CN107765134A - 一种进行输电线路的避雷器带电测试的方法及无人机 - Google Patents
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Abstract
一种进行输电线路的避雷器带电测试的方法及无人机，本发明提供一种用于输电线路测试的无人机，其包括：无人机机体、固定在所述无人机机体上的探测杆、布置于所述探测杆端部的可伸缩旋转的信号采集臂，布置于所述信号采集臂端部的信号采集钳和固定在所述无人机机体上的平衡配重模块；所述采集臂和所述采集钳在所述采集臂控制模块的控制下伸缩、旋转、张开或钳合，当所述无人机飞行到所述输电线路的避雷器附近时，所述采集臂控制模块控制所述信号采集臂旋转张开并使所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线；所述测试模块在所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线时，对所述避雷器进行交流泄漏电流带电测试。本发明可以随时直观可靠地测试出线路避雷器的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路测试技术领域，尤其涉及一种进行输电线路的避雷器带电测试的方法及无人机。
背景技术
避雷器作为输电架空线路中的重要设备之一，其是否安全可靠运行直接决定着输电线路的防雷水平。相关数据表明，输电线路避雷器由于长期运行在高空的高温、日照、大风及盐污和电腐蚀环境中，其性能随着运行时间的增加可能会迅速劣化，在雷击时无法发挥应有作用，导致线路跳闸乃至用户停电。然而由于输电线路避雷器安装在高空中，目前尚无针对挂塔运行的线路避雷器可靠的预防性试验手段，只能定期停电拆卸后抽检，技术监督效果极差。也有部分单位试点安装了输电线路避雷器在线监测装置，但一方面成本较高，另一方面由于输电线路的特殊运行环境，其在线监测装置的电源稳定性和通讯稳定性长期成为应用瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种进行输电线路的避雷器带电测试的方法及无人机，能随时直观可靠地测试出线路避雷器的可靠性，从而填补了输电线路测试领域的空白。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其包括无人机机体、固定在所述无人机机体上的探测杆、布置于所述探测杆端部的可伸缩旋转的信号采集臂，布置于所述信号采集臂端部的信号采集钳和固定在所述无人机机体上的平衡配重模块；
所述无人机机体包括机身、旋翼、配套电机以及支架，所述无人机机体内部安装有计算机、飞行控制模块、采集臂控制模块和测试模块；
所述计算机通过对所述飞行控制模块和所述平衡配重模块的控制调整所述无人机的平衡；
所述采集臂和所述采集钳在所述采集臂控制模块的控制下伸缩、旋转、张开或钳合，当所述无人机飞行到所述输电线路的避雷器附近时，所述采集臂控制模块控制所述信号采集臂旋转张开并使所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线；
所述测试模块在所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线时，对所述避雷器进行交流泄漏电流带电测试。
在可选的实施例中，所述探测针中间部位为电磁柔性控制节，所述电磁柔性控制节可在刚性材料和软体材料状态之间切换，且当所述电磁柔性控制节变为所述软体材料时，用于调整所述无人机的平衡。
在可选的实施例中，所述电磁柔性控制节外表面为微弹性体材料，内部布置有多个环形电磁铁，所述多个环形电磁铁以极性一致的方式串联排列；
所述无人机机体内还包括探测杆电磁柔性控制模块，用于对探测杆电磁柔性控制节进行控制，改变其刚性;
当所述探测杆电磁柔性控制节内的所述多个环形电磁铁在所述探测杆电磁柔性控制模块的控制下通电时，所述多个环形电磁铁互相产生吸力，使所述探测杆电磁柔性控制节表皮略收缩，所述探测杆电磁柔性控制节变为刚性材料；当所述探测杆电磁柔性控制节内的所述多个环形电磁铁在所述探测杆电磁柔性控制模块的控制下断电时，所述多个环形电磁铁相互的吸力消失，仅所述探测杆电磁柔性控制节表皮受拉伸方向力，所述探测杆电磁柔性控制节变为软体材料。
在可选的实施例中，所述无人机机体内部还安装有通信模块，分别与所述无人机内的各种控制模块和地面控制站相连，用于实现所述无人机与地面控制站的各种信息交互。
在可选的实施例中，所述无人机还包括：
方向角度调节关节，位于所述探测杆和所述信号采集臂之间，用于在所述采集臂控制模块的控执行调节所述信号采集臂的旋转角度、方向和开合角度。
在可选的实施例中，所述探测杆为中空设计，其内部埋设各种信号线和电源线。
在可选的实施例中，所述采集臂控制模块具体包括探测杆电磁柔性控制模块、信号采集臂伸缩控制模块、信号采集臂张角控制模块、信号采集臂旋转模块和信号采集钳张开或钳合控制模块。
在可选的实施例中，所述测试模块包括单片机、模拟放大滤波器和通信单元。
在可选的实施例中，所述无人机还包括固定在所述无人机机体上的摄像头，面对所述探测杆所在方向。
在可选的实施例中，所述平衡配重模块和所述探测杆分别位于所述无人机机体的相对的两侧。
本发明还提供一种进行输电线路的避雷器带电测试的测试方法，用于本发明所述的无人机，所述方法包括：
步骤S1：无人机接近输电线路避雷器端的泄漏电流表或放电计数器并悬浮；
步骤S2：所述无人机的信号采集臂旋转张开，使采集臂上的两个信号采集钳位于泄漏电流表或放电计数器两侧引线附近；
步骤S3：所述两个信号采集钳钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线；
步骤S4：所述无人机的测试模块对避雷器进行交流泄漏电流带电测试并将数据回传至地面机站；
步骤S5：测试完毕，松开所述信号采集钳。
在可选的实施例中，在所述步骤S3，当所述两个信号采集钳钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线此时，断开所述无人机的探测杆电磁柔性控制节中电磁铁的电流，使探测杆电磁柔性控制节变为软体材料，以保持无人机的平衡。
本发明实施例的有益效果在于：
本发明采用无人机对输电线路的避雷器进行带电测试，可以随时直观可靠地测试出线路避雷器的可靠性，一方面填补输电线路测试领域的空白，另一方面可大大节省测试成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机的一个实施例的结构侧视图。
图2是本发明的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机的一个实施例的结构俯视图。
图3是本发明进行输电线路的避雷器带电测试的测试方法的一个实施例的步骤示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
本发明实施例提供一种进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，如图1和图2所示，以六翼无人机为例进行详细说明，其结构可包括：
六旋翼无人机机体10，由机身、六个旋翼及配套电机、支架组成；
六旋翼无人机机体10内部包括用于处理各种模块的信号、数据及图像的微型计算机11，用于与地面机站进行各类信号传输的无线通信模块12，用于控制采集臂的机械运动和调节电磁感应的采集臂控制模块13，用于交流泄漏电流带电测试的测试模块14。其中，采集臂控制模块包括探测杆电磁柔性控制模块（未标注）、信号采集臂伸缩控制模块（未标注）、信号采集臂张角控制模块（未标注）、信号采集臂旋转模块（未标注）、信号采集钳动作控制模块（未标注）；测试模块由单片机（未标注）、模拟放大滤波器（未标注）和通信单元（未标注）组成。
探测杆20，固定在所述无人机机体10水平方向任意一侧，选用环氧树脂材质起绝缘的作用，采用中空设计，其内部埋设各种控制电路和测试电路的信号线和电源线；
在探测杆20中间部位设置有一个电磁柔性控制节30，该电磁柔性控制节30外表面材质为聚合物微弹性体材料，内部安装有多个环形电磁铁（未标注），所述多个环形电磁铁按照同一极朝向一致的方式串联排列。该电磁柔性控制节30的运动由机体内部的采集臂控制模块控制，当给电磁铁通电时，电磁铁互相产生吸力，电磁柔性控制节30表皮收缩，使得电磁柔性控制节30变为刚性材料，当电磁铁断电时，电磁铁不产生吸力，电磁柔性控制节30表皮恢复自然状态，使得电磁柔性控制节30变为软体材料，采用这种刚柔结合的结构，可以使无人机探测采集工作活动范围扩大并保证无人机在空中的平衡避免失控。
方向角度调节关节40，与所述的探测杆20相连，由六旋翼无人机机体10内部的信号采集臂张角控制模块控制采集动作的开合角度；
信号采集臂50，与所述方向角度调节关节40相连，在机体内部的采集臂控制模块13控制下，实现伸缩、旋转以及角度开合等功能；
信号采集钳60，分别布置在信号采集臂50的两个端部，在机体内部的采集臂控制模块13控制下，实现张开和钳合的机械运动；具体的，当所述无人机飞行到所述输电线路的避雷器附近时，所述采集臂控制模块控制所述信号采集臂50旋转张开并使所述采集钳60钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线；所述测试模块在所述采集钳60钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线时，对所述避雷器进行交流泄漏电流带电测试。
平衡配重块70，固定在探测杆20对侧的无人机机体10上，用于平衡无人机的重心，保持其重心不偏移；
球机摄像头80，固定在无人机机体10下部，摄像头镜头朝向探测杆20所在方向，信号回传至地面机站，用于方便地面操作人员控制无人机位置和信号采集臂50、信号采集钳60的动作。
本发明实施例还披露了本发明进行输电线路的避雷器带电测试的测试方法。如图3所示，该方法的步骤可包括：
步骤S1：通过地面机站控制无人机接近输电线路避雷器端的泄漏电流表或放电计数器并悬浮；
步骤S2：通过地面机站控制无人机的信号采集臂50旋转张开，使两个信号采集钳60位于泄漏电流表或放电计数器两侧引线附近；
步骤S3：通过地面机站控制所述两个信号采集钳60钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线。在其他可选的实施例中，在步骤S3，当所述两个信号采集钳60钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线此时，采集臂控制模块13立即自动断开探测杆电磁柔性控制节30中电磁铁的电流，使探测杆电磁柔性控制节30表现为柔性，以保持无人机的平衡；
步骤S4：通过地面机站控制测试模块14对避雷器进行交流泄漏电流带电测试并将数据回传至地面机站；
步骤S5：测试完毕，通过地面机站控制松开所述信号采集钳60。
在可选的实施例中，在步骤S5之后还可包括：
步骤S6（未图示）：通过地面机站控制所述采集臂控制模块13接通电磁铁电流，使所述探测杆电磁柔性控制节30变为刚性，以便继续进行下一组避雷器的测试。
通过上述说明可知，本发明的有益效果在于：
本发明采用用于输电线路测试的无人机对避雷器进行带电测试，可以随时直观可靠地测试出线路避雷器的可靠性，一方面填补输电线路测试领域的空白，另一方面可大大节省测试成本。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (12)
1.一种进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，包括无人机机体、固定在所述无人机机体上的探测杆、布置于所述探测杆端部的可伸缩旋转的信号采集臂，布置于所述信号采集臂端部的信号采集钳和固定在所述无人机机体上的平衡配重模块；
所述无人机机体包括机身、旋翼、配套电机以及支架，所述无人机机体内部安装有计算机、飞行控制模块、采集臂控制模块和测试模块；
所述计算机通过对所述飞行控制模块和所述平衡配重模块的控制调整所述无人机的平衡；
所述采集臂和所述采集钳在所述采集臂控制模块的控制下伸缩、旋转、张开或钳合，当所述无人机飞行到所述输电线路的避雷器附近时，所述采集臂控制模块控制所述信号采集臂旋转张开并使所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线；
所述测试模块在所述采集钳钳住所述避雷器的泄漏电流表或计数器两侧引线时，对所述避雷器进行交流泄漏电流带电测试。
2.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述探测针中间部位为电磁柔性控制节，所述电磁柔性控制节可在刚性材料和软体材料状态之间切换，且当所述电磁柔性控制节变为所述软体材料时，用于调整所述无人机的平衡。
3.根据权利要求2所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述电磁柔性控制节外表面为微弹性体材料，内部布置有多个环形电磁铁，所述多个环形电磁铁以极性一致的方式串联排列；
所述无人机机体内还包括探测杆电磁柔性控制模块，用于对探测杆电磁柔性控制节进行控制，改变其刚性;
当所述探测杆电磁柔性控制节内的所述多个环形电磁铁在所述探测杆电磁柔性控制模块的控制下通电时，所述多个环形电磁铁互相产生吸力，使所述探测杆电磁柔性控制节表皮略收缩，所述探测杆电磁柔性控制节变为刚性材料；当所述探测杆电磁柔性控制节内的所述多个环形电磁铁在所述探测杆电磁柔性控制模块的控制下断电时，所述多个环形电磁铁相互的吸力消失，仅所述探测杆电磁柔性控制节表皮受拉伸方向力，所述探测杆电磁柔性控制节变为软体材料。
4.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述无人机机体内部还安装有通信模块，分别与所述无人机内的各种控制模块和地面控制站相连，用于实现所述无人机与地面控制站的各种信息交互。
5.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，还包括：
方向角度调节关节，位于所述探测杆和所述信号采集臂之间，用于在所述采集臂控制模块的控执行调节所述信号采集臂的旋转角度、方向和开合角度。
6.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述探测杆为中空设计，其内部埋设各种信号线和电源线。
7.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述采集臂控制模块具体包括探测杆电磁柔性控制模块、信号采集臂伸缩控制模块、信号采集臂张角控制模块、信号采集臂旋转模块和信号采集钳张开或钳合控制模块。
8.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述测试模块包括单片机、模拟放大滤波器和通信单元。
9.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，还包括固定在所述无人机机体上的摄像头，面对所述探测杆所在方向。
10.根据权利要求1所述的进行输电线路的避雷器带电测试的无人机，其特征在于，所述平衡配重模块和所述探测杆分别位于所述无人机机体的相对的两侧。
11.一种进行输电线路的避雷器带电测试的测试方法，用于如权利要求1-10中任一项所述的无人机，其特征在于，包括：
步骤S1：无人机接近输电线路避雷器端的泄漏电流表或放电计数器并悬浮；
步骤S2：所述无人机的信号采集臂旋转张开，使采集臂上的两个信号采集钳位于泄漏电流表或放电计数器两侧引线附近；
步骤S3：所述两个信号采集钳钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线；
步骤S4：所述无人机的测试模块对避雷器进行交流泄漏电流带电测试并将数据回传至地面机站；
步骤S5：测试完毕，松开所述信号采集钳。
12.根据权利要求11所述的，进行输电线路的避雷器带电测试的测试方法，其特征在于，在所述步骤S3，当所述两个信号采集钳钳住输电线路避雷器尾端的泄漏电流表或放电计数器的两侧引线此时，断开所述无人机的探测杆电磁柔性控制节中电磁铁的电流，使探测杆电磁柔性控制节变为软体材料，以保持无人机的平衡。
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