CN105807148A - 一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法；该系统主要包括外壳、浮动测量基架、垂直方向调整旋钮、旋转支撑架、旋转驱动伺服电机、光学校准器、径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、盆式绝缘子、测头、测头姿态驱动伺服电机、支架、球舱、水平方向调整旋钮。该系统可以在不拆罐的情况下测量盆式绝缘子表面电荷，极大地节约了实验所需的SF₆气体量，降低了实验成本；且通过在不同方向上控制驱动伺服电机调整测头位置，确保可以测量到盆式绝缘子上各个部位，具有精确度高、操作简便等特点。

Description

一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)绝缘缺陷防护领域，特别涉及一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法。

技术背景

由于我国能源资源与生产力布局不平衡的格局没有改变、电力供需紧张局面未得到根本性缓和，所以要满足经济社会长远发展对能源和电力的需求，必须走远距离大规模输电和全国范围优化配置资源的道路，这就对特高压电网建设提出了紧迫要求。特高压电网分为交流和直流两种，其中高压直流输电是近年来特高压工程建设的热点。高压直流输电工程中除了采用架空线和电缆方式外，还可以使用气体绝缘金属封闭输电线路(GasInsulatedTransmissionLine，GIL)。GIL由于具有传输容量大、电能损耗小、可靠性高等优点往往在特殊环境下，如高落差、隧道和高压远距离大容量输电等场合替代架空输电线路，具有很好的应用前景。

限制直流GIL在输电线路上大规模运用的一个重要原因是直流GIL中绝缘子的表面电荷积聚较为严重，这些电荷会畸变沿面电场分布，从而降低绝缘子的耐受电压。因此，研究直流电压下绝缘子表面电荷积聚，对直流GIL的实际应用具有重要意义。

国内外以往研究中往往使用便于测量的小型绝缘子模型，且测量多在空气中进行，实验条件与气体绝缘金属封闭输电线路中实际情况严重不符。

发明内容

基于此本发明提供了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统，

所述测量系统包括：外壳、旋转支撑架、浮动测量基架、旋转驱动伺服电机、双向支撑直线导轨装置、校准观察窗、径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头、测头姿态驱动伺服电机和球舱；

所述浮动测量基架与外壳相连，用于固定旋转支撑架；

所述旋转驱动伺服电机位于浮动测量基架一侧；

浮动测量基架位于双向支撑直线导轨装置上；

所述校准观察窗位于外壳上，与盆式绝缘子中心相对，用于观察浮动测量基架与盆式绝缘子是否同心；

所述径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头及测头姿态驱动伺服电机安装在旋转支撑架上；

所述球舱位于外壳下部，与外壳相连通。

同时公开了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量的方法，所述方法包括以下步骤：

S1.将盆式绝缘子的屏蔽球头取下并放置在球舱内；

S2.利用光学校准器，通过校准观察窗，观测浮动测量机架与待测盆式绝缘子是否同心；

S21、如果同心，执行S3；

S22、如不同心，转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，直至达到与待测盆式绝缘子同心的位置，利用气动锁紧装置固定浮动测量基架；

S3.通过控制径向及轴向移动机构驱动伺服电机，将测头移动至所需测量位置，并利用测头姿态驱动伺服电机，调整测头角度至与盆式绝缘子待测位置的切面垂直；通过旋转驱动伺服电机带动旋转支撑架旋转，完成对盆式绝缘子一周的扫描测量；

S4.不断改变测头位置，实现对整个盆式绝缘子的表面电荷测量。

本发明所提供的浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法，可以在不拆罐的情况下测量盆式绝缘子表面电荷，极大地节约了实验所需的SF₆气体量，降低了实验成本；且通过在不同方向上控制驱动伺服电机调整测头位置，确保可以测量到盆式绝缘子上各个部位，具有精确度高、操作简便等特点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图中：1外壳，2浮动测量基架，3垂直方向调整旋钮，4旋转支撑架，5旋转驱动伺服电机，6校准观察窗，7光学校准器，8气动锁紧装置，9双向支撑直线导轨装置，10径向移动机构驱动伺服电机，11轴向移动机构驱动伺服电机，12盆式绝缘子，13测头，14测头姿态驱动伺服电机，15支架，16球舱；

图2为本发明的俯视图；

图中：17后支撑管轴，18水平方向调整旋钮，19前支撑管轴。

具体实施方式

为了使本发明一个实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，本发明公开了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统，所述测量系统包括：外壳、旋转支撑架、浮动测量基架、旋转驱动伺服电机、双向支撑直线导轨装置、校准观察窗、径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头、测头姿态驱动伺服电机和球舱；

所述浮动测量基架与外壳相连，用于固定旋转支撑架；

所述旋转驱动伺服电机位于浮动测量基架一侧；

浮动测量基架位于双向支撑直线导轨装置上；

所述校准观察窗位于外壳上，与盆式绝缘子中心相对，用于观察浮动测量基架与盆式绝缘子是否同心；

所述径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头及测头姿态驱动伺服电机安装在旋转支撑架上；

所述球舱位于外壳下部，与外壳相连通。

本实施例所述的系统能够在不拆罐的情况下测量盆式绝缘子表面电荷，极大地节约了实验所需的SF₆气体量，降低了实验成本；且通过在不同方向上控制驱动伺服电机调整测头位置，确保可以测量到盆式绝缘子上各个部位，具有精确度高、操作简便等特点。

在一个实施例中，所述系统还包括有多个气动锁紧装置，所述多个气动锁紧装置用于固定浮动测量基架的位置。

在本实施例中，所述气动锁紧装置的数量为多个，所述多个气动锁紧装置均匀的布置在浮动测量基架的四周；更优的，所述气动锁紧装置的数量为3-5个。

在一个实施例中，所述系统还包括有垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮；所述系统通过转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，以改变浮动测量基架垂直方向与水平方向位置。

本实施例所述的垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮位于外壳的一侧，用于改变浮动测量基架垂直方向和水平方向的位置，以使浮动测量基架与盆式绝缘子同心。

在一个实施例中，所述系统还包括有光学校准器，所述光学校准器与浮动测量基架相连接，光学校准器含有光学观察机构和照明机构；所述系统通过光学观察机构观察照明机构所照光斑是否位于盆式绝缘子中心，用以判断浮动测量基架与盆式绝缘子是否同心。

在本实施例中浮动测量基架与盆式绝缘子同心是用来固定浮动测量基架与盆式绝缘子的相对位置，以便在测量中确定测头的位置。

在一个实施例中，所述旋转驱动伺服电机安装在浮动测量基架上，用于控制旋转支撑架正反方向的旋转，从而控制测头在圆周上的运动。

更优的，旋转驱动伺服电机采用松下伺服有限公司生产的MSME-102G1G型电机，最高转速3000rpm，额定功率1000W。

在一个实施例中，所述径向移动机构驱动伺服电机用于控制测头在径向的移动；

所述轴向移动机构驱动伺服电机用于控制测头在轴向的移动。

更优的，所述径向与轴向移动机构伺服电机均采用伺服有限公司生产的MHMD0224G1CH型电机，最高转速3000rmp，额定功率400W。

在一个实施例中，测头姿态驱动伺服电机安装在径向移动机构驱动伺服电机上，用于调整测头角度，以使测头与盆式绝缘子待测曲面垂直。

在本实施例中，为了精确测量盆式绝缘子表面电荷，必须要求测头与盆式绝缘子待测曲面垂直；在本实施例中，所述测头的调整角度范围为相对水平位置-90°～90°。

在一个实施例中，所述球舱位于外壳下部，用于存储盆式绝缘子的屏蔽球头；

所述球舱包含一个回收机械手机构，在对盆式绝缘子进行电荷测量前将屏蔽球头取下并放置在充电球舱内。

更进一步的，所述系统还包括有支架，所述支架用于支起外壳。

在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：

S1.将盆式绝缘子的屏蔽球头取下并放置在球舱内；

S2.利用光学校准器，通过校准观察窗，观测浮动测量机架与待测盆式绝缘子是否同心；

S21、如果同心，执行S3；

S22、如不同心，转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，直至达到与待测盆式绝缘子同心的位置，利用气动锁紧装置固定浮动测量基架；

S3.通过控制径向及轴向移动机构驱动伺服电机，将测头移动至所需测量位置，并利用测头姿态驱动伺服电机，调整测头角度至与盆式绝缘子待测位置的切面垂直；通过旋转驱动伺服电机带动旋转支撑架旋转，完成对盆式绝缘子一周的扫描测量；

S4.不断改变测头位置，实现对整个盆式绝缘子的表面电荷测量。

本实施例所述的方法可以在不拆罐的情况下测量盆式绝缘子表面电荷，极大地节约了实验所需的SF₆气体量，降低了实验成本；且通过在不同方向上控制驱动伺服电机调整测头位置，确保可以测量到盆式绝缘子上各个部位，具有精确度高、操作简便等特点。

在一个实施例中，公开了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统，如图1和图2所示：包括外壳、浮动测量基架、垂直方向调整旋钮、旋转支撑架、旋转驱动伺服电机、校准观察窗、光学校准器、浮动测量基架气动锁紧装置、浮动测量基架双向支撑直线导轨装置、径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、盆式绝缘子、测头、测头姿态驱动伺服电机、支架、球舱、水平方向调整旋钮。

进一步的，所述浮动测量基架与外壳相连，通过气动锁紧装置固定位置，在一个平面内装有3～5个气动锁紧装置，所述气动锁紧装置均匀分布。转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，以改变其垂直方向与水平方向位置。

更进一步的，所述光学校准器与浮动测量基架连接，含有光学观察机构、照明机构，通过校准观察窗可观测浮动测量机构与待测盆式绝缘子是否同心。

更进一步的，所述旋转驱动伺服电机安装在浮动基架上，可以控制旋转支撑架实现正反方向的旋转，从而控制测头在圆周上的运动。旋转驱动伺服电机采用松下伺服有限公司生产的MSME-102G1G型电机，最高转速3000rpm，额定功率1000W。

更进一步的，所述径向移动机构驱动伺服电机安装在旋转支撑架上，可用来控制测头在径向的移动。轴向移动机构驱动伺服电机安装在径向移动机构上，可用来控制测头在轴向的移动。径向与轴向移动机构伺服电机均采用伺服有限公司生产的MHMD0224G1CH型电机，最高转速3000rmp，额定功率400W。

更进一步的，所述测头姿态驱动伺服电机安装在径向移动机构上，可用于调整测头角度，以使其与盆式绝缘子待测曲面垂直，测头角度可调节范围为相对水平位置-90°～90°。

更进一步的，所述充电球舱位于外壳下部，用于存储屏蔽球头。同时包含一个回收机械手机构，可在需要进行电荷测量时将屏蔽球头取下并放置在充电球舱内。

更进一步的，所述方法包括以下步骤：

S1.利用回收机械手结构将屏蔽球头取下并放置在充电球舱内；

S2.打开光学校准器，通过校准观察窗，观测测量机构与待测盆式绝缘子是否同心。如不同心，转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，直至达到与待测盆式绝缘子同心的位置，利用气动锁紧装置固定；

S3.通过控制径向及轴向移动机构驱动伺服电机，将测头移动至所需测量位置，并利用测头姿态驱动伺服电机，调整测头角度至与盆式绝缘子待测位置的切面垂直。通过旋转驱动伺服电机带动旋转支撑架旋转，完成对盆式绝缘子一周的扫描测量；

S4.不断改变测头位置，实现对整个盆式绝缘子的表面电荷测量。

综上可见，本发明是根据真实模型绝缘子表面电荷测量的缺失及研究的必要性，提供了一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统及测量方法，可以在不拆罐的情况下测量盆式绝缘子表面电荷，极大地节约了实验所需的SF₆气体量，降低了实验成本；且通过在不同方向上控制驱动伺服电机调整测头位置，确保可以测量到盆式绝缘子上各个部位，具有精确度高、操作简便等特点。

这里对本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术任一来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术任一应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种浮动式盆式绝缘子表面电荷测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：外壳、旋转支撑架、浮动测量基架、旋转驱动伺服电机、双向支撑直线导轨装置、校准观察窗、径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头、测头姿态驱动伺服电机和球舱；

所述浮动测量基架与外壳相连，用于固定旋转支撑架；

所述旋转驱动伺服电机位于浮动测量基架一侧；

所述浮动测量基架位于双向支撑直线导轨装置上；

所述校准观察窗位于外壳上，与盆式绝缘子中心相对，用于观察浮动测量基架与盆式绝缘子是否同心；

所述径向移动机构驱动伺服电机、轴向移动机构驱动伺服电机、测头及测头姿态驱动伺服电机安装在旋转支撑架上；

所述球舱位于外壳下部，与外壳相连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：优选的，所述系统还包括有多个气动锁紧装置，所述多个气动锁紧装置用于固定浮动测量基架的位置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统还包括有垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮；所述系统通过转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，以改变浮动测量基架垂直方向与水平方向位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括有光学校准器，所述光学校准器与浮动测量基架相连接，光学校准器含有光学观察机构和照明机构；所述系统通过光学观察机构观察照明机构所照光斑是否位于盆式绝缘子中心，用以判断浮动测量基架与盆式绝缘子是否同心。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转驱动伺服电机安装在浮动测量基架上，用于控制旋转支撑架顺时针和逆时针的旋转，从而控制测头在圆周上的运动。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述径向移动机构驱动伺服电机用来控制测头在径向的移动；轴向移动机构驱动伺服电机用来控制测头在轴向的移动。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，测头姿态驱动伺服电机用于调整测头角度，以使测头与盆式绝缘子待测曲面垂直。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述球舱位于外壳下部，用于存储盆式绝缘子的屏蔽球头；

所述球舱包含一个回收机械手机构，在对盆式绝缘子进行电荷测量前将屏蔽球头取下并放置在充电球舱内。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括有支架，所述支架用于支起外壳。

10.一种利用权利要求1所述系统进行浮动式盆式绝缘子表面电荷测量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.将盆式绝缘子的屏蔽球头取下并放置在球舱内；

S2.利用光学校准器，通过校准观察窗，观测浮动测量机架与待测盆式绝缘子是否同心；

S21、如果同心，执行S3；

S22、如不同心，转动垂直方向调整旋钮和水平方向调整旋钮，使浮动测量基架在双向支撑直线导轨上移动，直至达到与待测盆式绝缘子同心的位置，利用气动锁紧装置固定浮动测量基架；

S3.通过控制径向及轴向移动机构驱动伺服电机，将测头移动至所需测量位置，并利用测头姿态驱动伺服电机，调整测头角度与盆式绝缘子待测位置的切面垂直；通过旋转驱动伺服电机带动旋转支撑架旋转，完成对盆式绝缘子一周的扫描测量；

S4.不断改变测头位置，实现对整个盆式绝缘子的表面电荷测量。