CN101017190A - 高压输电线检修方法及故障检测装置 - Google Patents

Abstract

高压输电线检修方法及故障检测装置。它涉及一种高压线检修方法及装置，尤其是安装在遥控直升飞机上，用于对高压输电线进行自动循线以实现自动故障检测的装置。它是在一架遥控直升飞机内安装GPS全球定位系统接收机、线路跟踪系统、高压电线距离保持仪、3G实时传输系统、距离记录仪及在飞机底部安装一个携带检测平台的吊舱进行自动巡线检测，再把检测结果、图像通过3G实时传输系统传输到用户终端即控制中心实现在线实时检测。在用户终端有安装相应分析软件系统的计算机和一个按一定比例缩小的实景模拟显示屏。本发明利用遥控直升飞机进行自动巡线，能自动准确、快速地查找故障点及故障隐患点以实现高压线的日常检修，提高供电的可靠性。

Description

高压输电线检修方法及故障检测装置

一、技术领域

本发明涉及一种高压线检修方法及装置，尤其是安装在遥控直升飞机上，用于对高压输电线进行自动巡线以实现自动故障检测的装置。

二、背景技术

在电力系统中，输电线路(特别是架空线路)最容易发生故障，例如：由于雷电过电压引起的绝缘子表面闪络，大风引起的短时碰线，通过鸟类身体的放电以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等。因此，保证输电线路安全运行是很重要的。

随着经济的发展，各地的高压输电线越来越多，然而由于高压输电线路的距离长，布置地理形势复杂及测试设备的局限性，现在对高压输电线路尤其足位于原始森林、海洋等偏僻或不易进入地域的线路没有有效、及时、简单、可靠的日常检修方法，只有在产生故障后再寻找故障点对其进行维修，不能做到防范于未燃，非常危险，产生问题后反应修复的时间长，由停电等造成的损失也大。

三、发明内容

本发明的目的是要解决上述现有技术中存在的问题，提供一种高压线检修方法及故障检测装置，它能利用遥控直升飞机进行自动巡线，并自动准确、快速地查找故障点及故障隐患点以实现高压线的日常检修，提高供电的可靠性。

本发明的目的是这样实现的：在一架遥控直升飞机内安装GPS全球定位系统接收机、线路跟踪系统、高压电线距离保持仪、3G实时传输系统、距离记录仪及在飞机底部安装一个携带检测平台的吊舱进行自动巡线检测，再把检测结果、图像通过3G实时传输系统传输到用户终端即控制中心实现在线实时检测。在用户终端有安装相应分析软件系统的计算机，还有一个按一定比例缩小的实景模拟显示屏，可以在多条线路交叉的情况下用计算机对飞机进行遥控，人工确定其应走的线路方向。

检测平台上安装光学摄像头及有摄像头的红外线故障扫描仪，并在吊舱上开摄像口，通过它们可以得到检测需传回的图像。

上述吊舱通过磁铁减震器和姿态控制器与直升飞机上的带刹车器的步进电机连接，并在吊舱上安装水平和垂直陀螺稳定仪，以实现检测平台的平稳飞行，而不受直升飞机振动或风吹等因素的影响。

上述吊舱底下还连接一个RFID读取器，并在每根电杆上贴RFID电子标签，使飞机飞行时，可以读取关于电杆的信息，如标号、坐标等方便对故障线路定位。

由于输电干线旁有强磁场，在吊舱的摄像口底下安装带霍尔元件的电子感应器，以检测最近电磁强度，以根据此强度进行线路跟踪和距离保持。

采用上述方案的有益效果是：1)装置安装在遥控直升飞机上后，由直升飞机携带可以进行自动巡线，自动故障检测，实现了对高压输电线路的日常检修，这样保证了高压输电线路的可靠运行，减轻了运行人员巡线的工作负担；2)控制中心接收直升飞机上检测仪器传输过来的信息，再进行分析、处理，可实现实时、全自动的测试管理；3)根据对每根电杆上RFID电子标签的读出信息，地面的维修车和维修人员可以快速对问题线路定位进行维修；4)磁铁减震器及姿态控制器的设置，使直升飞机飞行时的剧烈振动不会影响吊舱，水平和垂直陀螺稳定仪的安装，可以更减少振动和风等外界因素的影响，使装置可以得到清晰的传输图像，且吊舱可拆下脱离方便对直升机的检测维护。

四、附图说明

图1是本发明高压线自动故障检测装置的立体示意图；

图2是本发明实施例1的主半剖视图；

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是本发明实施例2的主半剖视图；

对各幅附图中的标号说明如下：

1-吊杆；2-步进电机；3-螺栓件；4-U形杆；5-吊舱；6-中轴；7-光学摄像头；8-检测平台；8a-电机固定架；9-水平离心盘；10-RFID读取器；11-红外线故障扫描仪；12-高速电机；13-半环荡杆；14-荡环；15-摄像口；16-外胆；16a-凸耳；17-垂直离心盘；18-内芯；18a-凸耳；18b-U形耳；19-电子感应器；20-高速电机；21-磁铁；22-固定板；23-螺钉；24-螺栓件；25-直流电磁铁。

五、具体实施方式

实施例1 本实施例的高压线自动故障检测装置，其结构可从图1、图2和图3中看到，该装置为一个固定在直升飞机底部并携带能进行自动图像数据采集的检测平台的吊舱5。吊舱5是一个底为球面的圆筒，有一个检测平台8与吊舱5底部固定，吊舱5通过磁铁减震器和姿态控制器与直升飞机上的带刹车器的步进电机2连接，并在吊舱5内安装水平和垂直陀螺稳定仪，在飞行时保持吊舱5内检测平台8的稳定。

检测平台8上包括光学摄像头7及有摄像头的红外线故障扫描仪11，并在吊舱5上开摄像口15方便图像数据采集；在摄像口15底下安装带霍尔元件的电子感应器19检测电磁强度；在吊舱5底下还连接一个RFID读取器10，并在每根电杆上贴RFID电子标签，记录电杆的信息，如标号、坐标等。

如图所示，磁铁减震器含有两个相互嵌套的中空五面体，称为内芯18和外胆16，在内芯18和外胆16的前、后、左、右、底五面上各装一对磁铁20，形成5对磁铁，使它们同极相对，产生一定的排斥力。另外，在外胆16顶部的一对侧面上有一对凸耳16a；在内芯18顶部的一对侧面上也有一对凸耳18a，在其另一对侧面上还有一对U形耳18b。在外胆凸耳16a的上下面上各放一块磁铁，在U形耳18b内侧的上下面上也各装一块与凸耳16a上的极性相同的磁铁，以增加磁铁减震器的减震能力。在内芯凸耳18a上有一个通孔；在外胆凸耳16a和内芯U形耳18b上分别开一个位置相对应的通孔，其中内芯18为螺纹孔，外胆16为直孔。

磁铁减震器安装时，先将内芯18上前、后、左、右、底五面的磁铁21及外胆凸耳16a上的磁铁直接固定在各面上；然后将内芯18套入外胆16，用螺栓件24将内芯18与外胆16在凸耳16a和U形耳18b的通孔处连接，如图3中虚线所示；再将外胆16上前、后、左、右、底五面的磁铁及内芯U形耳18b上的磁铁先固定在一固定板22上，最后将固定板22由螺钉23固定在各面上。

可以在吊舱5内底部固定一根半环荡杆13，其两端与一根中轴6以销轴铰接。吊舱5内还有一根荡环14，其上绕环心平均开四个孔，其中一对孔与中轴6铰接，另一对孔与一根U形杆4两端铰接，这样最终使U形杆4与半环荡杆13为90度交叉布置，它们共同构成一个姿态控制器。在U形杆4上还有两个与内芯凸耳18a上的通孔位置对应的通孔。

磁铁减震器、姿态控制器在装置内的连接是将内芯18在凸耳18a上的通孔处由螺栓件3固定在U形杆4上，再将步进电机2的转轴穿过内芯18底面上比其直径大的通孔后固定在外胆16的底面上即可。连接后，将螺栓件24拆下，使内芯18与外胆16之间无接触。故障检测装置安装后，将步进电机2上的吊杆1与直升飞机固定即可。

吊舱5内的陀螺稳定仪是一个由高速电机带动的离心盘，离心盘外缘重力较大。其中水平陀螺稳定仪的水平离心盘9放置在检测平台8下面，其高速电机20的转子与水平离心盘9及检测平台8上中心位置的一个通孔同轴配合；垂直陀螺稳定仪的垂直离心盘17在中轴两端各有一个，其高速电机12的转子在中轴6中部与其同轴配合；高速电机12和高速电机20的底座都固定在检测平台8上的电机固定架8a上。

下面结合附图及以上内容说明本发明高压输电线检修方法及故障检测装置的工作原理：

在一架遥控直升飞机内安装GPS全球定位系统接收机、线路跟踪系统、高压电线距离保持仪、3G实时传输系统及距离记录仪进行自动控制，包括自动巡线和数据回传；在飞机底部安装一个携带检测平台8的吊舱5进行自动图像数据采集，检测平台8上安装光学摄像头7及有摄像头的红外线故障扫描仪11。在每根高压电杆上贴电子标签进行标号、存储地理位置等数据，以对高压电杆实现定位。

高压输电线路周围有强磁场，在吊舱5的摄像口15底下安装带霍尔元件的电子感应器19可以检测电磁强度，依据测得的数据，线路跟踪系统和高压电线距离保持仪可以对直升飞机进行控制，使其既可以沿高压线路飞行进行自动巡线，又不会太靠近高压线，始终保持安全距离飞行。GPS全球定位系统在此可起到导航的作用。在控制中心还有一个按一定比例缩小的实景模拟显示屏，可以在多条线路交叉的情况下用计算机对飞机进行遥控，人工确定其应走的线路方向。

沿高压线路飞行时，由带刹车器的步进电机2控制，将摄像口15始终对准高压线路，透过摄像口15，光学摄像头7可以拍摄高压线路的实景图像，有摄像头的红外线故障扫描仪11可以拍摄高压输电线路的温度扫描图，这些图像数据将通过3G实时传输系统实时在线快速传输到控制中心的电脑上，由运行人员进行实时查看线路外观故障，根据温度变化判断内部故障点或故障隐患点的存在及提出解决办法。

飞行时，吊舱的晃动会影响图像采集的清晰度，这里磁铁减震器、姿态控制器和陀螺稳定仪解决了这个问题。内芯18与外胆16上对应磁铁同极相对，产生排斥力，振动发生时，磁铁之间距离发生变化，排斥力大小也跟着发生变化，其变化方向为减小振动，由此实现减振的目的。姿态控制器上U形杆4与半环荡杆13为90度交叉布置并可绕各自轴心旋转，即实现360度的任意旋转，使在任何情况下，吊舱5上检测平台8及仪器都会由重力作用自动保持垂直状态，实现平稳飞行。水平陀螺稳定仪的水平离心盘9和垂直陀螺稳定仪的垂直离心盘17的高速旋转，加强垂直和水平方向的稳定，可以更减少振动和风等外界因素的影响。

当发现故障或故障隐患点时，通过全球定位系统(GPS)，接收机计算出所在位置坐标，也就可以对故障点位置自动定位。即一旦发现故障，GPS全球定位系统可得到直升飞机坐标，将数据传给控制中心，即可知道故障实际位置。此时读取器也可以根据电子标签的内容迅速准确判断故障的位置，即存在于哪两根电杆之间。RFID电子标签能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，使用寿命长，能在恶劣环境下工作，非常适合于在此使用。

飞行过程中距离记录仪会自动记录直升飞机的航程，当飞到一定距离时控制飞机自动返回，保证飞机有足够的能源返回。

实施例2 本实施例的高压线故障检测装置，其结构可从图4中看到，它与实施例1不同的是：连接吊舱5和飞机的磁铁减震器在外胆16底面的磁铁也可以采用直流电磁铁25，并在内芯18上安装一个压力传感器，使直流电磁铁25的磁通量可通过微机接收压力传感器的信号进行调节，实现在线实时调节，可以将振动尽可能地减小，有助于光学摄像头7及红外线故障扫描仪11对图像的采集。

Claims (9)

1、一种高压输电线检修方法及故障检测装置，其特征是：在一架遥控直升飞机内安装GPS全球定位系统接收机、线路跟踪系统、高压电线距离保持仪、3G实时传输系统及距离记录仪进行自动控制，包括自动巡线和数据回传；在飞机底部安装一个携带检测平台(8)的吊舱(5)即故障检测装置进行自动图像数据采集，检测平台(8)上安装光学摄像头(7)及有摄像头的红外线故障扫描仪(11)，并在吊舱(5)上开摄像口(15)；在吊舱(5)底下连接一个RFID读取器(10)，并在每根高压电杆上贴电子标签进行标号、存储地理位置等数据，以对高压电杆实现定位；检测结果、图像数据通过3G实时传输系统传输到用户终端即控制中心实现在线实时检测；在用户终端有安装相应分析软件系统的计算机，还有一个按一定比例缩小的实景模拟显示屏。

2、根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征是：所说的吊舱(5)是一个底为球面的圆筒，所说的检测平台(8)在吊舱(5)内与其底部固定，吊舱(5)通过磁铁减震器和姿态控制器与直升飞机上的带刹车器的步进电机(2)连接，将步进电机(2)上的吊杆(1)与直升飞机固定，并在吊舱(5)内安装水平和垂直陀螺稳定仪。

3、根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征是：所说的磁铁减震器含有两个相互嵌套的中空五面体，称为内芯(18)和外胆(16)，在内芯(18)和外胆(16)的前、后、左、右、底五面上各装一对磁铁(20)，形成5对磁铁，使它们同极相对，产生一定的排斥力；在外胆(16)顶部的一对侧面上有一对凸耳(16a)，在内芯(18)顶部的一对侧面上也有一对凸耳(18a)，在其另一对侧面上还有一对U形耳(18b)，在外胆凸耳(16a)的上下面上各放一块磁铁，在U形耳(18b)内侧的上下面上也各装一块与凸耳(16a)上的极性相同的磁铁；在内芯凸耳(18a)上有一个通孔；在外胆凸耳(16a)和内芯U形耳(18b)上分别开一个位置相对应的通孔，其中内芯(18)为螺纹孔，外胆(16)为直孔。

4、根据权利要求2所述的故障检测装置，其特征是：所说的磁铁减震器的内芯(18)上前、后、左、右、底五面的磁铁(21)及外胆凸耳(16a)上的磁铁直接固定在各面上；外胆(16)上前、后、左、右、底五面的磁铁及内芯U形耳(18b)上的磁铁先固定在一固定板(22)上，再将固定板(22)由螺钉(23)固定在各面上。

5、根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征是：在所说的吊舱(5)内底部固定一根半环荡杆(13)，其两端与一根中轴(6)以销轴铰接；吊舱(5)内还有一根荡环(14)，其上绕环心平均开四个孔，其中一对孔与中轴(6)铰接，另一对孔与一根U形杆(4)两端铰接，这样最终使U形杆(4)与半环荡杆(13)为90度交叉布置，它们共同构成所说的姿态控制器。

6、根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征是：在U形杆(4)上还有两个与内芯凸耳(18a)上的通孔位置对应的通孔，所说的磁铁减震器、姿态控制器在装置内的连接是将内芯(18)在凸耳(18a)上的通孔处由螺栓件(3)固定在U形杆(4)上，再将步进电机(2)的转轴穿过内芯(18)底面上比其直径大的通孔后固定在外胆(16)的底面上即可。

7、根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征是：所说的吊舱(5)内的陀螺稳定仪是一个由高速电机带动的离心盘；其中水平陀螺稳定仪的水平离心盘(9)放置在检测平台(8)下面，其高速电机(20)的转子与水平离心盘(9)及检测平台(8)上中心位置的一个通孔同轴配合；垂直陀螺稳定仪的垂直离心盘(17)在中轴两端各有一个，其高速电机(12)的转子在中轴(6)中部与其同轴配合；高速电机(12)和高速电机(20)的底座都固定在检测平台(8)的电机固定架(8a)上。

8、根据权利要求1或2所述的故障检测装置，其特征是：在所说的吊舱(5)的摄像口(15)底下安装带霍尔元件的电子感应器(19)。

9、根据权利要求2所述的故障检测装置，其特征是：所说的磁铁减震器在外胆(16)底面的磁铁可以采用直流电磁铁(25)，并在内芯(18)上安装一个压力传感器。

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