高压线路除冰平台的制作方法

文档序号:14686080发布日期:2018-06-14 23:05

技术领域

本发明涉及高压线路领域,尤其涉及一种高压线路除冰平台。



背景技术:

输电电网远程运输电力的介质一般采用高压线路以提高电力传输的效率,然而,在气温达到零度以下时,水结成冰将会对线路、铁塔和铁塔基础产生破坏力,给人们的生活和工作带来极大的不便,也为区域经济发展造成巨大的损失。由于高压线路的特殊性,这时再采用传统的人力除冰方式,除了除冰效率低下以外,也容易造成人员伤亡。

现有技术中,高压线路除冰的一种方案是,在搭建输电电网时,为高压线路“披”上一层超疏水涂层“外衣”,在遭遇低温冰冻雨雪灾害时,高压线路的防结冰覆冰能力将大幅提升50%-60%,从而减少电力系统安全事故发生。这种方式虽然达到了一定的防止结冰的效果,但由于防结冰覆冰能力终归有限,而且为整条高压线路都涂上超疏水涂层,经济成本非常高。

现有技术中,还存在一些针对高压线路的巡线机器人的除冰控制方案,但由于输电电网设备过多、结构复杂,高压线路所在环境一般比较恶劣,而且机器人本身结构设计不合理,导致现有技术中的机器人除冰方案难以大批量应用,只能停留在实验室阶段;同时,现场电子冰层测量设备的缺失导致除冰效果达不到供电管理部门的要求。

因此,需要一种新的高压线路除冰平台,能够对普遍使用、未经过任何处理的高压线路进行冰层检测和冰层消除,采用机械除冰方式替换人工除冰方式,提高除冰效率的同时,避免供电维护人员被高压线路击中,节约了大量的人力和物力。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供了一种基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台,对现有的高压线路不需要进行任何处理,采用机器人在高压线路上行走的方式对整条高压线路进行自动除冰,其间,感应导线和电容测量电路的使用用于测量高压线路的实时冰层厚度,同时在优化机器人内部结构的同时,在机器人内增加除冰设备进行基于实时冰层厚度的自适应除冰,从而提高了冰层消除的效率。

根据本发明的一方面,提供了一种基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台,所述平台包括感应导线、电容测量电路、微处理器和机器人主体结构,感应导线平行于高压线路架设,电容测量电路用于测量感应导线和高压线路之间的电容值,微处理器用于基于电容值确定高压线路的实时冰层厚度,机器人主体结构与微处理器通过无线通信链路连接,用于基于高压线路的实时冰层厚度对控制对高压线路除冰的力度。

更具体地,在所述基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台中,包括:2根感应导线,平行且对称架设在高压线路的两侧;绝缘三角形支架,位于高压线路和2根感应导线之间,用于支撑固定高压线路和2根感应导线;温度补偿装置,包括3个温度传感器和2个温度补偿器,3个温度传感器分别设置在高压线路和2根感应导线的内部,2个温度补偿器分别设置在2根感应导线的内部,每一个温度补偿器通过比较其对应感应导线的温度与高压线路的温度,对其对应感应导线的温度进行补偿,以保证其对应感应导线的温度与高压线路的温度相同;电容测量电路,设置在绝缘三角形支架上,用于检测高压线路作为一个极板、2根感应导线作为另一个极板的电容器的电容值;微处理器,与电容测量电路连接,基于电容值确定高压线路的冰层厚度以作为实时冰层厚度输出;第一频分双工通信接口,设置在绝缘三角形支架上,与微处理器连接,用于无线发送实时冰层厚度;伸缩限位开关组合,包括六个伸缩限位开关,用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离;控制箱移动限位开关,用于限制控制箱的移动距离;机器人主体结构,包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、重心控制子结构和控制箱;前轮子结构处于底板上方,包括前方切削刀片、前方防切削板、前方驱动电机和前方行走轮,前方切削刀片用于切除前方高压线路处的冰层,前方防切削板与前方切削刀片连接,用于在前方切削刀片进行切削操作时卡在高压线路上,实现前方切削刀片与高压线路的隔离,前方行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接,用于为前方切削刀片提供切削动力的同时,为前方行走轮提供行走动力;中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间,处于底板上方,包括中部驱动电机和中部行走轮组成,中部行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,中部驱动电机与中部行走轮连接,用于为中部行走轮提供行走动力;后轮子结构处于底板上方,包括后方驱动电机和后方行走轮,后方行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接,用于为后方切削刀片提供切削动力的同时,为后方行走轮提供行走动力;前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间,用于将前轮子结构连接到底板上,包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节,前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接,前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接,前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接,前方肩关节与底板连接,前方垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号,前方水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号;中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间,用于将中轮子结构连接到底板上,包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节,中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接,中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接,中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接,中部肩关节与底板连接,中部垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号,中部水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号;后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间,用于将后轮子结构连接到底板上,包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节,后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接,后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接,后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接,后方肩关节与底板连接,后方垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号,后方水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号;刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸,刹车块位于后方高压线路位置,刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接,用于为刹车块的刹车制动操作提供动力;重心控制子结构位于底板下方,采用控制箱为重心调节的配重设备,包括重心调节气缸和三位电磁阀,重心调节气缸为重心调节提供动力,三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体结构的重心位置;控制箱位于底板下方,包括外壳和控制板,所述控制板集成了飞思卡尔MC9S12芯片和第二频分双工通信接口,第二频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接,用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令,飞思卡尔MC9S12芯片还与第二频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接,用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号,还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号;其中,飞思卡尔MC9S12芯片还通过第二频分双工通信接口接收第一频分双工通信接口发送的实时冰层厚度,以向前方驱动电机发送前方切冰控制指令,控制前方切削刀片的切削力度。

更具体地,在所述基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台中,还包括:超声波探测传感器,位于前轮子机构上,与凌阳SPCE061A芯片电性连接,用于检测并输出前方高压线路处的障碍物距离。

更具体地,在所述基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台中:微处理器为AT89C51单片机。

更具体地,在所述基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台中:AT89C51单片机被设置在绝缘三角形支架上。

更具体地,在所述基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台中,还包括:刹车限位开关,用于限制刹车块的刹车距离。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:

图1为根据本发明实施方案示出的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台的温度补偿装置的结构方框图

附图标记:1感应导线;2电容测量电路;3微处理器;4机器人主体结构;5第一温度传感器;6第二温度传感器;7第三温度传感器;8第一温度补偿器;9第二温度补偿器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台的实施方案进行详细说明。

随着经济的发展,各国对电力的需求日益增多,电气设备也不断增加,输电线路分布越来越广,在远程输电中,最常用的是高压线路输电,其传输效率胜过其他传输方式。

然而,在冬天,经常发生高压线路结冰的情况。这种现象主要由气象决定,因为气象的变化引起空气的温度、湿度冷暖空气对流而形成了这种综合性的物理现象,尤其多发于北方的山区和丘陵地区。严重的冰雪事故会导致高压线路机械性能急剧下降,甚至导致供电中断以及发生危险情况。常发的冰雪事故严重威胁供电电网的安全稳定运行,

目前,对输电电网中的高压线路结冰情况的处理一般采用人工方式或高压线路预处理方式,但是,前者耗费大量的人力物力,且除冰效率不高,除冰危险度高,后者经济成本不菲,关键是克服结冰的能力也有限。目前还有一些机器人在远程控制在线除冰的技术方案,然而,由于现有的机器人结构不够合理,尚不能适应复杂的高压线路环境,仍旧需要大量的人工介入,综合成本也很高。更重要的是,现有技术中缺少有效的高压线路冰层厚度自动检测设备,这是高压线路自动除冰的重要门槛。

为了克服上述不足,本发明搭建了一种基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台,采用感应导线、电容测量电路、微处理器协同操作,以电子的方式准确检测出现场高压线路的冰层厚度,同时优化机器人结构,引入自适应的除冰设备,从而使得远程除冰控制成为可能。

图1为根据本发明实施方案示出的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台的结构方框图,所述平台包括感应导线、电容测量电路、微处理器和机器人主体结构,感应导线平行于高压线路架设,电容测量电路用于测量感应导线和高压线路之间的电容值,微处理器用于基于电容值确定高压线路的实时冰层厚度,机器人主体结构与微处理器通过无线通信链路连接,用于基于高压线路的实时冰层厚度对控制对高压线路除冰的力度。

接着,继续对本发明的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台包括:2根感应导线,平行且对称架设在高压线路的两侧;绝缘三角形支架,位于高压线路和2根感应导线之间,用于支撑固定高压线路和2根感应导线。

如图2所示,所述平台包括:温度补偿装置,包括3个温度传感器和2个温度补偿器,即第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一温度补偿器和第二温度补偿器,第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器分别设置在高压线路和2根感应导线的内部,第一温度补偿器和第二温度补偿器分别设置在2根感应导线的内部,每一个温度补偿器通过比较其对应感应导线的温度与高压线路的温度,对其对应感应导线的温度进行补偿,以保证其对应感应导线的温度与高压线路的温度相同。

所述平台包括:电容测量电路,设置在绝缘三角形支架上,用于检测高压线路作为一个极板、2根感应导线作为另一个极板的电容器的电容值;微处理器,与电容测量电路连接,基于电容值确定高压线路的冰层厚度以作为实时冰层厚度输出。

所述平台包括:第一频分双工通信接口,设置在绝缘三角形支架上,与微处理器连接,用于无线发送实时冰层厚度;伸缩限位开关组合,包括六个伸缩限位开关,用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离;控制箱移动限位开关,用于限制控制箱的移动距离。

所述平台包括:机器人主体结构,包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、重心控制子结构和控制箱。

前轮子结构处于底板上方,包括前方切削刀片、前方防切削板、前方驱动电机和前方行走轮,前方切削刀片用于切除前方高压线路处的冰层,前方防切削板与前方切削刀片连接,用于在前方切削刀片进行切削操作时卡在高压线路上,实现前方切削刀片与高压线路的隔离,前方行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接,用于为前方切削刀片提供切削动力的同时,为前方行走轮提供行走动力。

中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间,处于底板上方,包括中部驱动电机和中部行走轮组成,中部行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,中部驱动电机与中部行走轮连接,用于为中部行走轮提供行走动力。

后轮子结构处于底板上方,包括后方驱动电机和后方行走轮,后方行走轮采用塑料材料,具有与高压线路相适应的圆槽,后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接,用于为后方切削刀片提供切削动力的同时,为后方行走轮提供行走动力。

前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间,用于将前轮子结构连接到底板上,包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节,前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接,前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接,前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接,前方肩关节与底板连接,前方垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号,前方水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号。

中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间,用于将中轮子结构连接到底板上,包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节,中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接,中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接,中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接,中部肩关节与底板连接,中部垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号,中部水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号。

后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间,用于将后轮子结构连接到底板上,包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节,后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接,后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接,后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接,后方肩关节与底板连接,后方垂直伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号,后方水平伸缩臂还与飞思卡尔MC9S12芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号。

刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸,刹车块位于后方高压线路位置,刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接,用于为刹车块的刹车制动操作提供动力。

重心控制子结构位于底板下方,采用控制箱为重心调节的配重设备,包括重心调节气缸和三位电磁阀,重心调节气缸为重心调节提供动力,三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体结构的重心位置。

控制箱位于底板下方,包括外壳和控制板,所述控制板集成了飞思卡尔MC9S12芯片和第二频分双工通信接口,第二频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接,用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令。

飞思卡尔MC9S12芯片还与第二频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接,用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号,还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号。

其中,飞思卡尔MC9S12芯片还通过第二频分双工通信接口接收第一频分双工通信接口发送的实时冰层厚度,以向前方驱动电机发送前方切冰控制指令,控制前方切削刀片的切削力度。

可选地,在所述高压线路除冰平台中,还包括:超声波探测传感器,位于前轮子机构上,与凌阳SPCE061A芯片电性连接,用于检测并输出前方高压线路处的障碍物距离;微处理器为AT89C51单片机;AT89C51单片机被设置在绝缘三角形支架上;以及还包括:刹车限位开关,用于限制刹车块的刹车距离。

另外,限位开关又称行程限位开关,用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中,将行程限位开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程限位开关的触点动作,实现电路的切换。因此,限位开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。限位开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中,还利用行程限位开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位,轿厢的上、下限位保护。

限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。这种开关有接触式的和非接触式的。接触式的比较直观,机械设备的运动部件上,安装上限位开关,与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块,或者是相反安装位置。当限位开关的机械触头碰上挡块时,切断了(或改变了)控制电路,机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动,这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。

采用本发明的基于电容测量冰层厚度的高压线路除冰平台,针对现有技术无法对整条高压线路自动除冰的技术问题,采用优化结构并搭载自适应除冰设备的机器人进行巡线,增加电子冰层检测设备提高现场冰层检测的精度,另外,引入频分双工通信链路以保障现场通信的效率,从而在远程简单控制下即可完成对整条高压线路的自动除冰。

可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1