杆、弹簧和电磁开关阀分别活动链接在I型壳体两侧；每侧测量臂伸出的两个测量杆之间的距离等于一个绝缘子的长度，电磁开关阀与执行元件驱动电路电连接，两个测量杆的后端与控制器内部的信号采集电路连接，前端与相邻两个绝缘子的钢轴接触采集漏电信息；两个行程开关设置在Y型机架下部的I型壳体的两侧，两个行程开关为延时常闭开关，分别串联在两侧的执行元件驱动电路中，在行走过程中两侧的行程开关的触头与绝缘子的外缘接触时，行程开关电路断开，当行程开关的触头越过绝缘子的外缘时，行程开关的触头根据设定的延时时间复位，行程开关复位后电路闭合；

控制单元：包括设置在Y型机架下部箱体内的控制器和位于地面的计算机；在控制器和计算机上分别设置有无线通信模块，计算机与控制器进行无线通信，计算机对控制器发出操作指令，实时接收、记录测量数据，并对这些数据进行分析处理、显示和记录测量结果；控制器分别与行走电机、自动检测机构执行元件电连接，根据计算机的操作指令对电动行走机构和自动检测机构的动作进行控制；

电源：设置在Y型机架下部的I型壳体内，分别给行走电机、自动检测机构和控制器供电；

所述Y型机架选用密度小、刚性好、绝缘性能优良的材料的型材；

进一步的，Y型机架选用环氧树脂玻璃丝引拔管P850材料；

本专利的优点是：能在线路带电运行中，通过控制电机的自动行走，自动对耐张双串绝缘子进行低值或者零值检测，电动行走机构行走稳定、可靠，在行走过程中不会走偏，可兼顾测量绝缘子直径偏差较大、绝缘子爬距相差较大的绝缘子串，使用方便，检测效率高。

附图说明

图1是本专利原理框图；

图2是控制器原理框图。

图3是本专利实施例结构主视图；

图4是图3中A向局部视图；

图5是本专利实施例结构附视图；

图中，1-绝缘子，2-同步带轮，3-同步皮带，4-Y型机架，5-液压撑杆，6-自动检测机构，7-控制器，8-电源，9-无线通信模块，10-计算机，11-软轴，12-行程开关；13-测量杆；14-行走电机；15-电动行走机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本专利进行详细说明。

如图1所示为本专利原理框图，750kV线路耐张双串绝缘子检测机器人，包括Y型机架4、电动行走机构15、自动检测机构6、控制单元和电源8；Y型机架4置于双串绝缘1上，在Y型机架4上设置有控制器7、自动检测机构6、电动行走机构15和电源8，检测机器人在双串绝缘子上行走，对绝缘子1进行零值或者低值检测；控制器7和设置在地面的计算机10构成控制单元，控制单元对Y型机架4上电动行走机构15和自动检测机构6进行控制，在控制器7和计算机10上分别设置有无线通信模块9，计算机10与控制器7通过无线通信模块9进行无线通信，计算机10对控制器7发出操作指令，实时接收、记录测量数据，并对这些数据进行分析处理、显示和记录测量结果；计算机10的无线通信模块9与控制器7的通信接口电路模块之间实现无线通信，无线通信采用红外线传输。控制器7分别与电动行走机构15的行走电机14、自动检测机构6的执行器件电连接，根据计算机10的操作指令对电动行走机构15和自动检测机构6的动作进行控制。控制器7的外壳为导磁良好的铁皮件制作，屏蔽强电磁场的干扰。

如图3到图5所示，Y型机架4位于双串绝缘子1串间，是由型材连接构成的Y型结构，沿绝缘子串方向横跨在至少两个绝缘子1上，Y型机架4上部的两个相互构成V型的侧边分别通过液压撑杆5连接在Y型机架4下部呈I型的壳体上，通过液压撑杆5调节两个V型侧边之间的角度；Y型机架4选用密度小、刚性好、绝缘性能优良的材料的型材组合成基本框架，本实施例中，Y型机架4选用环氧树脂玻璃丝引拔管P850材料,该材料具有较好的绝缘性能、较高的机械强度和机械加工性能，有较稳定的尺寸和较好的耐化学性等特点，广泛应用于电机、变压器高压输变线路、石油、化工、通讯等方面，起绝缘及支架加强作用，是3240环氧玻璃层压制品的换代产品。

电动行走机构15包括安装在Y型机架4上部两个呈V型侧边上的同步带轮2和同步皮带3及安装在Y型机架4下部I型壳体内的行走电机14；两侧的同步皮带3构成V型结构，每侧的同步皮带3的V型外侧贴合在绝缘子串的绝缘子1外缘上部内侧，横跨在至少两个绝缘子1上；行走电机14为双输出轴电机，行走电机14安装在Y型机架4下部的I型壳体的端部，行走电机14与两侧的同步带轮2通过软轴11连接传递动力，软轴11的一端通过联轴器与同步带轮2连接，软轴11的另一端与行走电机14的一个输出轴通过联轴器连接。行走电机14旋转带动Y型机架4两侧的同步带轮2旋转，带动两侧的同步皮带3移动从而拖动Y型机架4整体在绝缘子串上移动。

对于750kV输电线路，耐张双串绝缘子串间距离一般为500毫米，Y型机架4的中间主体结构可以设置在此空间；在Y型机架4每侧设置两个液压撑杆5，通过调节液压撑杆5的伸出长度调节V型的角度；液压撑杆5变长时，两侧的同步皮带3之间的角度增加，适用于绝缘子串间距较大的绝缘子串或者直径较小的绝缘子1，液压撑杆5变短时，两侧的同步皮带3之间的角度减小，适用于绝缘子串间距较小的绝缘子串或者直径较大的绝缘子1。使用前，可根据现场绝缘子串的实际情况，对液压撑杆5的长度进行调节。

每侧的电动行走机构15包含一条同步皮带3和两个同步带轮2，同步带轮2的轮轴安装固定在Y型机架4的两侧上部的V型臂上，而且每条同步皮带3贴合在绝缘子串间绝缘子1外缘上部偏下的位置，Y型机架4的这种结构及与耐张双串绝缘子的连接，使整个检测装置在耐张双串绝缘子上步进移动更加平稳，不会走偏，检测过程安全可靠。

自动检测机构6包括对称设置在Y型机架下部I型壳体两侧的测量臂、连杆、弹簧、电磁开关阀、行程开关12，两个测量臂通过连杆、弹簧和电磁开关阀分别活动链接在Y型机架4下部的I型壳体两侧；每侧测量臂伸出的两个测量杆13之间的距离等于一个绝缘子1的轴向长度，电磁开关阀与执行元件驱动电路电连接，当电磁开关阀得电工作时，弹簧压缩，测量臂的两个测量杆13杆分别接触在绝缘子1瓷瓶伞裙两侧的钢轴上，测试绝缘子1的漏电数据，当电磁阀失电时，弹簧释放，弹起测量臂，测量臂的两个测量杆13脱离绝缘子1；自动测量机构6的测量臂的两个测量杆13的后端与控制器7内部的信号采集电路连接，前端与相邻两个绝缘子1的钢轴接触采集漏电信息。在检测期间，检测臂不能移动，以避免摩擦对信号产生干扰。两个行程开关12设置在Y型机架4下部的I型壳体的两侧，两个行程开关12为延时常闭开关，分别串联在两侧的执行元件驱动电路中，在行走过程中两侧的行程开关12的触头与绝缘子1的外缘接触时，行程开关12的开关电路断开，当行程开关12的触头越过绝缘子1的外缘时，行程开关12的触头根据设定的延时时间复位，行程开关12复位后开关电路闭合；测试前，根据绝缘子1的厚度和相邻绝缘子1之间的轴向距离调整行程开关12在壳体上的位置，设定延时动作时间，当绝缘子1的厚度即电流爬距较大时，增加延时时间；当绝缘子1的电流爬距较小时，减小延时时间；从而使测量杆处于最佳测量位置。由于采用行程开关12控制自动检测机构6的动作时机，所以，通过调整行程开关12在Y型机架4上的位置，也可以对第一片绝缘子1和最后一片绝缘子1进行检测。

电源8设置在Y型机架4下部的I型壳体内，分别给行走电机14、自动检测机构6和控制器7供电。

如图2所示为控制器的原理框图，控制器7的核心部件是智能单元CPU；配置直流供电电路、高压逆变电路、整流电路、高压保护电路、信号采样电路、信号调理电路、数模转换电路、模数转换电路、输出驱动电路、通信接口电路；

电路各部分功能如下：

直流电路：是本系统的工作电源，由蓄电池提供，由于在高空作业，考虑到体积和重量，该蓄电池选用20Ah12V铅酸蓄电池。然后采用DC-DC变换电路，将其变换为控制电路需要的+3V、+5V、-5V、－12V，连同蓄电池本身的+12V共5种电源，为控制器7工作提供电源。

高电压产生电路：主要是产生检测需要的高压脉冲，需要将直流12V电源逆变为50Hz的交流电，再通过变压器升压到3000V,再整流为直流，然后由计算机10对线路的交流电进行过零检测，确定高压脉冲的加载时间，在绝缘子1上的电压低于3000V的时间区间，通过对晶闸管(可控硅)的通断控制，产生高压脉冲，加载到检测回路，从而在检测机构6上得到相应的脉冲电流和脉冲信号电压。

高压保护电路：有两套高压保护电路，一套用于隔离绝缘子1上的高压(离输电线最近的绝缘子上分担的电压最高，可达3万伏以上)，使其不至于窜入到控制检测电路，以保护控制器7；另一套用于保护可控硅。

信号采样电路：高频脉冲交流信号，转换为直流信号，以便于校正与标定。对电路的设计要求是，输入阻抗高，输出低阻抗低。且尽可能减少电路的响应时间，以便后续电路快速测量。同时考虑，有效值与均值，基波与谐波的关系，最大可能地削弱谐波的干扰。

信号调理电路：整流电路输出的信号，由校正电路再次处理，目的是进一步提高信号的准确性及抗扰能力，并为A/D转换提供合适的输入电压。

输出驱动电路：主要是通过多个MOSFAT管的顺次通断，控制步进电机行进和暂停，以便准确检测；主要包括开关量输出与锁存电路、数字量输出与锁存电路、执行元件驱动电路。

通信接口电路：采用红外通信，在电光转换电路中采用V/L电光技术，保证前后严格绝缘，有很好的安全性，同时又能准确地传递信号。它具有抗干扰能力强、价格低、调试容易等特点。

抗干扰设计：由于本装置工作于高电压、强电场环境，因此抗干扰设计至关重要，如果没有良好的抗干扰措施，电路将无法工作，或者即使勉强工作，其采集的数据也偏差很大，因此本设计特别重视抗干扰设计，现场控制器外壳7为导磁良好的铁皮件制作，电路核心部分和信号处理部分均采用双层导磁铁皮封装，以最大限度的屏蔽强电磁场的干扰，保证电路可靠的工作。

工作时Y型机架4骑在由绝缘子1构成的双绝缘子串上，地面计算机10发出行走指令，Y型机架4通过电动行走机构15在双串绝缘子上行走，行程开关12的触头与绝缘子1的外缘接触时，自动检测机构6不动作，行程开关12的触头与绝缘子1的外缘脱离时，控制器7按照预设的程序驱动自动检测机构6工作，自动检测机构6的检测臂的测量杆13搭接在相邻的两个绝缘子1的钢轴上，在弹簧作用下紧贴钢帽，测量杆13上的脉冲高电压(15000V)作用于绝缘子1，会产生微安级的脉冲电流，该电流的大小取决于绝缘子1的电阻值，对该电流采样，并对绝缘子1的漏电电压进行检测，进行A/D转换和数值分析，把获得结果输送到控制器7存储，控制器7实时把数据无线发送到计算机10，计算机10对所测得的数据进行分析计算，实时得出每一片绝缘子1的电阻值，并根据预设的安全电阻指标，判断绝缘子1的优劣。调整行程开关12在Y型机架4上的位置，也可以检测第一片和最后一片绝缘子1的电阻值。