复合绝缘子振动除冰装置及除冰方法与流程

本发明涉及除冰技术领域，尤其是涉及一种复合绝缘子振动除冰装置及除冰方法。

背景技术：

在目前高空复合绝缘子除冰行业中，输电线路的安全运转是当今电力发展的关键问题，尤其是在自然环境中，随着天气的变化，输电线路不断经受着风吹雨打的侵害，其安全性能会受到影响。由于我国冰雪灾害频发，覆冰对我国电网建设造成了很大的威胁，尤其是绝缘子覆冰后相邻的伞裙易被冰凌桥接，从而大大缩短了绝缘子的泄露距离，极易产生覆冰闪络事故，而且绝缘子覆冰过多会加重伞裙、金具及输电导线的承重负担，造成断线倒塔事故。因此，解决高压输电线路绝缘子的覆冰机理、覆冰状态监测和除冰技术，对绝缘子覆冰并及时预警并采取合理的治理措施，避免重大冰灾事故，尽可能地减少经济损失，所以，使用一种复合绝缘子振动除冰装置显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种复合绝缘子振动除冰装置及除冰方法，解决及时除去覆冰和避免人员高中作业问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种复合绝缘子振动除冰装置，包括与高架塔固定连接的动力装置，动力装置与复合绝缘子机械连接；所述的动力装置用于输出驱使复合绝缘子沿径向直线往复运动、圆周运动和椭圆运动中的一种或多种运动方式。

优选方案中，所述动力装置中的平台与高架塔固定连接，所述平台上设有除冰装置。

优选方案中，所述除冰装置中的顶杆穿过励磁线圈与动线圈连接，顶杆一端设有支撑弹簧，所述顶杆另一端设有夹头，夹头与复合绝缘子固定连接；直流电通入励磁线圈而产生恒定磁场，再将交流电通入动线圈中，动线圈受到周期变化的电磁激励力的作用带动顶杆作往复运动。

优选方案中，所述除冰装置中电机上的轴与转盘固定连接，所述转盘上设有铰接的顶杆，顶杆端部的夹头与复合绝缘子固定连接；通过电机驱动转盘转动，从而带动顶杆做圆周运动。

优选方案中，所述转盘与电机上的轴偏心连接；通过电机驱动转盘转动，从而带动顶杆做椭圆运动。

优选方案中，所述除冰装置通过安装夹具与平台连接，所述安装夹具中的底座一侧上设有压杆，压杆通过螺栓与底座铰接，所述底座上设有t型螺杆，t型螺杆与底座铰接。

优选方案中，所述除冰装置与功率放大器电连接，功率放大器与扫频信号发生器电连接，扫频信号发生器与控制主机电连接。

优选方案中，所述高架塔上设有风速测量仪、摄像头和温湿度传感器。

优选方案中，所述风速测量仪、摄像头和温湿度传感器与控制主机电连接。

除冰方法包括：s1、当高架塔上摄像头监测现场覆冰厚度达到要求后；

s2、控制主机发出指令到扫频信号发生器；

s3、扫频信号发生器接受指令后发出特定一个频率给功率放大器；

s4、通过功率放大器进行放大频率再远距离传输到除冰装置；

s5、除冰装置启动进行振动除冰。

本发明提供了一种复合绝缘子振动除冰装置及除冰方法，可实现远程自动识别覆冰厚度及环境情况，自动判别启动除冰装置，除冰效果好，效率高，速度快，操作简单，使用安全可靠，通用性强；使用太阳能蓄电池，充分利用太阳能绿色能源，能长期使用，使用寿命长；避免人员高空作业，提高了除冰作业的安全性；采用除冰装置振动除冰，不会造成绝缘子闪络现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明总体流程图；

图2是本发明高架塔上安装视图；

图3是本发明除冰装置剖视图；

图4是本发明安装夹具和除冰装置组合视图；

图5是本发明复合绝缘子串激振应力分布视图；

图6是本发明复合绝缘子前6阶振型图；

图7是本发明电路原理图；

图8是本发明除冰装置优选方案安装视图；

图9是本发明除冰装置优选方案结构视图；

图10是本发明除冰装置优选方案正视图；

图中：高架塔1；风速测量仪2；摄像头3；温湿度传感器4；太阳能蓄电池5；安装夹具6；底座601；压杆602；螺栓603；t型螺杆604；除冰装置7；顶杆701；励磁电圈02；动线圈703；弹簧704；夹头705；电机706；转盘707；平台8；复合绝缘子9；控制主机10；扫频信号发生器11；功率放大器12。

具体实施方式

实施例1

如图1~10所示，一种复合绝缘子振动除冰装置及除冰方法，包括与高架塔1固定连接的动力装置，动力装置与复合绝缘子9机械连接；所述的动力装置用于输出驱使复合绝缘子9沿径向直线往复运动、圆周运动和椭圆运动中的一种或多种运动方式。

优选方案中，所述动力装置中的平台8与高架塔1固定连接，所述平台8上设有除冰装置7，由此结构，装置固定连接在高架塔1上，防止装置松动或掉落，使用方便可靠。

优选方案中，所述除冰装置7中的顶杆701穿过励磁线圈702与动线圈703连接，顶杆701一端设有支撑弹簧704，所述顶杆701另一端设有夹头705，夹头705与复合绝缘子9固定连接；直流电通入励磁线圈702而产生恒定磁场，再将交流电通入动线圈703中，动线圈703受到周期变化的电磁激励力的作用带动顶杆701作往复运动，由此结构，夹头705与复合绝缘子9固定连接，当除冰装置7启动时顶杆701会带动夹头705以及复合绝缘子9沿直线进行往复运动振动，以达除去复合绝缘子9上覆冰的功能，采用直线往复运动振动除冰不会造成绝缘子闪络现象，除冰效果好，效率高，操作简单，使用安全可靠。

优选方案中，所述除冰装置7中电机706上的轴与转盘707固定连接，所述转盘707上设有铰接的顶杆701，顶杆701端部的夹头705与复合绝缘子9固定连接；通过电机706驱动转盘707转动，从而带动顶杆701做圆周运动，由此结构，通过电机706驱动转盘707转动顺时针或逆时针转动，可以让顶杆701带动复合绝缘子9沿圆周转动，除冰效果好，效率高，操作简单，使用安全可靠。

优选方案中，所述转盘707与电机706上的轴偏心连接；通过电机706驱动转盘707转动，从而带动顶杆701做椭圆运动，由此结构，通过电机706驱动转盘707转动顺时针或逆时针转动，可以让顶杆701带动复合绝缘子9沿椭圆转动，除冰效果好，效率高，操作简单，使用安全可靠。

优选方案中，所述除冰装置7通过安装夹具6与平台8连接，所述安装夹具6中的底座601一侧上设有压杆602，压杆602通过螺栓603与底座601铰接，所述底座601上设有t型螺杆604，t型螺杆604与底座601铰接，由此结构，安装夹具6装在高架塔1上，高架塔1位于高空，为了减轻维护人员高空作业难度，所以采用铰链连接，维护人员只用松掉t型螺杆604即可打开压杆602，从而安装或更换除冰装置7方便快捷。

优选方案中，所述除冰装置7与功率放大器12电连接，功率放大器12与扫频信号发生器11电连接，扫频信号发生器11与控制主机10电连接，由此结构，控制主机10根据设定的程序启动后,发出指令给扫频信号发生器11，让扫频信号发生器11输出30hz到功率放大器12进行远传信号的放大到除冰装置7以30hz的激振频率振动，经振动除冰模拟试验数据表明，当扫频信号发生器11输出激振频率为30hz，除冰装置7功率为73w时可达到去除覆冰产生脆性破碎的最小压缩强度值0.45mpa。

优选方案中，所述高架塔1上设有风速测量仪2、摄像头3和温湿度传感器4，由此结构，风速测量仪2可监测当前环境下风速情况，摄像头3采用ccd摄像头能清晰看到复合绝缘子9上覆冰厚度情况，温湿度传感器4可监测当前环境下温湿度情况，为了节约装置能耗，后台程序根据现场情况判断是否执行除冰措施，上述设备均由太阳能蓄电池5供电，充分利用太阳能资源。

优选方案中，所述风速测量仪2、摄像头3和温湿度传感器4与控制主机10电连接，由此结构，摄像头3拍摄的画面通过一系列图像处理技术如图像平滑处理、阈值变换和边缘检测技术等，计算得到绝缘子覆冰前后的像素差值，最终建立像素数值和实际的几何距离之间的对应关系，从而得到绝缘子的覆冰厚度；利用gsm/gprs网络将远传所采集到的数据发送至控制主机10，可实现有效实时的数据传输，精准可靠，反应迅速。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1~10所示，当高架塔1上的摄像头3监测现场覆冰厚度达到要求后；控制主机10发出指令到扫频信号发生器11；扫频信号发生器11接受指令后发出特定一个频率给功率放大器12；通过功率放大器12进行放大频率再远距离传输到除冰装置7；除冰装置7启动进行振动除冰。

实施例3

结合上述实施例进一步说明，如图1~10所示，经试验表明复合绝缘子9前6阶模态都集中在低阶频率，其中一阶特征频率为29.37hz。复合绝缘子9的振动特性主要是以弯曲模态为主，此时振动对伞裙材料和芯棒之间的粘结稳定性影响小；复合绝缘子9伞裙中部，即靠近芯棒的应力最大，可达到0.8mpa，而从轴心向四周延伸时，产生的应力逐渐缩小，伞裙边沿的应力约为0.4mpa，该试验结果表明能达到覆冰产生脆性破碎的应力值为0.45mpa；由上述试验结果，除冰装置7选用sa-jz005型激振器，该激振器能在低频范围内正常运转，且能产生15000n/m2左右的激振力，可满足除冰所需应力值，由激振器的最大激振力和台面直径可计算的到激振器的输出功率为15542.47n/m2；由激振器型号和激振频率要求，匹配的扫频信号发生装置11型号为sa-sg030，该信号源能产生高质量的正弦信号，且信号频率范围宽、分档可调，有利于研究不同信号频率下复合绝缘子的振动情况；功率放大器12选用的是sa-pa010型，其主要用来推动激振器，是作为振动实验和振动测量的大功率激振源。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。