带电作业装置及其控制方法与流程

本发明涉及输配电工程技术领域，具体而言，涉及一种带电作业装置及其控制方法。

背景技术：

配电网络中，电气设备在长期运行中需要经常测试、检查和维修。带电作业是避免检修停电，保证正常供电的有效措施。带电作业是在高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法。带电作业的内容可分为带电测试、带电检查和带电维修等几个方面。

带电作业的危险性和劳动强度较大，且往往是高空作业，人工带电作业存在一定的困难和局限性，因此，往往需要带电作业车协助作业。

但在高压带电作业中，部分带电作业工作，由于地理环境等限制，导致带电作业车无法进入，没有带电作业车，操作人员缺乏专用的带电作业工具，利用一般工具在高电压、高空环境中进行带电作业，作业条件恶劣，存在较大的安全隐患，极易发生触电，甚至引发人身伤亡事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种带电作业装置及其控制方法，有助于保障作业人员的人身安全，并提高工作效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种带电作业装置，所述装置包括绝缘杆和活动支架；所述活动支架连接在所述绝缘杆上端；

所述活动支架为内部空心的盒体，所述盒体的两个相对的端部形成有开口；

所述活动支架上设置有活动臂，所述活动臂设置有两个，两个活动臂相对设置，分别从活动支架的两个相对的端部形成的开口中伸出；

所述活动支架的两个相对的内侧壁上设置有导条，所述导条与所述活动臂同向设置，用于使所述活动臂在伸出和缩回时保持直线滑动；

所述活动臂的伸出端设置有用于连接带电作业工具的连接部；两个所述活动臂在相对的侧壁上均设置有齿条；

在所述活动支架上，且两个所述活动臂之间设置有齿轮，所述齿轮与所述活动臂上的齿条相啮合，用于驱动两活动臂伸出和缩回；

所述活动支架下端，且所述绝缘杆外部套设有控制箱，所述控制箱内设置有步进电机和与所述步进电机连接的控制器；所述步进电机的电机轴与所述齿轮连接，带动齿轮转动；

两个所述活动臂中的一个活动臂上设置有位移传感器，所述位移传感器设置在与所述活动臂的伸出端相对的另一端，并与所述控制器连接；

所述控制器的控制端设置于所述绝缘杆外侧；

所述控制器用于接收控制端发送的指令，并根据接收到的所述指令控制所述步进电机转动；

当所述控制器接收到控制端发送的指令为活动臂张开指令或活动臂闭合指令时，通过所述位移传感器检测活动臂所在的当前位置；

计算活动臂所在的当前位置与预设的张开位置或闭合位置之间的距离，并根据得到的所述距离确定步进电机的转动方向和转动步数；

向所述步进电机发生启动信号，启动步进电机；

根据确定的所述步进电机的转动方向和转动步数，向所述步进电机输出电脉冲信号，控制步进电机向相应的转动方向转动相应的步数；

当所述步进电机达到所述的转动步数时，向所述步进电机发生一个停止延时信号，同时停止输出电脉冲信号，使步进电机停转。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述连接部包括由弹性材料制成的弯管，所述弯管的两条连接臂之间呈锐角或直角连接，其中一条连接臂套接在所述活动臂的端部，另一条连接臂用于套接在带电作业工具的端部。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述连接部与所述活动臂的端部通过铰接的方式连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述连接部包括连接主体和位于连接主体底端的第一连接耳；

所述连接主体呈上端开口的圆筒状，连接主体的内壁上设置有用于连接带电作业工具的螺纹；

所述第一连接耳上形成有轴孔，所述活动臂的端部设置有第二连接耳，第二连接耳上设置有连接轴，所述连接轴转动连接在第一连接耳上的轴孔内。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述控制器还用于用于在接收控制端发送的指令时，向所述步进电机发生启动信号，启动步进电机根据所述指令向相应的转动方向转动，并检测控制端发送的指令是否结束；

当所述控制器检测到所述控制端发送的指令结束时；向所述步进电机发生一个停止信号，使步进电机停转。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述齿轮与所述步进电机的电机轴之间采用键连接、紧定螺钉连接或过盈配合连接。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制箱内还设置有与所述齿轮连接的齿轮轴；所述齿轮轴与所述步进电机的电机轴之间通过轴套连接。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述位移传感器包括电位器式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、导电塑料位移传感器或数字激光位移传感器中的一种。

结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述控制器的控制端包括设置在所述绝缘杆的近下端部的张开按键和闭合按键，所述张开按键和闭合按键与所述控制器连接，用于控制活动臂的开合。

第二方面，本发明实施例还提供一种带电作业装置的控制方法，所述带电作业装置上述任一种带电作业装置，所述方法包括：

当所述控制器接收到控制端发送的指令为活动臂张开指令或活动臂闭合指令时，通过所述位移传感器检测活动臂所在的当前位置；

计算活动臂所在的当前位置与预设的张开位置或闭合位置之间的距离，并根据得到的所述距离确定步进电机的转动方向和转动步数；

向所述步进电机发生启动信号，启动步进电机；

根据确定的所述步进电机的转动方向和转动步数，向所述步进电机输出电脉冲信号，控制步进电机向相应的转动方向转动相应的步数；

当所述步进电机达到所述的转动步数时，向所述步进电机发生一个停止延时信号，同时停止输出电脉冲信号，使步进电机停转。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的带电作业装置，设置有绝缘杆，带电作业工具安装在绝缘杆的顶端，操作人员通过绝缘杆进行带电作业，能够防止触电事故的发生，有助于保障作业人员的人身安全；

绝缘杆上端的活动支架上设置有两个活动臂，活动臂从活动支架的端部开口处伸出，带电作业工具连接在两活动臂的伸出端，两活动臂可以伸出和缩回，从而控制剪钳类的带电作业工具开合，完成张开和剪断操作；

活动臂的伸出和缩回由步进电机和控制器控制，活动臂上设置有位移传感器，控制器根据位移传感器探测到的活动臂的位置确定步进电机的转动方向和转动步数，控制步进电机精确转动，防止活动臂从其安装位置上脱出。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所提供的带电作业装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例所提供的带电作业装置的内部结构示意图；

图3为本发明一实施例所提供的活动臂的结构示意图；

图4为图3中A部的放大结构示意图。

图标：

1-绝缘杆；2-活动支架；3-控制箱；4-导条；5-齿条；6-活动臂；8-齿轮；61-弯管；62-连接部；621-连接主体；622-第一连接耳；623-第二连接耳；624-连接轴；625-螺纹。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种带电作业装置及其控制方法，以下首先对本发明的带电作业装置进行详细介绍。

实施例一

图1为该实施例所提供的带电作业装置的结构示意图；图2为该所提供的带电作业装置的内部结构示意图。如图1和图2所示，该实施例的带电作业装置包括绝缘杆1和活动支架2。

绝缘杆1包括顶端的工作部分，中部的绝缘部分和下端的手握部分。工作部分安装在绝缘部分的上端，用于连接活动支架2；绝缘部分由电木、胶木、塑料带、环氧玻璃布管等绝缘材料制成，起绝缘隔离作用；手握部分也由与绝缘部分相同的材料制成，为方便操作人员手握操作，防止手滑，可以在手握部分设置凹凸。绝缘杆1还可以设置成可伸缩的伸缩杆。

活动支架2连接在绝缘杆1的上端；活动支架2为内部空心的盒体，盒体的两个相对的端部形成有开口。

活动支架2上设置有活动臂6，活动臂6设置有两个，两个活动臂相对设置，分别从活动支架2的两个相对的端部形成的开口中伸出。

活动支架2的两个相对的内侧壁上设置有导条4，导条4与活动臂6同向设置，用于使活动臂6在伸出和缩回时保持直线滑动。

活动臂6的伸出端设置有用于连接带电作业工具的连接部。

图中所示的连接部为由弹性材料制成的弯管61，弯管61的两条连接臂之间呈锐角或直角连接，其中一条连接臂套接在活动臂6的端部，另一条连接臂用于套接在带电作业工具的端部。

两个活动臂6在相对的侧壁上均设置有齿条5。在活动支架2上，且两个活动臂6之间设置有齿轮8，齿轮8与活动臂6上的齿条相啮合，用于驱动两活动臂6伸出和缩回。

活动支架2下端，且绝缘杆1外部套设有控制箱3，控制箱3内设置有步进电机(未图示)和与步进电机连接的控制器；步进电机的电机轴与齿轮连接，带动齿轮转动。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机并由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。

齿轮8与步进电机的电机轴之间可以采用键连接、紧定螺钉连接或过盈配合连接；

也可以采用齿轮轴与电机轴连接，具体为控制箱3内设置有与齿轮连接的齿轮轴；齿轮轴与步进电机的电机轴之间通过轴套连接。

两个活动臂6中的一个活动臂上设置有位移传感器(未图示)，位移传感器设置在与述活动臂的伸出端相对的另一端，并与控制器连接。

位移传感器是一种金属感应线性器件，传感器的作用是把被测量的机械位移转换为电量。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移传感器位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。

位移传感器包括电位器式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、导电塑料位移传感器或数字激光位移传感器中的一种。

电位器式位移传感器通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，需要在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。

物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。优点是:结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。

磁致伸缩位移传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。

由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响，IP防护等级在IP67以上。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大地提高检测的可靠性和使用寿命。

导电塑料位移传感器，是用特殊工艺将DAP(邻苯二甲酸二稀丙脂)电阻浆料覆在绝缘机体上，加热聚合成电阻膜，或将DAP电阻粉热塑压在绝缘基体的凹槽内形成的实心体作为电阻体。特点是：平滑性好、分辩力优异耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐化学腐蚀。用于宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统等。

数字激光位移传感器，可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量。

激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下"看见"这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。

数字激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低。

控制器的控制端设置于绝缘杆1外侧。控制器用于接收控制端发送的指令，并根据接收到的所述指令控制所述步进电机转动。

控制器的控制端包括设置在所述绝缘杆的近下端部的张开按键和闭合按键，所述张开按键和闭合按键与所述控制器连接，用于控制活动臂的开合。

具体地说，当控制器接收到控制端发送的指令为活动臂张开指令或活动臂闭合指令时，通过位移传感器检测活动臂所在的当前位置；

计算活动臂所在的当前位置与预设的张开位置或闭合位置之间的距离，并根据得到的距离确定步进电机的转动方向和转动步数；

向步进电机发生启动信号，启动步进电机；

根据确定的步进电机的转动方向和转动步数，向步进电机输出电脉冲信号，控制步进电机向相应的转动方向转动相应的步数；

当步进电机达到转动步数时，向步进电机发生一个停止延时信号，同时停止输出电脉冲信号，使步进电机停转。

所述控制器还用于用于在接收控制端发送的指令时，向所述步进电机发生启动信号，启动步进电机根据所述指令向相应的转动方向转动，并检测控制端发送的指令是否结束；

当所述控制器检测到所述控制端发送的指令结束时；向所述步进电机发生一个停止信号，使步进电机停转。

图1和图2示出了连接部的一种实现方式。图3和图4示出了连接部的另一种实现方式，如图3和图4所示，连接部62与活动臂6的端部通过铰接的方式连接。

连接部62包括连接主体621和位于连接主体621底端的第一连接耳622，连接主体621呈上端开口的圆筒状，连接主体621的内壁上设置有用于连接带电作业工具的螺纹625。

第一连接耳622上形成有轴孔，活动臂的端部设置有第二连接耳623，第二连接耳623上设置有连接轴，连接轴转动连接在第一连接耳622上的轴孔内。

实施例二

该实施例提供了一种带电作业装置的控制方法，所述方法包括：

当所述控制器接收到控制端发送的指令为活动臂张开指令或活动臂闭合指令时，通过所述位移传感器检测活动臂所在的当前位置；

计算活动臂所在的当前位置与预设的张开位置或闭合位置之间的距离，并根据得到的所述距离确定步进电机的转动方向和转动步数；

向所述步进电机发生启动信号，启动步进电机；

根据确定的所述步进电机的转动方向和转动步数，向所述步进电机输出电脉冲信号，控制步进电机向相应的转动方向转动相应的步数；

当所述步进电机达到所述的转动步数时，向所述步进电机发生一个停止延时信号，同时停止输出电脉冲信号，使步进电机停转。

在该方法中，控制器在控制步进电机停止时，向步进电机发生一个停止延时信号，停止输出电脉冲信号，进一步提高了控制的精确度。

本发明实施例提供的带电作业装置和控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。