专利名称：高压输电线路绝缘子带电智能检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能检测仪，尤其是一种能够实现带电在线自动检测、记录的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，属于电力系统的测量仪器。
为保证高压输配电线路的电气安全，在高压输配电线路运行使用一段时间后，需要检测线路的电气性能，防止短路或断路等现象的发生。但是，随着输电线路电压等级的不断提高，高压输电线路绝缘子带电检测工作难度越来越大，该领域目前不论国内还是国外几乎尚处于空白状态，这一难题一直没能得到很好地解决，严重地影响着高压输电线路的安全与稳定运行。
目前国内基本仍然采用，人工高空作业的传统检测方式。这种方式不仅劳动强度大、作业周边环境恶劣，带电作业安全性低，而且测量结果只能依靠人工听、看，不能通过仪器记录。国外采用的检测手段有几种采用红外绝缘子观测仪是其中一种，它是利用对热源的探测得知是否有损坏。这种装置只能发现某一局部绝缘子的热点，而不能发现绝缘子在没有产生热点情况下的损坏。另一种较为先进的检测装置是在电力塔脚下安装漏电传感器。它虽然能实时监测，通过光缆传输至集中控制站，但缺点是不能反映每一片绝缘子是否击穿或绝缘不够，而且造价极高，不可能逐塔安装，只能作为重要塔段的监测。
再有，绝缘子的瓶沿需要定期打扫清除，否则瓶沿上沉积的物质可能将线路短路。而绝缘子瓶上沉积物的清除一直是利用人工打扫的方式完成。这种方式不仅安全性差，而且完成起来非常困难，费时、费力。
本发明的目的在于提供一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，它能够通过检测机构和相应的控制电路对绝缘子进行电气指标的自动检测，并且自动记录、显示测量数据。
本发明的又一目的在于提供一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，它携带方便，操作容易，并且成本较低，能够对各种各样的绝缘子瓶串进行检测。
本发明的再一目的在于提供一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，它能够自动清除瓶沿上的沉积物，完成绝缘子的清理工作。
本发明的目的是这样实现的一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，它包括有能够套设在绝缘子本体周边的环型支架，环型支架的本体上设置有能够沿绝缘子瓶沿爬行的爬行机构，检测探头设在环型支架或爬行机构上，其控制电路输出接控制爬行机构、探头的控制端，输入接探头的输出端，控制电路控制爬行机构、探头的检测动作，并接收探头的输出信号。
环型支架为两节或两节以上拼对扣合连接。
爬行机构为两组或两组以上，具体为导轨式机构或履带式机构。
导轨式机构包括导向柱、卡爪滑块、卡爪摆动机构以及瓶沿传感器；由卡爪滑块、卡爪摆动机构以及瓶沿传感器组成爬行定位机构，该机构可为两组卡爪滑块，分别套设在平行的两根导向柱上；能够卡住绝缘子瓶沿的卡爪由支臂和端部设置的定位块构成，卡爪支臂尾端通过传动机构与卡爪摆动机构的输出端相接，瓶沿传感器设置在卡爪滑块上，探头设置在一个爬行定位机构的滑块的卡爪摆动轴上，卡爪滑块上设有卡爪摆动回位传感器。
卡爪滑块的驱动机构为电机拖动式机构或液压传动式机构气动传动式机构。
导轨式机构上固设有导向器，导向器比导向柱和导轨长，延伸出的两端头为外翻的滑雪板状。
履带式机构为包括同步履带、同步轮、拖动电机、变速器、履带支架组成的履带爬行机构，履带爬行机构以向心方向卡紧绝缘子串，检测探头固设在环型支架上。
环型支架上设有能够清除整个绝缘子上灰尘污物的清尘装置。
清尘装置可为一个以上。
控制电路由中央处理器(MCU)输入接传感器接口电路、探头输入以及键盘接口，MCU输出接控制各电机动作的电机接口电路以及数据存储记录、显示和发送电路。
根据上述技术方案分析可知，本发明解决了高压输电线路绝缘子带电在线检测的难题。它能够在线对绝缘子电气性能进行检测，并且该装置能够沿绝缘子串自动爬行，自动检测不同部位的绝缘子瓶串，同时能够将测出的数据记录下来，或者传输给其他装置，以便于数据的统计、管理。再有，本发明应用灵活，通过键盘的设置就可针对各种各样不同的绝缘子进行检测。另外，本发明还能够自动清除绝缘子上的沉积物，省去了人工的繁重劳动。
下面结合附图和具体实施方案按对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明的一种实施例结构示意图；图2为图1所示实施例的俯视结构示意图；图3为图1所示实施例的爬行机构结构示意图；图4为本发明另一种较佳实施例结构示意图；图5为图4所示实施例的爬行机构局部侧视结构示意图；图6为本发明再一种较佳实施例结构示意图；图7为图6所示实施例的爬行机构局部侧视结构示意图；图8为图1所示实施例安装在另一种绝缘子上的结构示意图；图9为本发明又一种实施例结构示意图；图10为本发明控制电路构成框图；图11为图10所示电路实施例中央控制器电路原理图12为图10所示电路实施例采样电路原理图；图13为图10所示电路实施例传感器电路原理图；图14为图10所示电路实施例设定、数据发送电路原理图；图15为图10所示电路实施例爬行结构驱动电路原理图之一；图16为图10所示电路实施例爬行结构驱动电路原理图之二。
本发明为一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，它包括有能够套设在绝缘子本体周边的环型支架，环型支架的本体上设置有能够沿绝缘子瓶沿爬行的爬行机构，检测探头设在环型支架或爬行机构上，其控制电路输出接控制爬行机构、探头的控制端，输入接探头的输出端，控制电路控制爬行机构、探头的检测动作，并接收探头的输出信号。
参见图1、2、3，为本发明一种较佳实施例。其环型支架为三节以上拼对扣合连接，以便操作人员在检测前针对绝缘子瓶串的套合安装。本实施例的爬行机构采用导轨式机构，并且导轨式机构为电机拖动式。导轨式机构分为1、2、3三组，垂直固设在环型支架上，等分圆周、相互间隔120度。导轨式机构包括导向柱8、卡爪滑块9、卡爪摆动机构10以及瓶沿传感器15等，固接在环型支架4上。其中卡爪滑块9、卡爪摆动机构10以及瓶沿传感器15等组成爬行定位机构，而卡爪滑块9为A、B两组，分别套设在对应的两根导向柱8上。卡爪14由支臂和端部设置的定位块构成，卡爪的定位块能够卡住绝缘子瓶沿25。该定位块可为弹性体，以便能够更加牢固地卡固在瓶沿上。卡爪14支臂尾端通过传动机构与卡爪摆动机构10的输出端相接。瓶沿传感器15设置在卡爪滑块9上，检测探头20设置在一个滑块9上。卡爪滑块9上设有卡爪14的摆动回位传感器，以便控制电路MCU能够得知卡爪14的位置。
导轨式机构上固设有导向器19，导向器19比导向柱18长，延伸出的两端头为滑雪板状。它能够引导爬行机构沿绝缘子瓶沿顺利移动，防止整个机构在沿着瓶串爬行时，导向柱18误伸入瓶沿底部，而妨碍机构的行进。
安装在环型支架4三组电机拖动式导轨式1、2、3，每一组爬行导轨总成是由一支主拖动电机5，同步带6、同步带轮7和两根导向柱8、两个卡爪滑块9、两个卡爪摆动机构10、卡爪摆动机构主动齿轮11、卡爪摆动齿轮12、卡爪摆动轴13和两对摆动卡爪14；2只光电传感器15、2只转角定位传感器16；2个最大行程限位开关17及1个导轨支撑体18和导向定位架19组成。检测探头由上检测探头20和下检测探针21组成。
环型支架4上还装有电脑控制部分22、电源部分23和检测部分24。整个检测仪在绝缘子串上25从上至下，在自下而上往返爬行一次即完成绝缘电阻、零值及电压分布的检测任务，并且精确地检测出每一片绝缘子的绝缘状态或零值，同时将全部检测数据存储，或者通过无线方式、有线方式发送至地面记录仪器中，作为线路检修的重要依据。
下面说明爬行机构上下行动作以及卡爪14摆动动作的逻辑关系。工作时，将检测仪置于绝缘子串25上端，(如设三组爬行导轨左侧导向柱上的三只卡爪为A组；右侧导向柱上的三只卡爪为B组)，A组卡爪卡在最上边第一个绝缘子瓶沿上，B组卡爪卡在第二个绝缘子瓶沿上即可启动MCU控制器系统程序。启动前先根据不同绝缘子串设定两个数。
1、设定被检测绝缘子串的绝缘子个数。
2、设定每步爬行要跨越的绝缘子瓶沿数。
如果是不防尘绝缘子25为如图8所示的单沿，每爬行一步瓶沿跨越计数值为2；如果是防尘绝缘子25为如图1所示的双沿，每爬行一步，瓶沿跨越计数值为4。
当A组卡爪摆出，三组爬行导轨总成上的三只主拖动电机(以下称主拖动电机)顺时针同步运转，A组卡爪14下行，同时靠光电传感器15计瓶沿数；当瓶沿计数为2时，主拖动电机5顺时针运转停止，此时A组卡爪14摆进，B组卡爪14摆出，主拖动电机5开始同步逆时针运转，B组卡爪14下行并记数；当瓶沿计数再为2时，主拖动电机5逆时针运转停止。B组卡爪14摆进，A组卡爪14摆出，主拖动电机5再次顺时针运转。A组卡爪14下行并记数；当瓶沿计数再次为2时，主拖动电机5顺时针运转停止，A组卡爪14再次摆进，B组卡爪14摆出，主拖动电机5再次逆时针运转，B组卡爪14下行计数。依此顺序实现沿绝缘子25串向下爬行的目的。当下行到达设定的绝缘子数时，由下行转为上行。这时控制电路要判断是A组卡爪或B组卡爪14最先到达最后一个绝缘子，并自动将瓶沿跨越值设定为1。
如果A组卡爪14先到最后一个绝缘子，则B组卡爪14摆出。主拖动电机5逆时针运转，B组卡爪14下行半步。当瓶沿计数到1时，主拖动电机5运转停止，B组卡爪14摆进。此时A、B两组卡爪14同卡在最后一个绝缘子上。这时A组卡爪14摆开，主拖动电机5逆时针运转，A组卡爪14上行半步。当瓶沿计数到1时。主拖动电机5逆时针运转停止，A组卡爪14摆进。这时控制电路自动恢复瓶沿跨越计数值为2。
如果B组卡爪14先到最后一个绝缘子，则A组卡爪14摆开，主拖动电机5顺时针运转，A组卡爪14下行半步。当瓶沿计数到1时，主拖动电机5停止运转，A组卡爪14摆进。此时，A、B组卡爪14同卡在最后同一绝缘子上。这时B组卡爪摆开，主拖动电机5顺时针运转，B组卡爪14上行半步。当计数到1时，主拖动电机5顺时针运转停止，B组卡爪14摆进，这时控制装置又自动将瓶沿跨越值恢复为2；此时即可正式开始上行(本上行例接续B组卡爪先到加以说明；如A组先到上行时，卡爪14摆动状态及主拖动电机运转方向则反之)。A组卡爪14摆开，主拖电机5同步逆时针运转，A组卡爪14上行，并计瓶沿数(不同的绝缘子瓶沿形状不同，有的是双沿，有的是单沿如图8所示，该绝缘子的瓶沿为单沿，因此在初设瓶沿数时，也需要设置瓶沿的种类，以便计数器准确计数)；当瓶沿计数值为2时，主拖动电机5逆时针运转停止，A组卡爪14摆进，B组卡爪摆出，主拖动电机5开始顺时针运转，B组卡爪14上行并计数；当计数值再次为2时，主拖动电机5顺时针运转停止，B组卡爪14摆进，A组卡爪14摆出，主拖动电机5再逆时针运转，A组卡爪14上行记数；当瓶沿计数再次为2时，主拖动电机5逆时针运转停止，A组卡爪14摆进，B组卡爪14摆出，主拖动电机5再次开始顺时针运转，B组卡爪14上行，依次顺序实现上行的目的。在检测仪下行检测时，记录总绝缘子数是以累加计数的形式；上行时是以递减计数形式。当上行绝缘子记数减至0时，即完成全部检测任务。也就是说检测仪在绝缘子串上从上至下，在自下而上往返爬行一次即检测完毕，并自动停机。在停机前已将全部检测数据通过无线方式发送至地面记录仪器中。若设在A组卡爪14上，在卡爪14往返摆进的过程中，则以1、3、5；2、4、6分检的形式同时完成绝缘子瓶串的零值、电压分布和绝缘电阻的检测。也就是说，如果A组卡爪14是以奇数走下时，必须以偶数返回，目的是让A组卡爪14和整个绝缘子串的每一个绝缘子接触，以实现不漏检的目的。在检测仪向下爬行检测时，其中一组卡爪14先到达最下面的一个绝缘子，另一组卡爪14走半步就是为了调整奇偶关系，其目的是在制造过程中减少一套检测探头，也是为了保证检测数据的一致性。
如图4、5所示，为本发明另一种较佳实施例。其爬行机构也为导轨式的。但是拖动机构与电机拖动式的不同，为液压式或气动式的行走气缸(这液压式或气动式结构只是动作介质不同)，其余机构与上述实施例相同。卡爪滑块9与行走气缸32联动，由气缸32液压驱动爬行。卡爪滑块9上设有卡爪气缸33、34，卡爪气缸33、34推出，卡爪14摆进；卡爪气缸33、34返回，卡爪14摆出。
如图6、7所示，为本发明再一种较佳实施例。其爬行机构采用履带式机构。履带式爬行结构主要由三组履带爬行机构26、27、28，设置在环型支架4上。每组履带爬行总成安装在环型绝缘体支架上呈120°分布。具体履带结构可如同现有的其他领域所使用的履带机构，由履带(即同步带)、同步轮、同步带轮安装体、主拖动电机和变速器及履带支撑架和可以弹性浮动的履带支撑轮组成。环型支架4上还装有电脑控制部分、电源部分、检测部分和检测探头。此部分具体结构可与导轨式的环型结构相同，唯一不同的是履带式机构的检测探头20和探针21安装在环型支架4上。
履带式爬行结构的爬行是利用摩擦力原理(也就是橡胶与陶瓷的摩擦系数)，由于三条履带26、27、28安装在一个环型支架4上，以向心方向卡紧。以其中一条履带26具体结构为例，卡紧力来自于履带弹性支撑架31上的弹簧29，同时又有履带26支撑轮支撑，履带26便可在绝缘子25之间自由运动。而履带26与绝缘子25之间有摩擦力，履带26可相对与绝缘子25不动，这样履带26在正反两个方向由电脑控制其同步转动，使其达到在绝缘子25串上(见图7)14上下爬行检测的目的。检测时对防尘绝缘子25(双沿)检测头逢2摆动一次，对不防尘绝缘子25(单沿)逢1摆动一次。也就是说检测仪(履带式结构的)在绝缘子25串上从上至下爬行一次即检测完毕，并自动停机。在停机前已将全部检测数据通过无线方式发送至地面记录仪器中。
再有，如图8所示，为进一步利用本发明实施更多的功能，环型支架4上设有能够清除整个绝缘子上灰尘的三个清尘装置35、36、37，该清尘装置可为清除刷。在完成绝缘检测后，当环型支架4位置到达某瓶沿时，可通过控制装置启动清除刷旋转，如同清洗气车的清除刷动作机理一样，经过一段时间的清除，将绝缘子25上的沉积物清除干净。从而利用本发明，不仅能够实现绝缘子25的自动检测，还完成了绝缘子25的自动清洗。
如图10-15所示，为本发明配合如图3、4以及图5、6所示具体实施例控制电路的一种较佳实施例。
本发明整个机构的动作受控制电路的控制。该控制电路由中央处理器(MCU)输入接传感器接口电路、探头输入以及键盘接口，MCU输出接控制各电机动作的电机接口电路以及数据存储记录、显示和发送电路。图10为电路构成框图。图11为中央控制部分MCU的电路原理图，包括MCU U1、地址锁存器U2、存储器U3、数据存贮器U4以及片选控制器U5。MCU根据接收的各个传感器信号，通过片选控制各部分电机的动作，控制探头采集数据，将数据传递出去。图12为各个传感器接口电路原理图。本实施例包括三组机构上的瓶沿传感器、滑块的上下行程到位传感器、卡爪摆动转角传感器等，各传感器信号经光电隔离电路以及双向数据接口U56-U58通过数据总线输入给MCU，双向数据接口U56-U58的数据传输由片选U5管理。图13为检测探头和电源电路原理图。探头信号通过比较器U3、光电隔离U1以及模数转换电路ADC到MCU。图14为键盘、显示和发射电路部分的电路原理图。通过键盘S1、S2、S3可设定检测对象的数据，包括绝缘子类型、瓶沿数等。红外线收发器BB1、BB2可将MCU处理后的数据传输给地面的设备，以便方便地进行记录、存储。图15、图16为爬行机构各个电机的驱动控制电路图。总线数据通过数据输出接口U11-U13以及光电隔离电路到驱动放大，三极管Q1-Q36组成的驱动放大接三组爬行机构上的上下滑块的主拖动电机以及卡爪摆动电机等。对于液压式或气动式机构，驱动放大接气缸控制阀即可。
权利要求
1.一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于它包括有能够套设在绝缘子本体周边的环型支架，环型支架的本体上设置有能够沿绝缘子瓶沿爬行的爬行机构，检测探头设在环型支架或爬行机构上，其控制电路输出接控制爬行机构、探头的控制端，输入接探头的输出端，控制电路控制爬行机构、探头的检测动作，并接收探头的输出信号。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于环型支架为两节或两节以上拼对扣合连接。
3.根据权利要求1所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于爬行机构为两组或两组以上，具体为导轨式机构或履带式机构。
4.根据权利要求3所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于导轨式机构包括导向柱、卡爪滑块、卡爪摆动机构以及瓶沿传感器；由卡爪滑块、卡爪摆动机构以及瓶沿传感器组成爬行定位机构，该机构可为两组卡爪滑块，分别套设在平行的两根导向柱上；能够卡住绝缘子瓶沿的卡爪由支臂和端部设置的定位块构成，卡爪支臂尾端通过传动机构与卡爪摆动机构的输出端相接，瓶沿传感器设置在卡爪滑块上，探头设置在一个爬行定位机构的滑块的卡爪摆动轴上，卡爪滑块上设有卡爪摆动回位传感器。
5.根据权利要求4所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于卡爪滑块的驱动机构为电机拖动式机构或液压传动式机构或气动传动式机构。
6.根据权利要求3或4所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于导轨式机构上固设有导向器，导向器比导向柱和导轨长，延伸出的两端头为外翻的滑雪板状。
7.根据权利要求3所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于履带式机构为包括同步履带、同步轮、拖动电机、变速器、履带支架组成的履带爬行机构，履带爬行机构以向心方向卡紧绝缘子串，检测探头固设在环型支架上。
8.根据权利要求1所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于环型支架上设有设有能够清除整个绝缘子上灰尘污物的清尘装置。
9.根据权利要求8所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于清尘装置可为一个以上。
10.根据权利要求1所述的高压输电线路绝缘子带电智能检测仪，其特征在于控制电路由中央处理器(MCU)输入接传感器接口电路、探头输入以及键盘接口，MCU输出接控制各电机动作的电机接口电路以及数据存储记录、显示和发送电路。
全文摘要
一种高压输电线路绝缘子带电智能检测仪,它包括有能够套设在绝缘子本体周边的环型支架,环型支架的本体上设置有能够沿绝缘子瓶沿爬行的爬行机构,检测探头设有环型支架或爬行机构上,其控制电路输出接控制爬行机构、探头的控制端,输入接探头的输出端,控制电路控制爬行机构、探头的检测动作,并接收探头的输出信号。本发明解决了高压输电线路绝缘子带电在线检测的难题,它可沿绝缘子串自动爬行、自动检测,并能记录、传输数据。
文档编号G01R31/08GK1367391SQ0110227
公开日2002年9月4日 申请日期2001年1月20日 优先权日2001年1月20日
发明者周永良, 张晓辉, 付成山 申请人:北京华中港科贸有限公司