CN108287487B - 变电站高压设备区安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明的变电站高压设备区安全预警系统，属于状态报警器领域，解决了现有技术中对地埋式高压电缆的胶皮和线芯破损情况检测困难的问题，方案的简要如下：行走机构在检测的电缆上沿着电缆的轴线进行前进，行走机构中的测距模块对行走机构中的支架到电缆外表面之间的距离进行检测，当检测到的距离大于测距模块到线缆999胶皮的正确距离时，行走机构停止运动，若检测到的距离大于测距模块到线芯的正确距离，那么判断线芯断裂，让行走机构中的通信模块发送告警信号，若检测到的距离小于测距模块到线芯的正确距离，那么判断胶皮破损，于是喷压模块就沿着检测模块的检测方向喷压液态绝缘胶，直到距离检测合格之后再继续前进。

Description

变电站高压设备区安全预警系统

技术领域

本发明属于状态报警器领域，具体涉及变电站高压设备区安全预警系统。

背景技术

随着城市建设的迅猛发展，土地资源越来越紧张，而电力配套设施的需求却越来越高。面对这种情况，部分城市已经将常见的露天变电站，改换为地埋式变电站，相应地，高压设备区也转战地下，原先架空甚至裸露的高压电缆纷纷更换为地埋式高压电缆，便于在地下传输电能。而现有的地埋式高压电缆为避免土壤中各种生物的撕咬，保证使用寿命，重新披上了特质的胶皮。由于地埋式高压电缆深入地下，工作人员也无法频繁深入去检测地埋式高压电缆的胶皮情况和电缆的线芯破裂情况。

因此如何检测深埋地下的地埋式高压电缆的胶皮破损情况和线芯破裂情况，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的变电站高压设备区安全预警系统，解决了现有技术中对地埋式高压电缆的胶皮和线芯破损情况检测困难的问题。

本发明的基础方案为：变电站高压设备区安全预警系统，包括行走机构，

所述行走机构包括独立电源、旋转电机、旋转轴、行走轮和支架，所述旋转轴套接与旋转轴固定的行走轮，所述行走轮的侧面设有与电缆胶皮相契合的凹槽，所述支架为开口向下的U型架，所述行走轮位于支架两端之间，所述支架的两端开有通孔，所述旋转轴的两端均穿过通孔；所述旋转电机和独立电源分别与支架固定；所述旋转电机用于驱动旋转轴旋转，所述旋转电机与独立电源电连接，所述旋转电机和独立电源之间串联有开关；

所述支架上还设有测距模块、对比模块、存储模块、控制器、通信模块和用于沿着测距模块的测距方向喷射液态绝缘胶的喷压模块；所述控制器能够控制喷压模块的启动和关闭

测距模块用于采集支架到下方遮挡物之间的距离，向对比模块发送距离信息；测距模块的测距方向位于行走轮行走方向的前方；

存储模块用于存储预制的第一距离和预制的第二距离；所述第二距离为沿着测距模块的检测方向，支架到电缆胶皮表层的距离，所述第一距离为沿着测距模块的检测方向支架到线芯表层的距离；

对比模块用于接收测距模块发送的距离信息，并将距离信息与第一距离和第二距离相比；若距离信息大于第一距离，则对比模块向控制器发送线芯破坏信号；若距离信息小于或等于第一距离且大于第二距离，则对比模块向控制器发送喷压信号；若距离信息小于或等于第二距离，则对比模块向控制器发送行走信号；

控制器用于接收对比模块发送的线芯破坏信号、喷压信号和行走信号；当控制器接收到对比模块发送的线芯破坏信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送一级告警信号，并控制行走机构的开关断开；当控制器接收到对比模块发送的喷压信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送二级告警信号，控制行走机构的开关断开以及控制喷压模块启动；当控制器接收到对比模块发送的行走信号时，控制器控制行走机构的开关闭合以及控制喷压模块关闭。

本方案的基础原理为：使用时，行走机构放置在所要检测的电缆胶皮上，行走轮侧面的凹槽与电缆胶皮契合，接触面积大，保证行走机构胶皮上能够行走，不会打滑；独立电源为整个行走机构供电保证行走机构能够独立运行；

行走机构上的测距模块对支架到遮挡物之间的距离进行检测，这里的遮挡物是指，沿着测距方向的电缆外表面；当检测到的距离大于预制的第一距离时，即测距模块检测到的支架到电缆外表面之间的距离大于沿测距方向的支架到线芯表层的距离，也就是说，线芯已经缺少了一部分，此时，测距模块向控制器发送线芯破坏信号，使得控制器接收到线芯破坏信号后控制通信模块向外界服务器发送一级警告信号，便于管理外界服务器的工作人员发现一级警告，指派工作人员前往现场检查并整修电缆；

当检测到的距离小于或等于预制的第二距离，即支架到电缆外表面之间的距离小于支架到电缆胶皮表层的距离，也就是说此时的胶皮厚度足够厚，此时测距模块向控制器发送行走信号，控制器控制开关闭合即独立电源对电机供电，使得行走机构继续前进，喷压模块停止工作；

当检测到的距离大于预制的第二距离且小于或等于第一距离时，即测距模块检测到的支架到电缆外表面之间的距离在沿测距方向的支架到线芯表层距离和沿测距方向的支架到电缆胶皮表层距离之间，也就是说，线芯没有裸露，但是电缆的胶皮已经缺少一部分，此时测距模块向控制器发送喷压信号，控制器控制开关断开即独立电源停止对电机供电，使得行走机构停止前进，控制器还控制喷压模块启动，使得喷压模块沿着测距模块的测距方向喷洒出液态绝缘胶，喷洒出来的液态绝缘胶与线芯胶皮粘连在一起，对线芯胶皮缺失的部分进行补充；

在喷压模块进行喷压工作时，电缆外表面持续加厚，测距模块持续工作，当测距模块检测到当前加厚的电缆外表面到支架之间的距离达到支架到电缆胶皮外表面的距离，控制器控制喷压模块停止工作，行走机构重新启动前进，由于喷压模块的喷压方向与测距模块的测距方向一致，所以喷压模块喷压的方向位于行走轮行走方向的前方，重新前进的行走轮能够将前方将喷压后的电缆外表面压实。

本方案的有益效果为：1)行走机构在进行需要进行喷压或检测到线芯有断裂的时候停止运动，便于喷压的稳定，和便于收到一级警告信息的外界服务器指派的维修人员确认断裂的地点；2)本方案实现了在对有缺陷的胶皮进行填补的同时，检测填补的厚度，保证填补后的胶皮厚度与标准胶皮的厚度一致，无需人工参与，智能便捷；3)本方案中重新启动的行走轮对前方喷压后的电缆外表面进行压实，将喷涂在原有胶皮上的液态绝缘胶中的气泡压出，提高所修补的胶皮的质量。

进一步，所述通孔与旋转轴之间设有轴承。使用轴承减少摩擦力，降低旋转电机的耗能，节约能量。

进一步，所述支架的通孔内壁开有卡槽，所述旋转轴上设有对应卡槽的凸起。卡槽与凸起之间的配合起到限位的作用，避免旋转轴轴向移动，使得行走轮脱离所要检测的电缆。

进一步，所述旋转电机的转轴通过软轴与旋转轴连接。使用软轴连接节约空间，由于地下空间有限，减少整体结构所占的空间，就是增强了行走机构的适用性。

进一步，所述旋转电机能够双向旋转，所述支架还设有计时模块，所述计时模块预制有第一时间节点和第二时间节点；

所述控制器接收到对比模块发送的喷压信号时，控制器控制计时模块启动并开始计时,当计时模块的计时到达第一时间节点时，计时模块向控制器发送第一反转信号；当计时模块的计时到达第二时间节点时，计时模块向控制器发送第二反转信号；

控制器用于接收计时模块发送的第一反转信号和第二反转信号，当控制器接收到计时模块发送的第一反转信号时，控制器控制旋转电机的旋转方向与之前反向；当控制器接收到计时模块发送的第二反转信号，控制器控制旋转电机的旋转方向与计时模块开启前同向，控制器控制计时模块关闭。

采用计时模块实现喷压完成后反复前后移动检测喷压完成的效果，并且多次压实，避免喷压不到位，减少喷压成品中的气泡。

进一步，所述旋转轴的一侧设有螺旋叶片。在行走轮前后移动时，旋转轮也在转动，从而带动了螺旋叶片旋转，随着叶片旋转，将胶皮上的积灰吹开，使得测距模块检测更加准确和喷压模块喷压效果更强。

附图说明

图1为本发明变电站高压设备区安全预警系统实施例中行走机构的结构示意图；

图2为本发明变电站高压设备区安全预警系统实施例中测试模块测试示意图；

图3为本发明变电站高压设备区安全预警系统实施例的逻辑框图；

图4为本发明变电站高压设备区安全预警系统实施例的模块框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：螺旋叶片1、旋转轴2、支架3、旋转电机4、行走轮5。

变电站高压设备区安全预警系统，包括行走机构；

如图1所示，行走机构包括独立电源、旋转电机4、旋转轴2、行走轮5和支架3，旋转轴2套接与旋转轴2焊接的行走轮5，行走轮5的侧面设有与电缆胶皮相契合的凹槽，使得行走轮5在电缆胶皮上行走时，接触面积大，不会打滑；支架3为开口向下的U型架，支架3的两端开有通孔，旋转轴2的两端均穿过通孔，通孔与旋转轴2之间设有轴承，保证了旋转轴2能够在通孔中旋转，并且轴承也降低了摩擦力，减少电机的耗能；旋转电机4胶接在支架3顶部的下方；支架3的通孔内壁开有卡槽，旋转轴2上设有对应卡槽的凸起，使用卡槽与凸起相对应的方式避免旋转轴2左右移动；旋转轴2的右侧设有螺旋叶片1，随着旋转轴2的旋转，螺旋叶片1也跟随旋转，从而将电缆胶皮上的积灰吹开；旋转电机4的转轴通过软轴与旋转轴2驱动连接，降低占用空间，增强行走机构的适用性；所述旋转电机4和独立电源之间串联有开关；所述旋转电机4能够双向旋转；

所述支架上还设有对比模块、存储模块、控制器、通信模块、测距方向为行走方向的前方测距模块、用于沿着测距模块的测距方向喷射液态绝缘胶的喷压模块和预制有第一时间节点和第二时间节点的计时模块；

其中测距模块的测距通过红外线测距传感器实现，对比模块通过比较器实现，存储模块采用存储器，通信模块包括有微型天线，计时模块采用计时器；喷压模块采用气缸和容纳盒，容纳盒内开有喷射口，喷射口的角度与检测角度一致，气缸的活塞作为容纳盒的一个侧壁，容纳盒内的液体为液态绝缘胶，喷压模块启动时，气缸的活塞推动液态绝缘胶从喷射口喷出，喷压模块关闭时，气缸的活塞停止运动；其中测距模块的红外线测距传感器检测角度为60°，如图2所示，且喷压模块的喷射口的角度与检测角度一致；

测距模块用于采集支架到下方遮挡物之间的距离(如图2标记中的L)，向对比模块发送距离信息；

存储模块用于存储第一距离和第二距离；如图2所示，所述第二距离为预制的支架到电缆胶皮表层的距离，本方案中为H，所述第一距离为预制的支架到线芯表层的距离，本方案中为(H+X)；

如图3所示，对比模块用于接收测距模块发送的距离信息，并将距离信息与第一距离和第二距离相比；若距离信息大于第一距离，则对比模块向控制器发送线芯破坏信号；若距离信息小于或等于第一距离且大于第二距离，则对比模块向控制器发送喷压信号；若距离信息小于或等于第二距离，则对比模块向控制器发送行走信号；

控制器用于接收对比模块发送的线芯破坏信号、喷压信号和行走信号；当控制器接收到对比模块发送的线芯破坏信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送一级告警信号，并控制行走机构的开关断开；当控制器接收到对比模块发送的喷压信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送二级告警信号，控制行走机构的开关断开以及控制喷压模块启动和控制计时模块启动并开始计时；当控制器接收到对比模块发送的行走信号时，控制器控制行走机构的开关闭合以及控制喷压模块停止工作；

当计时模块的计时到达第一时间节点时，计时模块向控制器发送第一反转信号；当计时模块的计时到达第二时间节点时，计时模块向控制器发送第二反转信号；

控制器用于接收计时模块发送的第一反转信号和第二反转信号，当控制器接收到计时模块发送的第一反转信号时，控制器控制旋转电机4的旋转方向与之前反向；当控制器接收到计时模块发送的第二反转信号，控制器控制旋转电机4的旋转方向与控制器开启前同向，而后控制器控制计时模块关闭。

使用时，如图3所示，行走机构上的测距模块对支架到遮挡物之间的距离进行检测，当检测到的距离L大于预制的第一距离的二倍时，即L>2(H+X)，测距模块向控制器发送线芯破坏信号，使得控制器接收到线芯破坏信号后控制通信模块向外界服务器发送一级警告信号；当检测到的距离大于预制的第二距离的二倍且小于或等于第一距离的二倍时，即2H<L<＝2(H+X)，系统判断，电缆胶皮已经缺少一部分，测距模块向控制器发送喷压信号，控制器控制独立电源停止对电机供电，使得行走机构停止前进，控制喷压模块启动，使得喷压模块沿着测距模块的测距方向喷洒出液态绝缘胶，喷洒出来的液态绝缘胶与线芯胶皮粘连在一起，对线芯胶皮缺失的部分进行补充；同时控制器还控制了计时模块进行计时；

当检测到的距离小于或等于预制的第二距离的二倍，L<＝2H，也就是说此时的胶皮厚度足够厚，测距模块向控制器发送行走信号，控制器控制独立电源对电机供电，使得行走机构继续前进，喷压模块停止工作；

假设，喷压模块喷压的时间为4s，那么计时模块内存的第一时间节点为5s，第二时间节点为10s，那么在0-5s时，电机正向旋转，行走机构前进，5-10s是电机反向旋转，行走机构后退，在10s的时刻，电机正向旋转行走机构前进，计时模块关闭；采用计时模块实现喷压完成后反复前后移动检测喷压完成的效果，并且多次压实，避免喷压不到位，减少喷压成品中的气泡。

期间，在喷压模块进行喷压工作时，电缆外表面持续加厚，测距模块持续工作，当测距模块检测到当前加厚的电缆外表面到支架之间的距离达到支架到电缆胶皮外表面的距离，控制器控制喷压模块停止工作，行走机构重新启动前进，将喷压后的电缆外表面压实。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于，包括行走机构；

所述行走机构包括独立电源、旋转电机、旋转轴、行走轮和支架，所述旋转轴套接与旋转轴固定的行走轮，所述行走轮的侧面设有与电缆胶皮相契合的凹槽，所述支架为开口向下的U型架，所述行走轮位于支架两端之间，所述支架的两端开有通孔，所述旋转轴的两端均穿过通孔；所述旋转电机和独立电源分别与支架固定；所述旋转电机用于驱动旋转轴旋转，所述旋转电机与独立电源电连接，所述旋转电机和独立电源之间串联有开关；

所述支架上还设有测距模块、对比模块、存储模块、控制器、通信模块和用于沿着测距模块的测距方向喷射液态绝缘胶的喷压模块；所述控制器能够控制喷压模块的启动和关闭；

测距模块用于采集支架到下方遮挡物之间垂直距离的斜边距离，向对比模块发送距离信息；测距模块的测距方向位于行走轮行走方向的前方；

存储模块用于存储预制的第一距离和预制的第二距离；所述第二距离为沿着测距模块的检测方向，支架到电缆胶皮表层的距离，所述第一距离为沿着测距模块的检测方向支架到线芯表层的距离；

对比模块用于接收测距模块发送的距离信息，并将距离信息与第一距离和第二距离相比；若距离信息大于第一距离的二倍，则对比模块向控制器发送线芯破坏信号；若距离信息小于或等于第一距离的二倍且大于第二距离的二倍，则对比模块向控制器发送喷压信号；若距离信息小于或等于第二距离的二倍，则对比模块向控制器发送行走信号；

控制器用于接收对比模块发送的线芯破坏信号、喷压信号和行走信号；当控制器接收到对比模块发送的线芯破坏信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送一级告警信号，并控制行走机构的开关断开；当控制器接收到对比模块发送的喷压信号时，控制器控制通信模块向外界服务器发送二级告警信号，控制行走机构的开关断开以及控制喷压模块启动；当控制器接收到对比模块发送的行走信号时，控制器控制行走机构的开关闭合以及控制喷压模块关闭。

2.根据权利要求1所述的变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于：所述通孔与旋转轴之间设有轴承。

3.根据权利要求1所述的变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于：所述支架的通孔内壁开有卡槽，所述旋转轴上设有对应卡槽的凸起。

4.根据权利要求1所述的变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于：所述旋转电机的转轴通过软轴与旋转轴连接。

5.根据权利要求1所述的变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于：所述旋转电机能够双向旋转，所述支架还设有计时模块，所述计时模块预制有第一时间节点和第二时间节点；

所述控制器接收到对比模块发送的喷压信号时，控制器控制计时模块启动并开始计时,当计时模块的计时到达第一时间节点时，计时模块向控制器发送第一反转信号；当计时模块的计时到达第二时间节点时，计时模块向控制器发送第二反转信号；

控制器用于接收计时模块发送的第一反转信号和第二反转信号，当控制器接收到计时模块发送的第一反转信号时，控制器控制旋转电机的旋转方向与之前反向；当控制器接收到计时模块发送的第二反转信号，控制器控制旋转电机的旋转方向与计时模块开启前同向，控制器控制计时模块关闭。

6.根据权利要求1所述的变电站高压设备区安全预警系统，其特征在于：所述旋转轴的一侧设有螺旋叶片。