CN109444543A - 一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绝缘测量技术领域，特别涉及一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置。本发明包括机械手1、机械手2、绝缘连杆、旋转电机、电压检测针、24V锂电池电源、电源管理模块、分压电阻模块、电压放大器、AD采集模块、中央处理模块、电机驱动模块、通信模块和接收方。正常工况下控制两只机械手在耐张绝缘子串和垂直绝缘子串上的攀爬翻转，同时在不受泄漏电流影响的情况下，通过电压检测针及检测电路各模块完成绝缘子绝缘电阻的检测工作，并将数据无线传输给地面接收方。本发明采用绝缘电阻测定法判断绝缘子优劣状态，能够在线路正常工作的情况下检测绝缘子的绝缘电阻，具有可靠性强、灵活性高及设备造价低的特点。
Description
技术领域
本发明属于绝缘测量技术领域，特别涉及一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置。
背景技术
随着国内特高压技术的蓬勃发展，特高压电网传送的电量巨大，对安全性能的要求十分严格。绝缘子在输电线路中起着电气绝缘和机械支撑的重要作用，它的可靠性直接影响电力系统运行的可靠性。由于绝缘子长期处于室外工作，易受各种外界环境影响而使其受损。而在相似的外界环境下，直流高压作用下绝缘子受腐蚀和污秽程度比交流高压作用时更为严重，绝缘子损坏率也更高。输电线路的劣质绝缘子特别是低零值绝缘子如不能及时被检测出来，必将给电网的安全可靠运行带来隐患，一旦引起高压输电线路短路、掉线等故障，将严重影响电网的正常运行，带来巨大的经济损失和社会影响。因此，研究特高压直流输电线路绝缘子绝缘电阻的带电检测显得尤为重要。
目前，针对输电线路绝缘子的研究主要集中在绝缘子制造、防污等运行性能方面，且主要集中于对交流输电线路绝缘子性能的研究，针对特高压直流输电线路的绝缘子带电检测技术开展的研究还不够深入。在国内公开报道的文献范围内，提出的适用于高压直流输电线路绝缘子带电检测的方法大多可靠性不高，或设备成本很高。本装置采用绝缘电阻测定法判断绝缘子优劣状态，能够在线路正常工作的情况下检测绝缘子的绝缘电阻，可靠性较高且设备造价低，解决了绝缘子在线监测困难、工作量大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，能够在±800kV直流输电线路正常工作的情况下检测绝缘子的绝缘电阻，并将检测结果无线发送给地面接收装置。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
机械结构部分：主要包括机械手1、机械手2、绝缘连杆、旋转电机和电压检测针。
机械手1套在待检测绝缘子串的第1片绝缘子钢帽上，另一机械手2旋转并套住第3片绝缘子的钢帽，然后绝缘连杆中间的指针电机工作，使电压检测指针碰触中间绝缘子的钢帽，实现第一二片绝缘子绝缘电阻检测，进而完成其阻值的采集、储存和发送。
数据采集完成后，旋转电机带动电压检测指针旋转离开绝缘子钢帽，然后通过控制电机使机械手1离开绝缘子串；再控制机械手1旋转 180°，准备下一场的抓取动作；以机械手2的关节点为中心，绝缘连杆向绝缘子串外侧翻转135°，将机械手1套住第5片绝缘子的钢帽并抓紧；启动绝缘连杆中间的电压检测指针电机，使电压检测指针碰触中间绝缘子的钢帽，实现第三四片绝缘子绝缘电阻的检测，至此完成一个完整的爬行动作和绝缘电阻检测。如此反复完成绝缘子串的攀行和绝缘电阻检测。
硬件部分： 主要包括24V锂电池电源、电源管理模块、分压电阻模块、电压放大器、AD采集模块、中央处理模块、电机驱动模块、通信模块和接收方。
当机械手1和机械手2抓紧绝缘子时，使相邻两片绝缘子短接；24V锂电池电源放在机械装置托架上，2.5kV检测电压经探针流过绝缘子得到电流信号，在控制板上装有分压电阻与绝缘子串联进行分压，分得的电压经放大器放大供AD采集模块采集，AD采集模块获取电压信号后转为数字信号传递给中央处理器模块，中央处理器模块对通信模块发出指令，将数据传输给接收方；24V锂电池电源通过电源管理模块为各模块提供电能。
所述电源管理模块中采用稳压电路，满足控制系统及通信模块很小的稳定直流电压需要。
所述电源管理模块采用DC-DC升压电路实现电压的转换，以达到检测特高压直流输电线路绝缘子绝缘电阻所需的2.5kV直流电压。
所述电源管理模块采用电源电压实时监测电路，以消除检测过程中出现的电源电压波动的影响。
所述电压放大器采用双电源精密低功耗仪表放大器INA129和通用运算放大器OPA2171。
所述中央处理模块采用STM32F103ZE单片机，其功耗较低可保证检测装置的续航时间，多管脚的特点能够很好地满足装置以及通信的需求，此外还具备高精度、高稳定性、处理速度快的优点。
所述通信模块采用载波频率处于可调ISM频段的低功耗RF收发一体芯片CC1010作为控制器，采用SIM800作为绝缘子绝缘电阻数值的传输模块。
所述电机驱动模块采用瑞士Maxon的RE40直流石墨电刷电机，输出功率150W，通过控制脉冲宽度调制PWM的占空比为15%，使电机转速满足机械装置翻转速度要求。
附图说明
图1是所述装置机械结构示意图。
图2是所述装置动作分解示意图。
图3是所述装置检测原理电路图。
图4是检测装置的硬件电路设计。
图5是升压电路图。
图6是电源实时检测电路图。
图7是AD采集电路图。
具体实施方式
本发明提供了一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
开始检测时，人工将装置机械手1套在待检测绝缘子串的第1片绝缘子钢帽上，控制另一机械手2旋转，使机械手2套住第3片绝缘子的钢帽，控制电机工作通过机械连杆实现机械手的张合动作，使机械手2抓紧钢帽，然后启动绝缘连杆中间的指针电机工作，使电压检测指针碰触中间绝缘子的钢帽，实现第一二片绝缘子绝缘电阻检测，进而完成其阻值的采集、储存和发送。
数据采集完成后，启动旋转电机工作，带动电压检测指针旋转离开绝缘子钢帽，然后通过控制电机使机械手1松开第1片绝缘子钢帽；绝缘连杆以电机输出轴为中心向绝缘子串外侧旋转45°，使机械手1离开绝缘子串；再控制机械手1旋转 180°，准备下一场的抓取动作；以机械手2的关节点为中心，绝缘连杆向绝缘子串外侧翻转135°，将机械手1套住第5片绝缘子的钢帽并抓紧；启动绝缘连杆中间的电压检测指针电机，使电压检测指针碰触中间绝缘子的钢帽，实现第三四片绝缘子绝缘电阻的检测，至此完成一个完整的爬行动作和绝缘电阻检测。如此反复完成绝缘子串的攀行和绝缘电阻检测。
Claims (8)
1.一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：包括机械手1、机械手2、绝缘连杆、旋转电机、电压检测针、24V锂电池电源、电源管理模块、分压电阻模块、电压放大器、AD采集模块、中央处理模块、电机驱动模块、通信模块和接收方；
当机械手1和机械手2抓紧绝缘子时，使相邻两片绝缘子短接；24V锂电池电源放在机械装置托架上，2.5kV检测电压经探针流过绝缘子得到电流信号，在控制板上装有分压电阻与绝缘子串联进行分压，分得的电压经放大器放大供AD采集模块采集，AD采集模块获取电压信号后转为数字信号传递给中央处理器模块，中央处理器模块对通信模块发出指令，将数据传输给接收方；24V锂电池电源通过电源管理模块为各模块提供电能。
2.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述电源管理模块中采用稳压电路实现电源对控制系统及通信模块的稳压输出。
3.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述电源管理模块采用DC-DC升压电路实现电压的转换，以达到检测特高压直流输电线路绝缘子绝缘电阻所需的2.5kV直流电压。
4.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述电源管理模块采用电源电压实时监测电路。
5.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述电压放大器采用双电源精密低功耗仪表放大器INA129和通用运算放大器OPA2171。
6.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述中央处理模块采用STM32F103ZE单片机。
7.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述通信模块采用载波频率处于可调ISM频段的低功耗RF收发一体芯片CC1010作为控制器，采用SIM800作为绝缘子绝缘电阻数值的传输模块。
8.根据权利要求1所述的一种特高压直流输电线路绝缘子带电检测装置，其特征在于：所述电机驱动模块采用瑞士Maxon的RE40直流石墨电刷电机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109927046A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-25 | 常熟理工学院 | 一种输电线路绝缘子维护机器人移动机构 |
| CN110560399A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-12-13 | 广东能飞航空科技发展有限公司 | 一种绝缘子清扫机器人及其使用方法 |
| CN114563626A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-05-31 | 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 | 一种绝缘子检测机器人数据采集处理系统 |
| DE202023101569U1 (de) | 2023-03-28 | 2023-04-27 | Yousef Ahamd Kareri | Intelligentes System für das Leistungsmanagement von Lithiumbatterien durch ein Wärmeableitungsmodell und die Kontrolle des internen Lecks der Batterie |
-
2018
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| CN110560399B (zh) * | 2019-08-07 | 2020-09-04 | 广东能飞航空科技发展有限公司 | 一种绝缘子清扫机器人及其使用方法 |
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