CN101232157A - 一种电动遥控电力架空输电线作业装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动遥控电力架空输电线作业装置，所述电动遥控电力架空输电线作业装置由电动行走驱动器、线上作业器和遥控控制器构成，所述电动行走驱动器和线上作业器安装在一个结构架上，线上作业器安装在电动行走驱动器前端、通过可调的弹性支架与电动行走驱动器连接；电动行走驱动器和线上作业器分别设置有和遥控控制器相配合的遥控电路和发射器，所述遥控控制器内设置有接收器，所述遥控控制器和电动行走驱动器及线上作业器通过发射器和接收器实现远程无线数据传输。它结构简单新颖，小巧轻便，使用方便，可以方便地实现电力架空输电线的带电除冰、清洗、和简单的检修等作业。

Description

一种电动遥控电力架空输电线作业装置

技术领域

本发明涉及一种可自动在高空电力架空输电线上作业的装置，具体地说，涉及一种电动遥控电力架空输电线作业装置。

背景技术

一个高度发展的国家，必然有强大的输配电线路作为其基础保障，即必须具有雄厚的动力保障。我国电力事业一直发展较快，高压与超高压输配电网的架设与投入运行必将与日俱增，110KV、220KV、330KV、500KV等不同电压等级的大型输配电线与变电站分布区域很广，作用日益突出。到2003年底止，我国已建成500千伏输电线路4万多公里，330千伏输电线路1万多公里。

由于高压输电线一般都是高空架设，现有的直升机巡线技术，利用先进的机载设备，可及时准确地发现电力架空输电线路的故障及缺陷。而发现的小型故障及缺陷就希望能够实现带电直接作业，通过一些小型的设备能够及时排除故障，保障供电安全。

而如何实现在高空架设的电力架空输电线上直接带电作业，如对电力架空输电线进行清洁、除冰和检修等，成为一个难题。

我国东北和西北地区冬季非常寒冷，一些地区由于特定的气象原因使得电力架空输电线产生结冰的现象。当冰层达到一定厚度时必须将其清除，否则会造成压断输电线造成停电事故，严重影响工业生产和生活。

目前，电力架空输电线除冰采用的方法主要有：

1.利用电流发热融冰，其原理就是将输电线用户端短路，通过降压变压器将供电电压降低，向输电线路提供比正常供电电流大的多的电流，让导线产生大量的热而将其表面覆盖的冰层融化。专用的变压器价格约几十万元人民币，而且利用率极低。因而利用电流发热融冰的特点是需要专用的设备、必须停电才能融冰，能量消耗极大、投资巨大，一般应用于主干电力网。

2.利用人力方法清除导线表面的结冰，这不需要专用的设备，但效率很低。一般应用于非主干电力网例如各个油田的专业电网，但对跨度很大，特别是过山涧处的输电线路基本无法完成除冰任务。

3.机械除冰，如公开号为CN1404644A的中国专利申请公开了一种监测电力架空输电线的遥控线路行车和破冰工具，该工具包括行走驱动部分、运行工作部分、接受发送控制部分，具体公开了以下内容：在通电导线上使用的行车具有三个共面施动轮装在轮架上并沿与导线平行而又在其上方的第一长轴上相间排列，两个共面压轮可卸开地安装在轮架上并沿与导线平行并在其下方的第二长轴上相间排列。一个驱动电机安装在轮架上用于驱动拖轮。一个压力装置用于维持在拖动轮和压轮之间对导线的挤压力。一个控制系统用于控制电机，行车上还有的破冰装置具有一个可以通电导线周围闭合的轴套、轴套的若干翼刀呈锥形间隔装置，其纵形的开口指向行车的前进方向。但该工具结构复杂，制作成本高，使用也不方便，而且其行走驱动部分行走稳定性差，运行工作部分效率也有待提高。

因而综上分析，上述几种方法都存在各自的缺陷。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有的电力架空输电线带电作业装置存在的结构复杂、使用不方便、工作效率低等方面的缺陷，提供一种电动遥控电力架空输电线作业装置，它结构简单新颖，小巧轻便，使用方便，可以方便地实现电力架空输电线的带电除冰、清洗、和简单的检修等作业。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种电动遥控电力架空输电线作业装置，所述电动遥控电力架空输电线作业装置由电动行走驱动器、线上作业器和遥控控制器构成，所述电动行走驱动器和线上作业器安装在一个结构架上，线上作业器安装在电动行走驱动器前端、通过可调的弹性支架与电动行走驱动器连接；电动行走驱动器和线上作业器分别设置有和遥控控制器相配合的遥控电路和发射器，所述遥控控制器内设置有接收器，所述遥控控制器和电动行走驱动器及线上作业器通过发射器和接收器实现远程无线数据传输。

为了使整个装置结构紧凑，调节方便并平稳行驶，本发明所述结构架由上结构架和下结构架构成，所述上、下结构架通过由螺母和丝杠组成的螺旋连接器连接；旋转丝杠可调节上、下结构架之间的距离。所述电动行走驱动器包括三个上悬挂压紧轮和两个下行走驱动轮，所述上悬挂压紧轮通过滚动轴承安装在上结构架上，所述两个下行走驱动轮分别为主驱动轮和辅助驱动轮，两者通过皮带连接并通过滚动轴承安装于下结构架上，所述主驱动轮通过蜗轮蜗杆减速器和直流电动机连接。

为了使行走轮和电线紧密配合，保证行走平稳，本发明所述上悬挂压紧轮和下行走驱动轮外轮周均设置有一圈和电线相配合的凹槽，为了增加行走轮的摩擦力，在行走轮凹槽内表面设置有一圈弹性绝缘填充材料层。

为了实现多种作业，本发明所述线上作业器可以为除冰器、清洗器或电线检修器，并可实现它们之间的互换。

为了达到最佳的除冰效果，本发明所述除冰器包括两片轮式外破冰铣刀和一个轮式内破冰铣刀，内、外破冰铣刀同轴安装并通过蜗轮蜗杆式减速器和直流电机连接，两片外破冰铣刀将内破冰铣刀夹于中间，内、外破冰铣刀通过螺栓连接，外破冰铣刀长度大于内破冰铣刀长度。

为了有效地控制除冰器和电力架空输电线之间的距离，本发明所述除冰器上安装有限位器。

为了减轻重量，本发明所述减速器外壳采用铸铝材料制作，所述内、外破冰铣刀均采用高碳钢材料并做中空处理。

为了完成上、下结构架的定位，本发明所述上、下结构架两端分别套装有定位滑套。

为了防止丝杠反松，本发明所述丝杠上设置有丝杠锁紧装置，由丝杠锁紧装置防止丝杠反松。

为了方便地调节皮带的松紧，本发明所述皮带上设置有皮带撑紧轮。

为了使用方便，本发明所述电机采用锂离子蓄电池提供电源。

本发明将电动行走驱动器和线上作业器安装于一结构架上，线上作业器位于结构架前端、电力架空输电线上部，工作时，通过遥控控制器使线上作业器对电力架空输电线实现带电作业，如除冰、清洗和简单的检修等，电动行走驱动器使整个结构架前进，这样就可实现对电力架空输电线的电动遥控的自动作业。

本发明结构简单新颖，小巧轻便，可以在不停电的情况下替代人工完成对电力架空输电线的除冰、清洗和简单的检修等工作，不仅能耗低、而且携带方便、操作简单、可适用于各种复杂地形上的供电线路。

附图说明

图1为本发明所述电动遥控电力架空输电线除冰器结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图3为本发明所述除冰器结构示意图。

图4为本发明所述遥控控制器中的接收器电路原理框图。

图5为本发明所述发射器电路原理框图。

具体实施方式

下面以线上作业器为除冰器为例，对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种电动遥控电力架空输电线除冰器，由电动行走驱动器1、除冰器2和遥控控制器3构成，所述电动行走驱动器和除冰器安装在一个结构架4上，除冰器安装在电动行走驱动器前端、通过可调的弹性支架5与电动行走驱动器连接；电动行走驱动器和除冰器分别设置有和遥控控制器相配合的遥控电路和发射器，所述遥控控制器内设置有接收器，所述遥控控制器和电动行走驱动器及除冰器通过发射器和接收器实现远程无线数据传输。所述发射器的电路原理框图如图5所示，所述接收器的电路原理框图如图4所示。

本发明所述电动行走驱动器结构如图1所示，所述结构架由上结构架41和下结构架42构成，所述上、下结构架通过由螺母和丝杠组成的螺旋连接器43连接；旋转丝杠可调节上、下结构架之间的距离。采用滑套结构44完成上、下结构架的定位。由丝杠夹紧装置防止丝杠反松。上、下结构架采用单边连接方式，便于将整个装置悬挂于输电线上。为了增大行走轮与输电线的摩擦，所述电动行走驱动器1采用上三下二的结构，包括三个上悬挂压紧轮11和两个下行走驱动轮，所述上悬挂压紧轮通过滚动轴承安装在上结构架上，所述两个下行走驱动轮分别为主驱动轮121和辅助驱动轮122，两者通过皮带13连接以增大驱动能力，并通过滚动轴承安装于下结构架上，所述主驱动轮通过蜗轮蜗杆减速器和直流电动机连接。

由于上悬挂压紧轮直径较小，为了保证其强度采用高碳钢材料制作，经中空处理减轻重量。两个下行走驱动轮的直径较大，为了减轻重量采用铸铝材料制作，并使皮带轮与其一体，皮带的松紧可通过调节安装在下结构架上的皮带撑紧轮14调节装置完成。

如图2所示，为了使行走轮和电线紧密配合，保证行走平稳，本发明所述上悬挂压紧轮和下行走驱动轮外轮周均设置有一圈和电线相配合的凹槽15，为了增加行走轮的摩擦力，在行走轮凹槽内表面设置有一圈弹性绝缘填充材料层16。

本发明所述除冰器的结构如图1、图3所示，所述除冰器为轮式破冰器，包括两片轮式外破冰铣刀21和一个轮式内破冰铣刀22，内、外破冰铣刀同轴安装并通过蜗轮蜗杆式减速器和直流电机23连接，两片外破冰铣刀将内破冰铣刀夹于中间，这样可使输电线位于其中，当其旋转时可有效的破碎输电线覆盖的冰层。内、外破冰铣刀通过螺栓24连接，可以通过加减垫片的方式来调节以适应不同直径的输电线。外破冰铣刀直径大于内破冰铣刀直径。蜗轮蜗杆式减速器具有大减速比、体积小、工作可靠的特点，将其与直流电动机和轮式破冰铣刀连接，可使轮式破冰铣刀获得需要的旋转速度和足够的力矩。采用直流电动机驱动可使轮式破冰铣刀具有较大的启动转矩和良好的控制性。整个轮式破冰器通过连接架与上结构架连接，通过调整轮式破冰器限位器来调节其与输电线之间的距离，保证既能有效破碎输电线上覆盖的冰层，又不损伤输电线。为了减轻重量减速器外壳采用铸铝、内、外破冰铣刀均采用高碳钢材料并做中空处理以减轻其重量。

如图4、图5所示，本发明无线接收控制器采用工业用无线发射和接收机配合相应的编码和解码电路，形成远程无线数据传输系统，可靠传输距离大于500米。通过发射机上的控制编码按钮控制除冰器的除冰、前进、后退、驱动电源复位等工作状态。

由于锂离子蓄电池具有过载自动保护功能，当其保护时将不能提供电能，而除冰器在工作过程中可能会因为某些原因出现过载，使装置停止工作。而必须切除负载才能使电源重新恢复工作。为了解决这个问题采用了控制和驱动双电源供电的模式，在驱动电源过载时，由于控制电源仍然可以有效工作，所以，可使驱动电源复位而重新投入工作。避免除冰器停到架空线的中部造成不能回收的事故。由于驱动电机在启动时会出现很大的启动电流造成蓄电池过载而无法启动，所以电路中加入了启动电流控制电路，保证了行走电机的可靠启动。

本发明电动遥控电力架空输电线除冰器性能测试结果如下：

装置全重19.5Kg，采用手动夹紧方式置于待除冰的输电线上，在模拟的环境下对电动遥控高压线除冰器进行了测试。装置在75mm²和120mm²输电线上行走自如，在500米远的距离进行远程控制效果良好。可有效地完成除冰电机启动停止、行走装置的前进和后退，驱动电源过载保护后的远程恢复。

利用石蜡模拟输电线上的结冰，清除效果良好。

装置每秒约运行0.5米。驱动蓄电池在充满电的条件下可连续使用4小时以上。为了方便野外作业，驱动蓄电池采用了可快速更换的方式，当一块蓄电池放电接近完成时可拧松驱动蓄电池的固定螺钉，快速更换另一块备用电池。而控制蓄电池可以连续工作10小时以上。装置在不使用时可利用220V工频交流电源分别对控制和驱动蓄电池充电。

由于本发明所述的电动行走驱动器采用上三下二的结构，它可以紧紧地夹住电线而且使之行走方便自如，因而，本发明所述作业装置不但可应用于高压输电线上，而且可以应用于一切电力架空输电线上，不但可应用于水平架设的输电线上，也可以应用于斜线或是垂直的输电线上。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；如用清洗器或电线检修器代替本实施例中的除冰器，就可以实现电力架空输电线的带电清洗和简单的检修等作业，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述电动遥控电力架空输电线作业装置由电动行走驱动器、线上作业器和遥控控制器构成，所述电动行走驱动器和线上作业器安装在一个结构架上，线上作业器安装在电动行走驱动器前端、通过可调的弹性支架与电动行走驱动器连接；电动行走驱动器和线上作业器分别设置有和遥控控制器相配合的遥控电路和发射器，所述遥控控制器内设置有接收器，所述遥控控制器和电动行走驱动器及线上作业器通过发射器和接收器实现远程无线数据传输。

2.如权利要求1所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述结构架由上结构架和下结构架构成，所述上、下结构架通过由螺母和丝杠组成的螺旋连接器连接；所述电动行走驱动器包括三个上悬挂压紧轮和两个下行走驱动轮，所述上悬挂压紧轮通过滚动轴承安装在上结构架上，所述两个下行走驱动轮分别为主驱动轮和辅助驱动轮，两者通过皮带连接并通过滚动轴承安装于下结构架上，所述主驱动轮通过蜗轮蜗杆减速器和直流电动机连接。

3.如权利要求2所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述上悬挂压紧轮和下行走驱动轮外轮周均设置有一圈凹槽，所述凹槽内表面设置有一圈弹性绝缘填充材料层。

4.如权利要求1、2或3所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述线上作业器为除冰器、清洗器或电线检修器。

5.如权利要求4所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述除冰器包括两片轮式外破冰铣刀和一个轮式内破冰铣刀，内、外破冰铣刀同轴安装并通过蜗轮蜗杆式减速器和直流电机连接，两片外破冰铣刀将内破冰铣刀夹于中间，内、外破冰铣刀通过螺栓连接，外破冰铣刀长度大于内破冰铣刀长度。

6.如权利要求5所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述除冰器上安装有限位器。

7.如权利要求6所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述减速器外壳采用铸铝材料制作，所述内、外破冰铣刀均采用高碳钢材料并做中空处理。

8.如权利要求7所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述上、下结构架两端分别套装有定位滑套。

9.如权利要求8所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，其特征在于：所述丝杠上设置有丝杠锁紧装置。

10.如权利要求9所述的电动遥控电力架空输电线作业装置，所述电机采用锂离子蓄电池提供电源。

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