CN108418135A - 输电线路外护套巡检及修复装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路外护套巡检及修复装置和方法，属于电力输电线技术领域。该装置包括设置在输电线路上且通过行走机构连接的本体以及设置在该本体上的红外热像部件、微型摄像头和修复组件；微型摄像头和修复组件通过机械臂分别设置在本体沿输电线路延伸方向的两侧上；红外热像部件设置在本体顶部且位于输电线路的下方。本方法通过红外热像部件及微型摄像头对本装置所行进部分的输电线路进行监测，并对所得图像信息进行分析，确认输电线路外护套处于破损状态后，下达检修指令，使其能对破损点进行快速修补。本发明可以及时掌握输电线路外护套运行情况，有效减少输电线路故障的发生，从而把事故隐患消除在萌芽状态。

Description

输电线路外护套巡检及修复装置和方法

技术领域

本发明属于电力输电线技术领域，具体涉及一种输电线路外护套巡检及修复装置和方法。

背景技术

外护套是电缆的最外层，近年来随着运行年限的增长及运行环境恶劣，电缆外护套破损逐年增加，因电缆外护套破损而导致的电缆故障比例正在不断增大。电缆外护套一旦破损，一方面主绝缘在金属护层被腐蚀处产生电场集中，易于产生局部放电和引发电树枝对电缆短期运行造成威胁，加速绝缘老化，降低电缆输送容量，另一方面会由于破损处水分和潮气侵入，增加主绝缘水树老化的概率，将会在短时间突然击穿绝缘导致电缆停电事故。

电缆外护套绝缘的优劣程度十分重要，不仅对电缆长期运行寿命有着重大影响，而且直接关系到电缆的短期运行安全。如果能准确、快速查找到电缆外护套的损伤点，并及时修补，就可以有效减少电缆故障的发生,从而把事故隐患消除在萌芽状态。在输电线路外护套故障巡检及快速修复运维中，会遇到树木、河流湖泊、峡谷等障碍物，给工作人员的现场抢修带来一定的不便。因此，开发一种输电线路外护套故障巡检及快速修复装置，及时掌握输电线路外护套运行情况，并在外护套故障发生后能快速、准确对破损点进行快速自动维修，对确保电力系统的稳定可靠运行具有重要理论意义与实用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便，且可平稳的在导线上行进的输电线路外护套巡检及修复装置和方法。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种输电线路外护套巡检及修复装置，包括设置在输电线路上且通过行走机构连接的本体以及设置在该本体上的红外热像部件、微型摄像头和修复组件；所述行走机构为至少两个，且沿输电线路延伸方向间隔布置，由行进轮、驱动电机、连接杆组成，连接杆的一端与本体相连，另一端设置行进轮和驱动电机，由驱动电机驱使行进轮在输电线路上行走；所述微型摄像头和修复组件通过机械臂分别设置在本体沿输电线路延伸方向的两侧上；所述红外热像部件设置在本体顶部且位于输电线路的下方。

进一步，所述行进轮采用橡胶材质制成，设置为人字形结构或带内凹面的滚轮式结构。

进一步，所述机械臂为三关节机械臂，由通过关节电机依次连接的控制臂、支撑臂、执行臂组成，控制臂连接于本体上，执行臂的自由端设置所述的修复组件或微型摄像头。

进一步，所述修复组件由活动塑胶夹、转轴组成，所述活动塑胶夹上装设有小型刀片，所述转轴用于安装及卡紧卷状绝缘胶带。

进一步，所述行走机构还包括用于夹持输电线路的固定装置，所述固定装置由固定轮、固定臂组成，所述固定轮通过固定臂设置在连接杆上，且固定轮作用于输电线路上。

进一步，所述本体内设置有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、控制单元和电源，所述数据采集单元与红外热像部件和微型摄像头电性连接，所述控制单元与行走机构、机械臂和修复组件电性连接，所述数据处理单元与数据采集单元、控制单元和电源电性连接，且数据处理单元通过数据传输单元外接移动终端。

本发明还提供一种输电线路外护套巡检及修复方法，包括如下步骤：

S1、将上述的巡检及修复装置置于要巡检的输电线路上；

S2、由行走机构驱动其沿输电线路延长方向行走；

S3、利用红外热像部件初步判断输电线路有温度异常处；

S4、控制机械臂转动微型摄像头确认输电线路外护套有温度异常处的破损实际情况；

S5、控制机械臂转动修复组件对输电线路外护套存在的破损处进行修复作业；

S6、待修复后，重复步骤S2-S5。

优选的，在步骤S5之前，控制固定装置夹持输电线路；在步骤S5之后，控制固定装置松开输电线路。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够稳定的行走在输电线路上，且容易操作，主要应用于在输电线路外护套故障巡检及快速修复运维中。

2、本装置能够近距离观察输电线路外护套故障情况，并通过数据传输单元还可以回传到移动终端显示器上，供检查人员分析，并且能执行移动终端下达的检修指令，对输电线路外护套进行自动修复。

3、本装置避免了在输电线路外护套故障巡检及快速修复中，遇到树木、河流湖泊、峡谷等障碍物时给工作人员的现场抢修带来的不便，对确保电力系统的稳定可靠运行具有重要理论意义与实用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明输电线路外护套故障巡检及修复装置的结构立体示意图；

图2为本发明输电线路外套故障巡检及修复装置在查看外护套故障情况原理结构图；

图3是本发明输电线路外套故障巡检及修复装置的工作过程流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：输电线路1、行进轮2、驱动电机3、连接杆4、固定轮5、固定臂6、本体7、红外热像部件8、微型摄像头9、控制臂10、支撑臂11、执行臂12、关节电机13、活动塑胶夹14、转轴15。

实施例基本如附图所示：本实施例提供的输电线路外护套巡检及修复装置，包括设置在输电线路1上且通过行走机构连接的本体7以及设置在该本体7上的红外热像部件8、微型摄像头9和修复组件；行走机构为至少两个，且沿输电线路1延伸方向间隔布置，由行进轮2、驱动电机3、连接杆4组成，连接杆4的一端与本体7相连，另一端设置行进轮2和驱动电机3，由驱动电机3驱使行进轮2在输电线路1上行走；微型摄像头9和修复组件通过机械臂分别设置在本体7沿输电线路1延伸方向的两侧上；红外热像部件8设置在本体7顶部且位于输电线路1的下方；机械臂为三关节机械臂，由通过关节电机13依次连接的控制臂10、支撑臂11、执行臂12组成，控制臂10连接于本体7上，执行臂12的自由端设置所述的修复组件或微型摄像头9；本体7内设置有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、控制单元和电源，所述数据采集单元与红外热像部件8和微型摄像头9电性连接，所述控制单元与行走机构、机械臂和修复组件电性连接，所述数据处理单元与数据采集单元、控制单元和电源电性连接，且数据处理单元通过数据传输单元外接移动终端；修复组件由活动塑胶夹14、转轴15组成，所述活动塑胶夹14的夹体内侧上端部位装设有小型刀片，用于绝缘胶带缠绕完成后切断胶带，所述转轴15用于安装及卡紧卷状绝缘胶带；所述行走机构还包括用于夹持输电线路1的固定装置，所述固定装置由固定轮5、固定臂6组成，所述固定轮5通过固定臂6设置在连接杆4上，且固定轮5作用于输电线路1上。

具体的，主体为长方体形，包括整套装置的电源、控制单元、数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元等。主体内的控制单元执行数据处理单元的控制指令，控制整个装置在输电线路上的行进、制动以及固定。数据采集单元负责红外热像部件以及微型摄像头的图像处理，数据传输单元将图像传送到移动终端，以供工作人员查看情况。在确定输电线路外护套破损后，移动终端可通过数据传输单元向数据处理单元发出指令，使其自动进行线路外护套的修复工作。其中，主体左右两侧装设有对称的可伸缩及转动的三关节机械臂，即控制臂、支撑臂和执行臂，且其上方装设有前后对称的行走及制动装置，即前行进轮、前固定轮、前驱动电机、前固定臂、前连接杆与后行进轮、后固定轮、后驱动电机、后固定臂、后连接杆。对称结构的设置会使整个装置在输电线路上行进并进行巡检工作或在停止运动进行修复工作时保持平衡，保证了装置在输电线路上工作时的稳定性。而红外热像部件装设于主体顶部中心处，通过数据采集单元将接收输电线路的红外辐射转变为热图像，从而得到其温度分布场信息，用以初步判断输电线路外护套是否异常。同时，根据红外热像部件得到的热图像初步判断外护套可能存在故障后，控制单元向右侧机械臂发送指令，根据装置离输电线路外护套可能存在故障部分的距离，右侧机械臂的控制臂、支撑臂和执行臂相应伸缩，以便使装设于右侧控制臂顶端的微型摄像头能够查看到外护套可能存在故障部分的实际情况，用于确认线路外护套的破损情况。主体内部数据传输单元可将经数据处理单元处理后的红外热像部件检测到的线路热图像以及微型摄像头查看到的线路外护套实际情况图像传到工作人员所持移动终端，接收工作人员所发出的行进或修复指令并执行。

本实施例中的行进轮采用橡胶材质制成，设置为人字形结构或带内凹面的滚轮式结构。可增强轮体与输电线路间的摩擦力，给装置在输电线路上工作时提供一定稳定性。

本实施例中的驱动电机有可受控制自动锁定的功能。当确认线路外护套某部分确实破损，需要进行修复时，控制单元会发出制动指令。即前驱动电机、后驱动电机自动锁定，不再驱动前行进轮、后行进轮移动。同时，前固定臂、后固定臂前后都会向输电导线侧靠拢，以完成前固定轮、后固定轮的压紧动作并增大行进轮与输电线路间的摩擦力以达到装置制动固定作用，接下来便可进行修复工作。

本实施例中的转轴用于安装及卡紧卷状的绝缘胶带，其夹体内侧上端部位装设有小型刀片，用于绝缘胶带缠绕完成后切断胶带。在输电线路外护套的修复工作中，控制单元向左侧机械臂发送指令，根据装置离输电线路外护套破损部分的距离，左侧机械臂的控制臂、支撑臂和执行臂相应伸缩。由活动塑胶夹夹住绝缘胶带的端头，执行臂将活动塑胶夹伸到需要修复的部分，将绝缘胶带的端头置于破损处，后配合转轴的旋转，实现绝缘胶带的伸长，机械臂相应伸长以及变换角度，完成绝缘胶带的缠绕工作，实现外护套的自动修复。

结合图2、3所示，详细说明下本装置的工作过程：

⑴将本装置置于要巡检的输电线路上，固定臂向导线侧靠拢，压紧固定轮至刚好能使装置在输电线路上保持稳定而不固定，同时可受控匀速移动。

⑵数据处理单元让控制单元发出启动指令，驱动电机驱动行进轮使本装置在输电线路上行进，同时，数据采集单元将接收到的输电线路的红外辐射转变为热图像，从而得到其温度分布场信息，用以判断输电线路外护套是否破损。

⑶若通过热图像观察到线路有温度异常处，表明线路外护套可能破损。这时，控制单元会发出制动指令，驱动电机自动锁定，不再驱动行进轮移动，同时，固定臂会向导线侧靠拢，以完成固定轮的压紧动作并增大行进轮与输电线路间的摩擦力以达到本装置制动固定作用，中断装置的行进。

⑷控制单元向右侧机械臂发送指令，根据本装置离外护套可能存在故障部分的距离，右侧机械臂的控制臂、支撑臂和执行臂相应伸缩，以便使装设于右侧执行臂顶端的微型摄像头能够查看外护套可能存在故障部分的实际情况，用于确认线路外护套是否破损。

⑸若确认外护套破损，控制单元向两侧机械臂发送修复指令，根据本装置离输电线路外护套破损部分的距离，机械臂的控制臂、支撑臂和执行臂相应伸缩，具体实施方式如下：

①将绝缘胶带安装在转轴上，并将胶带的端头扯到活动塑胶夹夹头处夹紧；

②右侧机械臂动作，以使微型摄像头可以查看到外护套破损处的工作情况；

③根据微型摄像头监控到的图像上观察到的绝缘胶带端头与外护套破损处的位置关系，相应控制左侧机械臂伸缩，将活动塑胶夹伸到外护套需修复的部分并按压绝缘胶带端头于破损处；

④控制单元发送指令使转轴开始旋转，而绝缘胶带的一头已经固定于破损处，伴随转轴的旋转，可以使绝缘胶带扯出到需要的长度；

⑤左侧机械臂相应动作，使活动塑胶夹携带绝缘胶带绕外护套破损处的导线旋转，实现绝缘胶带的缠绕；

⑥绝缘胶带缠绕好后，控制活动塑胶夹夹头内侧附着刀片切断绝缘胶带，结束修复工作。

⑹控制单元向右侧机械臂发送指令，右侧机械臂相应伸缩，使装设于右侧控制臂顶端的微型摄像头能够查看到修复后的外护套情况。

⑺确定修复完成后，控制单元发出启动指令，固定臂远离导线侧，使固定轮松开导线至装置刚好能在线路上稳定移动并减小行进轮与输电线路间的摩擦力，驱动电机解除锁定，驱动行进轮使装置在输电线路上继续行进。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，包括设置在输电线路(1)上且通过行走机构连接的本体(7)以及设置在该本体上的红外热像部件(8)、微型摄像头(9)和修复组件；所述行走机构为至少两个，且沿输电线路延伸方向间隔布置，由行进轮(2)、驱动电机(3)、连接杆(4)组成，连接杆的一端与本体相连，另一端设置行进轮和驱动电机，由驱动电机驱使行进轮在输电线路上行走；所述微型摄像头和修复组件通过机械臂分别设置在本体沿输电线路延伸方向的两侧上；所述红外热像部件设置在本体顶部且位于输电线路的下方。

2.根据权利要求1所述的输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，所述行进轮采用橡胶材质制成，设置为人字形结构或带内凹面的滚轮式结构。

3.根据权利要求1所述的输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，所述机械臂为三关节机械臂，由通过关节电机(13)依次连接的控制臂(10)、支撑臂(11)、执行臂(12)组成，控制臂连接于本体上，执行臂的自由端设置所述的修复组件或微型摄像头。

4.根据权利要求1所述的输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，所述修复组件由活动塑胶夹(14)、转轴(15)组成，所述活动塑胶夹上装设有小型刀片，所述转轴用于安装及卡紧卷状绝缘胶带。

5.根据权利要求1-4任一项所述的输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，所述行走机构还包括用于夹持输电线路的固定装置，所述固定装置由固定轮(5)、固定臂(6)组成，所述固定轮通过固定臂设置在连接杆上，且固定轮作用于输电线路上。

6.根据权利要求5所述的输电线路外护套巡检及修复装置，其特征在于，所述本体内设置有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、控制单元和电源，所述数据采集单元与红外热像部件和微型摄像头电性连接，所述控制单元与行走机构、机械臂和修复组件电性连接，所述数据处理单元与数据采集单元、控制单元和电源电性连接，且数据处理单元通过数据传输单元外接移动终端。

7.一种输电线路外护套巡检及修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将权利要求1-6任一项所述的巡检及修复装置置于要巡检的输电线路上；

S2、由行走机构驱动其沿输电线路延长方向行走；

S3、利用红外热像部件初步判断输电线路有温度异常处；

S4、控制机械臂转动微型摄像头确认输电线路外护套有温度异常处的破损实际情况；

S5、控制机械臂转动修复组件对输电线路外护套存在的破损处进行修复作业；

S6、待修复后，重复步骤S2-S5。

8.根据权利要求7所述的输电线路外护套巡检及修复方法，其特征在于，在步骤S5之前，控制固定装置夹持输电线路；在步骤S5之后，控制固定装置松开输电线路。