CN107332154A - 输电线路耐张杆智能出线装置控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，所述的输电线路耐杆张智能出线装置控制电路包括有前台操作单元及后台监测单元，所述的前台操作单元包括有CPU单元、显示平台及电机驱动装置、CPU单元分别与温湿度传感器、电量监测单元、限位开关、位移传感器、电机电流监测单元及无线通讯模块连接，供电单元给各模块供电；所述的后台监测单元包括电源模块、CPU单元、存储模块、触摸屏及无线通讯模块，电源模块各单元模块供电，前台操作单元与后台监测单元之间通过无线通讯模块进行通讯。本发明的输电线路耐杆张智能出线装置控制电路，通过控制相应的硬件平台，可实现降低了输电线路带电作业安全风险和劳动强度，并解决外转大角度耐张杆塔作业人员无法安全的进入电场的难题。

Description

输电线路耐张杆智能出线装置控制电路

技术领域

本发明涉及一种输电线路耐杆张智能出线装置，特别是一种输电线路耐张杆智能出线装置控制电路。

背景技术

在电力作业工作中，在很多场合需要出线作业，在出线时，往往需要借助辅助工具到达相应的作业点，如出线飞车、作业平梯等，出线飞车用于方便沿着导线前行，作业平梯用于达到用杆塔有空间距离的作业点。现有的作业平梯，在工作时由作业人员站在横担侧，将作业平梯一端搭在杆塔横担侧，一端搭在导线侧，根据需要搭好后由作业人员出梯工作，这种工作方式，作业人员需要在悬空的作业平梯上行走达到作业点，在作业平梯上行走一方面增加了作业人员的危险性，容易发生掉落等，另一方面，由于是等电位作业，在行走过程中为了提高作业的安全性对安放平梯的场所要求更高，同时，由于作业平梯是搭在导线与横担上的，对导线容易造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种作业人员先在安全位置坐到作业平梯上，再由作业平梯自动旋转到作业点、且为单端支撑的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路。

一种输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其结构要点在于：所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路包括有前台操作单元及后台监测单元，所述的前台操作单元包括有CPU单元、显示平台及电机驱动装置、CPU单元分别与温湿度传感器、电量监测单元、限位开关、位移传感器、电机电流监测单元及无线通讯模块连接，供电单元给各模块供电；所述的后台监测单元包括电源模块、CPU单元、存储模块、触摸屏及无线通讯模块，电源模块各单元模块供电，前台操作单元与后台监测单元之间通过无线通讯模块进行通讯。

本发明的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，通过在等电位端加装电机控制装置及信号收发装置，通过无线控制信号控制电机正反转及停止；平台等电位端加装距离监测装置，通过无线等手段检测等电位人员与带电导线的距离，一旦距离小于设定值（0.4米）即发出控制信息控制电机停转，让等电位人员进行等电位操作；通过以上智能装置使之能实现自动出线、距离监控、遥测控制等功能。

所述的前台操作单元的CPU单元通过无线通讯模块接收后台监测单元发送的参数和操作命令，判断电机的动作命令，结合当前限位开关的状态，决定电机是否进行动作，如果电机可顺利动作，则驱动电机驱动器进行电机动作，同时通过位移传感器和限位开关监测电机动作是否到位，若已到位，则立即关闭电机输出，停车，并向控制台报告当前旋转台工作情况，电机动作工程中实时监测电机电流，防止电机堵转，对电机进行保护，并向操作台报告电机运转情况，若下发电机动作命令时，电机已在报警位置，则封闭电机驱动，不进行电机动作，并进行报警，系统实时监测电池电量，若电池电量过低，则封锁电机动作通道，不进行电机操作，并向控制台报告电量情况，提示用户进行充电，系统实时监测旋转台的温湿度所述的温湿度传感器集成在前台操作单元内部，采集环境温湿度，通过无线传输至控制台，系统显示模块用于直观的向用户指示出线装置的工作情况。

本发明在前台操作单元设置有防电磁干扰装置，在前台操作单元的入口处使用共模和差模电感X电容、Y电容，防止外部供电或电机动作引起的共模和差模干扰；采用亚敏电阻，空气放电管等电子器件、防止外界高压脉冲对系统造成的干扰及损害，采用快速可恢复保险器件、防止负载短路对系统造成的危害。

所述的电机采用软启动，具体为通过调节电机回路开关管工作占空比来调节电机转速，电机启动时，由较低的占空比逐渐过渡到额定占空比，降低电机回路电流变化速度，实现软启动，同时还采用3段式保护，防止电机启动电流变化过快，和板间的杂散电感耦合，产生高压脉冲对系统的损害，使用电机保护技术，防止电机堵转，对电机和电源系统造成损害。

同时对整个装置中的对外接口均采用高速光耦进行电气隔离，防止外部干扰对系统关键控制核心造成影响。

对传感器获得的各模拟信号差分采样，降低数字开关造成的共模干扰对模拟信号造成的影响，提高传感器数据采集的可靠性。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

本发明的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，通过控制相应的硬件平台，可实现降低了输电线路带电作业安全风险和劳动强度，并解决外转大角度耐张杆塔作业人员无法安全的进入电场的难题，本项目通过应用机械电子设计方法，结合无线通讯技术、控制技术、传感限位技术、绝缘防护及等电位等技术，研究了一种单点悬挂风车式等电位作业方法，并研制了一种用于承载电力维修人员上塔后到达指定维修点并返回的输电线路智能等电位平台。本发明输电线路耐张杆智能出线装置控制电路可让等电位检修人员实时监控平台安全状态并无线操控平台工作。

附图说明

图1是本发明的前台操作单元原理框图。

图2是本发明的后台监测单元原理框图。

图3是电机动作控制电路图。

图4为防电磁干扰的电路图。

图5是输电线路耐杆张智能出线装置的结构示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是图5的A处放大图。

标号说明1 作业平梯2转轴3齿轮传动4拉棒5拉绳6定位卡槽7角钢8电机箱9传动箱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

一种输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，所述的控制电路包括有前台操作单元及后台监测单元，所述的前台操作单元包括有CPU单元、显示平台及电机驱动装置、CPU单元分别与温湿度传感器、电量监测单元、限位开关、位移传感器、电机电流监测单元及无线通讯模块连接，供电单元给各模块供电；所述的后台监测单元包括电源模块、CPU单元、存储模块、触摸屏及无线通讯模块，电源模块各单元模块供电，前台操作单元与后台监测单元之间通过无线通讯模块进行通讯

前台操控由供电单元、CPU核心、电机驱动、电机、电机电流监测模块、位移监测、限位开关检测、温湿度测量、电量监测、无线通讯系统指示等模块组成，其中CPU核心通过Zigbee接收操作终端发送的参数和操作命令，判断电机的动作命令，结合当前限位开关的状态，决定电机是否进行动作，如果电机可顺利动作，则驱动电机驱动器进行电机动作，同时通过高精度位移传感器和限位开关监测电机动作是否到位，若已到位，则立即关闭电机输出，停车，并向控制台报告当前旋转台工作情况，电机动作工程中实时监测电机电流，防止电机堵转，对电机进行保护，并向操作台报告电机运转情况，提高系统安全性能。若下发电机动作命令时，电机已在报警位置，则封闭电机驱动，不进行电机动作，并进行报警。除此之外，系统实时监测电池电量，若电池电量过低，则封锁电机动作通道，不进行电机操作，并向控制台报告电量情况，提示用户进行充电。系统实时监测旋转台的温湿度，通过无线传输至控制台。系统指示模块用于直观的向用户指示电机运转、转台位置、电池电量等工作情况。

后台监控单元由电源模块、CPU、存储模块、触摸屏、无线传输模块组成。电源模块将电池电压转换为系统处理器、FLASH、无线、触摸屏工作所需的12V、5V、3.3V、1.8V电，为系统提供纯净不受干扰的供电，存储模块包括nandflash、norflash、sdram，来保证Linux系统的正常运行，CPU选用CORTEX-A9高性能处理器，满足系统流畅的交互和后期升级需求，和触摸屏之间通过并行总线进行通讯，显示模块采用QT模组进行操作，交互灵活，界面丰富，提供良好的用户体验，CPU和无线模块之间通过总线进行通讯。

驱动供电电压：DC12—30V，适用功率：12V上限200W，24V上限400W，最大工作电流30A，内置30A保险丝。

采用数字式高精度温湿度传感器，CPU通过TWI总线和传感器进行交互，实时获取温湿度信号，对系统温湿度进行监测,传感器采用专利CMOSense技术，具有极高的可靠性和长期稳定性。

用户在控制端使用选择开关进行工作模式调节，控制端CPU实时监测当前工作模式，工作模式变化后，通过无线信道向操作端报告，保持与操作端的同步。

选用高性能节能直流永磁电机及控制系统，可实现工作台旋转速度调节；旋转位置准确定位；工作台反向自锁。

高性能高容量长寿命可充电池组，容量及电压大小可根据工作台工作需要调整电压暂定24V直流电压；实现电池剩余电量显示（或可充电功能集成）。电源采了高科技保护板，电芯吕联保护，只要改动排线接法应可以改成多串数用，完美稳定的充电和放电各种保户功能，精确的过充过放过流及短路保护，电芯硬件平衡处理，平衡电流适当，均衡发热合理，不影响电池组性能，带散热片处理，增加MOS管的散热，延长MOS管寿命。

感器：

选用高品质位置传感器或限位开关，保证工作台极限位置可靠启停。

选用大幅面距离探测方案，保证安全距离的灵敏，可靠探测；探头可实现高低的手动。

在操作单元入口处使用共模和差模电感X电容、Y电容，防止外部供电或电机动作引起的共模和差模干扰；采用亚敏电阻，空气放电管等电子器件、防止外界高压脉冲对系统造成的干扰及损害，采用快速可恢复保险器件、防止负载短路对系统造成的危害。

对电机采用软启动策略，采用3段式保护，防止电机启动电流变化过快，和板间的杂散电感耦合，产生高压脉冲对系统的损害，使用电机保护技术，防止电机堵转，对电机和电源系统造成损害。

5V、3.3V采用隔离供电，对外接口采用高速光耦进行电气隔离，防止外部干扰对系统关键控制核心造成影响。

数字、模拟进行隔离，模拟信号采用差分采样，降低数字开关造成的共模干扰对模拟信号造成的影响，提高传感器数据采集的可靠性。

在测距方面使用，使用高精度高实时性激光测距传感器，测距精度1mm，最快响应速度30ms，内部激光器发射940nm波长非可见光，不伤害眼睛，消除了与其它红外接近检测传感器发射红光分散人们注意力的问题，增强了对外部光源的抗干扰性能。测距原理为：处理器实时获取传感器到反射输配线之间的距离，当距离小于设定阈值时，停止平台的旋转，并发出危险警报，提示操作人员注意安全距离。

智能控制、自动控制的体现：旋转平台实时监测电机回路电压、电流信号，平台位置限位信号，距离传感器测距信息，环境温湿度等信息，根据电机回路电压、电流信息对电机实时监测和保护；通过环境温湿度等参数，使用数据融合技术对测距传感器进行修整补偿，最终结合测距数据和限位传感器的限位信号，经处理器内部可靠决策，确定电机的运动、停止活动。

通过继电器JDQ4和MOS管Q210分别控制电机回路24V电源的正、负供电，通过两个双刀双掷的继电器JDQ1和JDQ2来控制电机的正反转，通过控制MOSFET开关占空比来调节电机转速。通过控制JDQ4和MOSFET关断来控制电机停止，通过手持液晶终端来设置电机控制模式，自动控制或手动控制，在自动控制模式下，处理器根据系统设定的电机正反转，电机转速等信息，驱动电机进行动作，同时处理器实时采集限位和距离信息，当电机停止信号条件满足时，断开电机电源，电机停转。在手动控制模式下，由操作人员持续给定电机动作信息，处理器根据动作信息驱动电机进行动作，结合电机停止条件，控制电机停止。

本发明设计位置传感监控装置，多点布置位置传感器，确保实时捕捉工作位置（导线、金具等）信号；同时设计水平传感装置，实时监测平台水平位置，确保在平台安全可靠；

本发明设置软件限位控制，通过人工调节和采集数据后，可在控制界面上显示工作台与工作位置（导线、金具等）的距离，一旦距离小于设定值（0.4米）即发出控制信息控制电机停转，让等电位人员进行等电位操作。

本发明的终端控制系统采用交互良好、符合工作现场实际需要的屏显控制界面，基于工业控制器网络通讯协议实现控制系统各部分的集中控制与监测。控制界面上可明确设置工作台正转、反转及停止等。

本发明的无线控制系统实现高电压场所的强电磁环境下的无线通讯方式，解决系统的电磁兼容和抗电磁干扰问题、信息传送的实时性问题、信息的校验和纠错问题、安全性问题等，保证控制系统的稳定性、可靠性，实现等电位人员无线控制平台动作的功能。

本发明的动力系统设计为电动系统，采用高性能节能直流永磁电机及控制系统，可实现工作台旋转速度调节；旋转位置准确定位；工作台反向旋转及自锁。电动系统由高效能（微型）锂电池供电，同时具有实时电量监测系统。

所述的输电线路耐张杆智能出线工具，包括有作业平梯1，还包括有用于将作业平梯与横担相连的连接装置及用于驱动作业平梯旋转的驱动装置，所述的驱动装置包括有齿轮传动3、带传动或链传动装置，电机带动小齿轮、小带轮或小链轮转动，小齿轮带动大齿轮、小带轮或小链轮通过带或链带动大链轮与或大带轮运动，大齿轮、大链轮与或大带轮套装在轴套上带动轴套转动，轴套可转动的套装在转轴2上，轴套与推力轴承的内圈相连，推力轴承的外圈则与作业平梯的端部相连带动作业平梯绕轴套转动，所述的转轴的下端支撑于电机箱8，在电机箱的下部设置有一开口向下的定位卡槽；所述的作业平梯与横担相连的连接装置包括有两个角钢，其中一个角钢的一侧边的上部连接于电机箱上，另一角钢为活动拆卸式连接，在工作时，活动式角钢的一侧边卡入电机箱下部的定位卡槽6，角钢内角卡在横担上，另一侧边压在另一角钢的一侧边上，另一角钢从相对侧卡住横担，两角钢7从相向侧抱紧横担；所述的作业平梯上还设置有拉棒4，拉棒的一端与作业平梯相连，拉棒的另一端与一套筒相连，所述的套筒可相对转轴转动的套在转轴上，转轴上还设置有拉绳5，担绳的另一端在工作时连接于杆塔上。

所述的拉棒包括两根，分别与作业平梯的两支撑立柱相连。在作业平梯的自由端设置有位置传感器。所述的位置传感器通过万向节设置于作业平梯上。所述的位置传感器为高精度高实时性激光测距传感器。所述的作业平梯采用全绝缘泡沫填充管。所述的全绝缘泡沫填充管为椭圆管制成。在作业平梯的固定端的下部设置有滚轮，在作业平梯固定端下方的传动箱9上部设置有环形的滑道，滚轮在滑道内运动。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (6)

1.一种输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：所述的输电线路耐杆张智能出线装置控制电路包括有前台操作单元及后台监测单元，所述的前台操作单元包括有CPU单元、显示平台及电机驱动装置、CPU单元分别与温湿度传感器、电量监测单元、限位开关、位移传感器、电机电流监测单元及无线通讯模块连接，供电单元给各模块供电；所述的后台监测单元包括电源模块、CPU单元 、存储模块、触摸屏及无线通讯模块，电源模块各单元模块供电，前台操作单元与后台监测单元之间通过无线通讯模块进行通讯。

2.根据权利要求1所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：所述的前台操作单元的CPU单元通过无线通讯模块接收后台监测单元发送的参数和操作命令，判断电机的动作命令，结合当前限位开关的状态，决定电机是否进行动作，如果电机可顺利动作，则驱动电机驱动器进行电机动作，同时通过位移传感器和限位开关监测电机动作是否到位，若已到位，则立即关闭电机输出，停车，并向控制台报告当前旋转台工作情况，电机动作工程中实时监测电机电流，防止电机堵转，对电机进行保护，并向操作台报告电机运转情况，若下发电机动作命令时，电机已在报警位置，则封闭电机驱动，不进行电机动作，并进行报警，系统实时监测电池电量，若电池电量过低，则封锁电机动作通道，不进行电机操作，并向控制台报告电量情况，提示用户进行充电，系统实时监测旋转台的温湿度所述的温湿度传感器集成在前台操作单元内部，采集环境温湿度，通过无线传输至控制台，系统显示模块用于直观的向用户指示出线装置的工作情况。

3.根据权利要求2所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：在前台操作单元设置有防电磁干扰装置，在前台操作单元的入口处使用共模和差模电感X电容、Y电容，防止外部供电或电机动作引起的共模和差模干扰；采用亚敏电阻，空气放电管等电子器件、防止外界高压脉冲对系统造成的干扰及损害，采用快速可恢复保险器件、防止负载短路对系统造成的危害。

4.根据权利要求3所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：本发明电机采用软启动，具体为通过调节电机回路开关管工作占空比来调节电机转速，电机启动时，由较低的占空比逐渐过渡到额定占空比，降低电机回路电流变化速度，实现软启动，同时还采用3段式保护，防止电机启动电流变化过快，和板间的杂散电感耦合，产生高压脉冲对系统的损害，使用电机保护技术，防止电机堵转，对电机和电源系统造成损害。

5.根据权利要求4所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：对整个装置中的对外接口均采用高速光耦进行电气隔离，防止外部干扰对系统关键控制核心造成影响。

6.根据权利要求5所述的输电线路耐张杆智能出线装置控制电路，其特征在于：对传感器获得的各模拟信号差分采样，降低数字开关造成的共模干扰对模拟信号造成的影响，提高传感器数据采集的可靠性。