一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统的制作方法
【专利摘要】一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，包括发射盒（４）和接收盒（10）；发射盒通过发射盒固定臂（3）固定在高压输电母线起点线杆（1）上；接收盒通过接收盒固定臂（15）固定在高压输电母线终点线杆（14）上。发射盒主控系统用来控制脉冲融冰激光器（7）和检测激光器（8）发射，接收盒主控系统用来控制光电探测器（12）接收信号。检测激光器用于检测覆冰，脉冲融冰激光器用于融冰。本发明采用高压母线感应取电，无需额外供电，保证系统工作的持续性。采用在线自动检测、自动融冰一体化设计，具有智能性。无线网络的加入，可实现远程控制及系统软件升级。系统可在电网带负荷运行时进行除冰，环境适应性高。
【专利说明】一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，属激光应用技术领域。
【背景技术】
[0003]当冬季出现长时间低温天气，并造成大面积气象灾害时，在城市里经常会出现断水断电断煤气的现象，而且公共交通也会部分造成中断，其直接原因往往是停电。冬季大面积停电的原因是由于供电线路覆冰，覆冰会使高压输电母线重量成倍增加，从而拉断线路或使线杆铁塔折断。
[0004]因此高压输电母线覆冰的高效实用去除方法是非常急需的保障冬季正常供电的强有力措施。高压输电母线通常具有较高的架空及较长的长度。采用人工除冰方式，效率低具存在较大危险。也有采取机械式沿线路滑动自动臂敲击碎冰的方法，装置结构复杂，安装操作不便。在特高压直流输电工程中，也有采用线路融冰技术，其采用线路发热的方法进行覆冰去除。但这种技术需要断开负荷，让线路脱离运行状态(即除冰时需对用户停止供电)，接直流电源生成大电流(近短路状态)，从而使线路发热进行融冰。无法在带负荷运行时除冰以及对线路导线材料有需受高电流要求的缺点使之无法大面积推广使用。
[0005]高效便捷自动化的正常负荷下(在线)的高压输电母线融冰方法相对传统方法具有较大优势，因此，此类方法更具有实用性、也更具推广价值，成为解决冬季高压输电母线覆冰问题的优选手段。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，针对正常供电情况下的高压输电母线覆冰高效去除的难题，提供一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及消融系统，用以在正常负荷下实现高压输电母线自动覆冰检测并在有覆冰的情况下实现全自动融冰清除。
[0007]实现本发明的技术方案是，一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，包括:
发射盒，用于安装固定发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器和发射盒步进电机，并使脉冲融冰激光器的光轴与检测激光器的光轴均与母线光轴平行且可以母线主轴为中心旋转，控制并发射融冰激光和检测激光；
接收盒，用于安装接收盒主控系统、光电探测器和接收盒步进电机，并使光电探测器传感面的中心法线与母线光轴平行且可以母线主轴为中心旋转，接收检测激光器或脉冲融冰激光器的激光信号。
[0008]所述发射盒通过发射盒固定臂固定在高压输电母线起点线杆上;接收盒通过接收盒固定臂固定在高压输电母线终点线杆上。
[0009]所述发射盒包括:发射盒高压母线感应取电电源、发射盒母线固定架、发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器、发射盒主动齿轮、发射盒从动齿轮、发射盒平键、发射盒从动轮轴承、发射盒母线套管、发射盒步进电机、发射盒步进电机固定臂、发射盒步进电机转轴、发射盒无线网卡和发射盒天线；
所述发射盒开有发射盒主圆孔，高压输电母线从这个圆孔穿过;发射盒母线固定架把高压输电母线与发射盒相互固定，防止高压输电母线摆动及弯曲；
所述发射盒步进电机通过发射盒步进电机固定臂固定安装在发射盒内；所述发射盒主动齿轮通过发射盒平键紧固安装在发射盒步进电机转轴上;所述发射盒母线套管紧固套于高压输电母线上，发射盒从动轮轴承内圈紧固套装在发射盒母线套管上，发射盒从动轮轴承外圈与发射盒从动齿轮内孔过盈配合固定安装，该结构可使发射盒从动齿轮以母线主轴为转动中心轴自由转动;所述发射盒步进电机转轴与母线主轴严格平行，发射盒主动齿轮与发射盒从动齿轮采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于发射盒步进电机所转的角度;所述脉冲融冰激光器与检测激光器均为圆柱形、直径均为d，固定安装在发射盒从动齿轮上;所述脉冲融冰激光器、检测激光器与高压输电母线三者圆柱形外表面紧贴，可保证脉冲融冰激光器的光轴、检测激光器的光轴与母线主轴三者平行；当发射盒从动齿轮转动时带动脉冲融冰激光器与检测激光器一起转动，脉冲融冰激光器的光轴与检测激光器的光轴均以母线主轴为中心旋转，旋转半径为r+d/2 ； r为高压输电母线的半径，R为发射盒主圆孔的半径，满足条件R=r+d;
所述发射盒高压母线感应取电电源通过电磁感应从高压输电母线取电，并给发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器、发射盒步进电机及发射盒无线网卡供电；
所述发射盒主控系统用来控制脉冲融冰激光器和检测激光器发射，控制发射盒步进电机按指定的角度旋转，并通过发射盒无线网卡与接收盒传递无线信号，发射盒天线用来发射与接收无线信号。
[0010]所述接收盒包括:接收盒高压母线感应取电电源、接收盒母线固定架、接收盒主控系统、光电探测器、接收盒主动齿轮、接收盒从动齿轮、接收盒平键、接收盒从动轮轴承、接收盒母线套管、接收盒步进电机、接收盒步进电机固定臂、接收盒步进电机转轴、接收盒无线网卡和接收盒天线；
所述接收盒开有接收盒主圆孔，高压输电母线从这个圆孔穿过;接收盒母线固定架把高压输电母线与接收盒相互固定，防止高压输电母线摆动及弯曲；
所述接收盒步进电机通过接收盒步进电机固定臂固定安装在接收盒内；所述接收盒主动齿轮通过接收盒平键紧固安装在接收盒步进电机转轴上;所述接收盒母线套管紧固套于高压输电母线上，所述接收盒从动轮轴承内圈紧固套装在接收盒母线套管上，所述接收盒从动轮轴承外圈与接收盒从动齿轮内孔过盈配合固定安装，该结构可使接收盒从动齿轮以母线主轴为转动中心轴自由转动;所述接收盒步进电机转轴与母线主轴严格平行，接收盒主动齿轮与接收盒从动齿轮采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于接收盒步进电机所转的角度;所述光电探测器为圆柱形，其直径为d，固定安装在接收盒从动齿轮上;所述光电探测器与高压输电母线两者圆柱形外表面紧贴，可保证光电探测器传感面的中心法线与母线主轴平行；当接收盒从动齿轮转动时带动光电探测器一起转动，光电探测器传感面的中心法线以母线主轴中心旋转，旋转半径为r+d/2;接收盒主圆孔的半径为R，并满足条件R=r+d;
所述接收盒高压母线感应取电电源通过电磁感应从高压输电母线取电，并给接收盒主控系统、光电探测器、接收盒步进电机及接收盒无线网卡供电；
所述接收盒主控系统用来控制光电探测器接收信号，控制接收盒步进电机按指定的角度旋转，并通过接收盒无线网卡与发射盒传递无线信号，接收盒天线用来发射与接收无线信号。
[0011]一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及消融系统覆冰检测及消融方法步骤如下:
(1)配对并初始化
所述发射盒主控系统发出指令给发射盒无线网卡组建无线局域网N;接收盒主控系统发出指令给接收盒无线网卡搜索无线局域网N，并接入该局域网，接入配对后，发射盒主控系统可通过网络协议与接收盒主控系统通讯及交换信息；
所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮旋转，当检测激光器的光轴正好转至母线主轴的正上方时，所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其停止旋转，此时发射盒从动齿轮的位置为发射当前位置；
同时，所述接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其旋转，从而接收盒主动齿轮带动接收盒从动齿轮旋转，当光电探测器传感面的中心法线正好转至母线主轴的正上方时，此时，光电探测器传感面的中心法线与检测激光器的光轴重合，接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其停止旋转，此时接收盒从动齿轮的位置为接收当前位置；
此时，在线自动激光覆冰检测及消融系统完成了配对及初始化;所述接收盒主控系统开启光电探测器，并始终接收其传感的光强信号；
(2)在线覆冰检测
所述发射盒主控系统发出指令启动检测激光器;所述检测激光器发出的检测激光束沿检测激光器的光轴向光电探测器传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，检测激光束无法到达光电探测器传感面，因此其输出的光强信号为环境光强弱信号；当检测激光束整个行进路线都无覆冰时，检测激光束可以到达光电探测器传感面，因此其输出的光强信号为检测激光强信号;接收盒主控系统依据接收的光电探测器传感的光强信号来判断检测激光器光轴路径上是否有覆冰，并将是否覆冰信息通知发射盒主控系统；当发射盒主控系统接收到是否覆冰信号时，首先关闭检测激光器;然后，当有覆冰信号时顺序执行步骤(3);当无覆冰信号时直接跳转到步骤(4);
(3)自动融冰
所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮从发射当前位置旋转一个角度a，使脉冲融冰激光器的光轴正好转至母线主轴的正上方，此时发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其停止旋转;此时发射盒从动齿轮的位置为新的发射当前位置；
所述发射盒主控系统发出指令启动脉冲融冰激光器;脉冲融冰激光器发出的高能聚焦脉冲激光沿脉冲融冰激光器的光轴向光电探测器传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，由于高能聚焦脉冲激光具有消蚀作用，在多次脉冲的冲击下，覆冰将被粉碎及融解；当接收盒主控系统接收的光电探测器传感的光强信号从环境光弱信号突变为脉冲激光强信号时，表明高能聚焦脉冲激光行进路线所有覆冰将已被清除；
此时，所述接收盒主控系统将覆冰已清除的信息传给发射盒主控系统;发射盒主控系统发出指令关闭脉冲融冰激光器；
(4)自动旋转进位
所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮从发射当前位置继续向前旋转角度a;同时，接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其旋转，从而接收盒主动齿轮带动接收盒从动齿轮从接收当前位置继续向前旋转角度a;此时，发射盒从动齿轮的位置为新的发射当前位置;接收盒从动齿轮的位置为新的接收当前位置；
(5)重复自动检测与融冰
重复步骤(2)?(4)，直至发射盒从动齿轮及接收盒从动齿轮均完整转过360度以上结束。
[0012]本发明的有益效果是，本发明采用高压母线感应取电，无需额外供电，保证系统工作的持续性。本发明采用在线自动检测、自动融冰一体化设计，具有智能性。无线网络的加入，可实现远程控制及系统软件升级。系统可在电网带负荷运行时进行除冰，环境适应性尚O
[0013]本发明适用于高压输电母线在线自动激光覆冰检测及消融。
【附图说明】
[0014]图1为本发明系统结构原理示意图；
图2为本发明发射盒结构示意图；
图3为本发明接收盒结构示意图；
图中，I是起点线杆;2是高压输电母线;3是发射盒固定臂;4是发射盒;5是发射盒从动齿轮;6是发射盒主动齿轮;7是脉冲融冰激光器;8是检测激光器;9是接收盒主动齿轮;10是接收盒;11是接收盒从动齿轮;12是光电探测器;13是地面;14是终点线杆;15是接收盒固定臂；16是发射盒母线固定架；17是发射盒高压母线感应取电电源；18是发射盒主控系统；19是发射盒步进电机;20是发射盒步进电机固定臂;21是发射盒步进电机转轴;22是发射盒平键;23是发射盒无线网卡;24是发射盒天线;25是发射盒从动轮轴承;26是发射盒母线套管；27是接收盒母线固定架;28是接收盒高压母线感应取电电源;29是接收盒主控系统;30是接收盒步进电机;31是接收盒步进电机固定臂；32是接收盒平键;33是接收盒无线网卡;34是接收盒天线；35是接收盒步进电机转轴;36是接收盒从动轮轴承;37是接收盒母线套管;38是发射盒主圆孔;39是接收盒主圆孔;40是母线主轴。
【具体实施方式】
[0015]本发明【具体实施方式】如图1、图2及图3所示。
[0016]起点线杆I与终点线杆14是架设在地面13的相邻的两个线杆。高压输电母线2架设在起点线杆I与终点线杆14之间，其中心线为母线主轴40，当高压输电母线2紧固安装时，母线主轴40可近似看成一条直线。当冬季出现长时间低温天气时，高压输电母线2可能覆冰，通过本发明的在线自动激光覆冰检测及消融系统可实现自动除冰。
[0017]本实施例实施过程如下:
在线自动激光覆冰检测及消融系统由发射盒4、接收盒10构成。发射盒4通过发射盒固定臂3固定在起点线杆I上;接收盒10通过接收盒固定臂15固定在终点线杆14上。
[0018]发射盒4中包括有发射盒高压母线感应取电电源17、发射盒母线固定架16、发射盒主控系统18、脉冲融冰激光器7、检测激光器8、发射盒主动齿轮6、发射盒从动齿轮5、发射盒平键22、发射盒从动轮轴承25、发射盒母线套管26、发射盒步进电机19、发射盒步进电机固定臂20、发射盒步进电机转轴21、发射盒无线网卡23及发射盒天线24。
[0019]接收盒10包括有接收盒高压母线感应取电电源28、接收盒母线固定架27、接收盒主控系统29、光电探测器12、接收盒主动齿轮9、接收盒从动齿轮11、接收盒平键32、接收盒从动轮轴承36、接收盒母线套管37、接收盒步进电机30、接收盒步进电机固定臂31、接收盒步进电机转轴35、接收盒无线网卡33及接收盒天线34。
[0020]发射盒4开有发射盒主圆孔38，接收盒10开有接收盒主圆孔39，高压输电母线2从这两个圆孔穿过。发射盒母线固定架16把高压输电母线2与发射盒4相互固定，接收盒母线固定架27把高压输电母线2与接收盒10相互固定，防止高压输电母线摆动及弯曲。
[0021]发射盒高压母线感应取电电源17通过电磁感应从高压输电母线2取电，并给发射盒主控系统18、脉冲融冰激光器7、检测激光器8、发射盒步进电机19及发射盒无线网卡23供电。
[0022]接收盒高压母线感应取电电源28通过电磁感应从高压输电母线2取电，并给接收盒主控系统29、光电探测器12、接收盒步进电机30及接收盒无线网卡33供电。
[0023]发射盒步进电机19通过发射盒步进电机固定臂20固定安装在发射盒4内。发射盒主动齿轮6通过发射盒平键22紧固安装在发射盒步进电机转轴21上。发射盒母线套管26紧固套于高压输电母线2上，发射盒从动轮轴承25内圈紧固套装在发射盒母线套管26上，发射盒从动轮轴承25外圈与发射盒从动齿轮5内孔过盈配合固定安装，该结构可使发射盒从动齿轮5以母线主轴40为转动中心轴自由转动。发射盒步进电机转轴21与母线主轴40严格平行，发射盒主动齿轮6与发射盒从动齿轮5采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于发射盒步进电机19所转的角度。脉冲融冰激光器7与检测激光器8均为圆柱形、直径均为d，固定安装在发射盒从动齿轮5上。脉冲融冰激光器7、检测激光器8与高压输电母线2三者圆柱形外表面紧贴，可保证脉冲融冰激光器7的光轴、检测激光器8的光轴与母线主轴40三者平行。当发射盒从动齿轮5转动时带动脉冲融冰激光器7与检测激光器8—起转动，脉冲融冰激光器7的光轴与检测激光器8的光轴均以母线主轴40为中心旋转，旋转半径为r+d/2。高压输电母线的半径的r，发射盒主圆孔38的半径为R，满足条件R=r+d。
[0024]接收盒步进电机30通过接收盒步进电机固定臂31固定安装在接收盒10内。接收盒主动齿轮9通过接收盒平键32紧固安装在接收盒步进电机转轴35上。接收盒母线套管37紧固套于高压输电母线2上，接收盒从动轮轴承36内圈紧固套装在接收盒母线套管37上，接收盒从动轮轴承36外圈与接收盒从动齿轮11内孔过盈配合固定安装，该结构可使接收盒从动齿轮11以母线主轴40为转动中心轴自由转动。接收盒步进电机转轴35与母线主轴40严格平行，接收盒主动齿轮9与接收盒从动齿轮11采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于接收盒步进电机30所转的角度。光电探测器12为圆柱形，其直径也为d，固定安装在接收盒从动齿轮11上。光电探测器12与高压输电母线2两者圆柱形外表面紧贴，可保证光电探测器12传感面的中心法线与母线主轴40平行。当接收盒从动齿轮11转动时带动光电探测器12—起转动，光电探测器12传感面的中心法线以母线主轴40中心旋转，旋转半径为r+d/2。接收盒主圆孔39的半径也为R，并满足条件R=r+d。
[0025]发射盒主控系统18用来控制脉冲融冰激光器7和检测激光器8发射，控制发射盒步进电机19按指定的角度旋转，并通过发射盒无线网卡23与接收盒10传递无线信号，发射盒天线24用来发射与接收无线信号。
[0026]接收盒主控系统29用来控制光电探测器12接收信号，控制接收盒步进电机30按指定的角度旋转，并通过接收盒无线网卡33与发射盒4传递无线信号，接收盒天线34用来发射与接收无线信号。
[0027]当需要对高压输电母线2进行自动融冰时，按以下步骤进行:
(I)配对并初始化
发射盒主控系统18发出指令给发射盒无线网卡23组建无线局域网N。接收盒主控系统29发出指令给接收盒无线网卡33搜索无线局域网N，并接入该局域网，接入配对后，发射盒主控系统18可通过网络协议与接收盒主控系统29通讯及交换信息。
[0028]发射盒主控系统18发出指令给发射盒步进电机19使其旋转，从而发射盒主动齿轮6带动发射盒从动齿轮5旋转，当检测激光器8的光轴正好转至母线主轴40的正上方时，发射盒主控系统18发出指令给发射盒步进电机19使其停止旋转，此时发射盒从动齿轮5的位置为发射当前位置。
[0029]同时，接收盒主控系统29发出指令给接收盒步进电机30使其旋转，从而接收盒主动齿轮9带动接收盒从动齿轮11旋转，当光电探测器12传感面的中心法线正好转至母线主轴40的正上方时，此时，光电探测器12传感面的中心法线与检测激光器8的光轴重合，接收盒主控系统29发出指令给接收盒步进电机30使其停止旋转，此时接收盒从动齿轮11的位置为接收当前位置。
[0030]此时，在线自动激光覆冰检测及消融系统完成了配对及初始化。接收盒主控系统29开启光电探测器12，并始终接收其传感的光强信号。
[0031](2)在线覆冰检测
发射盒主控系统18发出指令启动检测激光器8(本实施例采用785nm半导体连续激光器)。检测激光器8发出的检测激光束沿检测激光器8的光轴向光电探测器12传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，检测激光束无法到达光电探测器12传感面，因此其输出的光强信号为环境光强弱信号；当检测激光束整个行进路线都无覆冰时，检测激光束可以到达光电探测器12传感面，因此其输出的光强信号为检测激光强信号。接收盒主控系统29依据接收的光电探测器12传感的光强信号来判断检测激光器8光轴路径上是否有覆冰，并将是否覆冰信息通知发射盒主控系统18。当发射盒主控系统18接收到是否覆冰信号时，首先关闭检测激光器8。然后
当有覆冰信号时顺序执行步骤(3);当无覆冰信号时直接跳转到步骤(4)。
[0032](3)自动融冰
发射盒主控系统18发出指令给发射盒步进电机19使其旋转，从而发射盒主动齿轮6带动发射盒从动齿轮5从发射当前位置旋转一个角度a，使脉冲融冰激光器7的光轴正好转至母线主轴40的正上方，此时发射盒主控系统18发出指令给发射盒步进电机19使其停止旋转。此时发射盒从动齿轮5的位置为新的发射当前位置。
[0033]本实施例采用重频10Hz、单脉冲能量200mJ、脉宽7ns、波长为1064nm的半导体栗浦固体激光器发射盒主控系统18发出指令启动脉冲融冰激光器7。
[0034]脉冲融冰激光器7发出的高能聚焦脉冲激光沿脉冲融冰激光器7的光轴向光电探测器12传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，由于高能聚焦脉冲激光具有消蚀作用，在多次脉冲的冲击下，覆冰将被粉碎及融解。当接收盒主控系统29接收的光电探测器12传感的光强信号从环境光弱信号突变为脉冲激光强信号时，表明高能聚焦脉冲激光行进路线所有覆冰将已被清除。
[0035]此时，接收盒主控系统29将覆冰已清除的信息传给发射盒主控系统18。发射盒主控系统18发出指令关闭脉冲融冰激光器7。
[0036](4)自动旋转进位
发射盒主控系统18发出指令给发射盒步进电机19使其旋转，从而发射盒主动齿轮6带动发射盒从动齿轮5从发射当前位置继续向前旋转角度a;同时，接收盒主控系统29发出指令给接收盒步进电机30使其旋转，从而接收盒主动齿轮9带动接收盒从动齿轮11从接收当前位置继续向前旋转角度a。此时，发射盒从动齿轮5的位置为新的发射当前位置;接收盒从动齿轮11的位置为新的接收当前位置。
[0037](5)重复自动检测与融冰
重复步骤(2)-(4)，直至发射盒从动齿轮5及接收盒从动齿轮11均完整转过360度以上结束。
[0038]此时，即完成了整个输电母线2全部覆冰的清除。
【主权项】
1.一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，其特征在于，所述系统包括: 发射盒，用于安装固定发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器和发射盒步进电机，并使脉冲融冰激光器的光轴与检测激光器的光轴均与母线光轴平行且可以母线主轴为中心旋转，控制并发射融冰激光和检测激光； 接收盒，用于安装固定接收盒主控系统、光电探测器和接收盒步进电机，并使光电探测器传感面的中心法线与母线光轴平行且可以母线主轴为中心旋转，接收检测激光器或脉冲融冰激光器的激光信号。2.根据权利要求1所述的一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，其特征在于，所述发射盒通过发射盒固定臂固定在高压输电母线起点线杆上;接收盒通过接收盒固定臂固定在高压输电母线终点线杆上。3.根据权利要求1所述的一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，其特征在于，所述发射盒包括:发射盒高压母线感应取电电源、发射盒母线固定架、发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器、发射盒主动齿轮、发射盒从动齿轮、发射盒平键、发射盒从动轮轴承、发射盒母线套管、发射盒步进电机、发射盒步进电机固定臂、发射盒步进电机转轴、发射盒无线网卡和发射盒天线； 所述发射盒开有发射盒主圆孔，高压输电母线从这个圆孔穿过;发射盒母线固定架把高压输电母线与发射盒相互固定，防止高压输电母线摆动及弯曲； 所述发射盒步进电机通过发射盒步进电机固定臂固定安装在发射盒内；所述发射盒主动齿轮通过发射盒平键紧固安装在发射盒步进电机转轴上;所述发射盒母线套管紧固套于高压输电母线上，发射盒从动轮轴承内圈紧固套装在发射盒母线套管上，发射盒从动轮轴承外圈与发射盒从动齿轮内孔过盈配合固定安装，该结构可使发射盒从动齿轮以母线主轴为转动中心轴自由转动;所述发射盒步进电机转轴与母线主轴严格平行，发射盒主动齿轮与发射盒从动齿轮采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于发射盒步进电机所转的角度;所述脉冲融冰激光器与检测激光器均为圆柱形、直径均为d，固定安装在发射盒从动齿轮上;所述脉冲融冰激光器、检测激光器与高压输电母线三者圆柱形外表面紧贴，可保证脉冲融冰激光器的光轴、检测激光器的光轴与母线主轴三者平行；当发射盒从动齿轮转动时带动脉冲融冰激光器与检测激光器一起转动，脉冲融冰激光器的光轴与检测激光器的光轴均以母线主轴为中心旋转，旋转半径为r+d/2 ； r为高压输电母线的半径，R为发射盒主圆孔的半径，满足条件R=r+d; 所述发射盒高压母线感应取电电源通过电磁感应从高压输电母线取电，并给发射盒主控系统、脉冲融冰激光器、检测激光器、发射盒步进电机及发射盒无线网卡供电； 所述发射盒主控系统用来控制脉冲融冰激光器和检测激光器发射，控制发射盒步进电机按指定的角度旋转，并通过发射盒无线网卡与接收盒传递无线信号，发射盒天线用来发射与接收无线信号。4.根据权利要求1所述的一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，其特征在于，所述接收盒包括:接收盒高压母线感应取电电源、接收盒母线固定架、接收盒主控系统、光电探测器、接收盒主动齿轮、接收盒从动齿轮、接收盒平键、接收盒从动轮轴承、接收盒母线套管、接收盒步进电机、接收盒步进电机固定臂、接收盒步进电机转轴、接收盒无线网卡和接收盒天线； 所述接收盒开有接收盒主圆孔，高压输电母线从这个圆孔穿过;接收盒母线固定架把高压输电母线与接收盒相互固定，防止高压输电母线摆动及弯曲； 所述接收盒步进电机通过接收盒步进电机固定臂固定安装在接收盒内；所述接收盒主动齿轮通过接收盒平键紧固安装在接收盒步进电机转轴上;所述接收盒母线套管紧固套于高压输电母线上，所述接收盒从动轮轴承内圈紧固套装在接收盒母线套管上，所述接收盒从动轮轴承外圈与接收盒从动齿轮内孔过盈配合固定安装，该结构可使接收盒从动齿轮以母线主轴为转动中心轴自由转动;所述接收盒步进电机转轴与母线主轴严格平行，接收盒主动齿轮与接收盒从动齿轮采用相同的材料、齿形、结构及尺寸，当两者啮合传动时，其转过的角度相等，且等于接收盒步进电机所转的角度;所述光电探测器为圆柱形，其直径为d，固定安装在接收盒从动齿轮上;所述光电探测器与高压输电母线两者圆柱形外表面紧贴，可保证光电探测器传感面的中心法线与母线主轴平行；当接收盒从动齿轮转动时带动光电探测器一起转动，光电探测器传感面的中心法线以母线主轴中心旋转，旋转半径为r+d/2;接收盒主圆孔的半径为R，并满足条件R=r+d; 所述接收盒高压母线感应取电电源通过电磁感应从高压输电母线取电，并给接收盒主控系统、光电探测器、接收盒步进电机及接收盒无线网卡供电； 所述接收盒主控系统用来控制光电探测器接收信号，控制接收盒步进电机按指定的角度旋转，并通过接收盒无线网卡与发射盒传递无线信号，接收盒天线用来发射与接收无线信号。5.根据权利要求1所述的一种高压输电母线在线自动激光覆冰检测及融冰系统，其特征在于，所述系统在线自动激光覆冰检测及消融方法步骤如下: (1)配对并初始化 所述发射盒主控系统发出指令给发射盒无线网卡组建无线局域网N;接收盒主控系统发出指令给接收盒无线网卡搜索无线局域网N，并接入该局域网，接入配对后，发射盒主控系统可通过网络协议与接收盒主控系统通讯及交换信息； 所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮旋转，当检测激光器的光轴正好转至母线主轴的正上方时，所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其停止旋转，此时发射盒从动齿轮的位置为发射当前位置； 同时，所述接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其旋转，从而接收盒主动齿轮带动接收盒从动齿轮旋转，当光电探测器传感面的中心法线正好转至母线主轴的正上方时，此时，光电探测器传感面的中心法线与检测激光器的光轴重合，接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其停止旋转，此时接收盒从动齿轮的位置为接收当前位置； 此时，在线自动激光覆冰检测及消融系统完成了配对及初始化;所述接收盒主控系统开启光电探测器，并始终接收其传感的光强信号； (2)在线覆冰检测 所述发射盒主控系统发出指令启动检测激光器;所述检测激光器发出的检测激光束沿检测激光器的光轴向光电探测器传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，检测激光束无法到达光电探测器传感面，因此其输出的光强信号为环境光强弱信号；当检测激光束整个行进路线都无覆冰时，检测激光束可以到达光电探测器传感面，因此其输出的光强信号为检测激光强信号;接收盒主控系统依据接收的光电探测器传感的光强信号来判断检测激光器光轴路径上是否有覆冰，并将是否覆冰信息通知发射盒主控系统；当发射盒主控系统接收到是否覆冰信号时，首先关闭检测激光器;然后，当有覆冰信号时顺序执行步骤(3);当无覆冰信号时直接跳转到步骤(4); (3)自动融冰 所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮从发射当前位置旋转一个角度a，使脉冲融冰激光器的光轴正好转至母线主轴的正上方，此时发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其停止旋转;此时发射盒从动齿轮的位置为新的发射当前位置； 所述发射盒主控系统发出指令启动脉冲融冰激光器;脉冲融冰激光器发出的高能聚焦脉冲激光沿脉冲融冰激光器的光轴向光电探测器传感面发射，当其行进路线上遇到覆冰时，由于高能聚焦脉冲激光具有消蚀作用，在多次脉冲的冲击下，覆冰将被粉碎及融解；当接收盒主控系统接收的光电探测器传感的光强信号从环境光弱信号突变为脉冲激光强信号时，表明高能聚焦脉冲激光行进路线所有覆冰将已被清除； 此时，所述接收盒主控系统将覆冰已清除的信息传给发射盒主控系统;发射盒主控系统发出指令关闭脉冲融冰激光器； (4)自动旋转进位 所述发射盒主控系统发出指令给发射盒步进电机使其旋转，从而发射盒主动齿轮带动发射盒从动齿轮从发射当前位置继续向前旋转角度a;同时，接收盒主控系统发出指令给接收盒步进电机使其旋转，从而接收盒主动齿轮带动接收盒从动齿轮从接收当前位置继续向前旋转角度a;此时，发射盒从动齿轮的位置为新的发射当前位置;接收盒从动齿轮的位置为新的接收当前位置； (5)重复自动检测与融冰 重复步骤(2)?(4)，直至发射盒从动齿轮及接收盒从动齿轮均完整转过360度以上结束。
【文档编号】G01V8/10GK105866854SQ201510957308
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月21日
【发明人】万雄
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司