CN110600292A - 一种智能伸缩式绝缘操作杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能伸缩式绝缘操作杆，包括绝缘操作杆本体和设置在绝缘操作杆本体内的智能控制系统。本发明通过在绝缘操作杆顶部装有声光报警器，在正常使用的过程中，可方便地对刀闸和跌落保险接通或者断开，且方便对设备和线路验电，减少了电气操作步骤。本发明具有北斗系统或GPS系统定位功能，对于夜间停送电和倒闸操作后的绝缘操作杆定位十分有帮助，利于工具回收。本发明主控系统的电源即蓄电池部分存在多种充电方式，且具有无线充电次级绕组。本发明智能伸缩式绝缘操作杆具有智能、安全、可靠、易操作的特性，是一种先进的绝缘操作杆。

Description

一种智能伸缩式绝缘操作杆

技术领域

本发明涉及配电线路检修技术领域，具体涉及一种智能伸缩式绝缘操作杆。

背景技术

对于电力安全工器具，电力从业人员尤其电网与电厂运维人员十分熟悉，几乎每天都使用。绝缘操作杆是电力安全工器具的一种，其主要功能在于接通或者断开刀闸和跌落保险等，也可对绝大多数机械式电气设备或者线路分断或者闭合操作，具有广泛的应用价值。一般地，绝缘操作杆由工作部分、绝缘部分和握手部分组成。工作部分一般由金属或具有较大机械强度的绝缘材料制成，不宜过长，在满足工作需要的情况下，长度不宜超过10厘米，以免过长时操作发生相间或接地短路。绝缘部分和握手部分一般是由环氧树脂管制成，绝缘杆的杆身要求光洁、无裂纹或损伤，其长度根据工作需要、电压等级和使用场所而定。一般而言为保证操作安全，10kV绝缘操作杆长度应大于3米，35kV绝缘操作杆应大于4米，110kV绝缘操作杆应大于5米，220kV绝缘操作杆应大于6米，500kV绝缘操作杆应大于8米。

绝缘操作杆主要用来对配电变压器、线路开关和相关设备进行停送电操作，为保证操作时有足够的绝缘安全距离，绝缘操作杆主要由玻璃纤维绝缘管和金属连接件构成，绝缘操作杆分为很多型号区别在于长度，但是现有的绝缘操作杆结构简单，功能单一，能分为不可伸缩绝缘操作杆和可伸缩绝缘操作杆。不可伸缩绝缘操作杆已逐渐淘汰，实际工作中以可伸缩绝缘操作杆为主。但随着全球能源互联网和泛在电力物联网的提出，单一功能的绝缘操作杆已经不能满足其发展。迫切需要研发一种智能化的绝缘操作杆，以提高电力从业人员的工作效率。

因此，亟需提供一种解决上述问题的智能伸缩式绝缘操作杆。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能伸缩式绝缘操作杆，具有定位功能，操作简单易辨识，安全可靠性高的效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种智能伸缩式绝缘操作杆主要分为绝缘操作杆本体和智能控制系统。

进一步的，所述绝缘操作杆本体部分包括握手、绝缘杆主体、声光报警器和端部金属接头；所述智能控制系统部分包括蓄电池、主控系统、电压测量传感系统、北斗系统或GPS系统定位模块、无线充电次级绕组。

进一步的，所述绝缘操作杆本体包括绝缘杆主体、固定设置在绝缘杆主体下部的握手、固定设置在绝缘杆主体上部的声光报警器以及固定在绝缘杆主体上端用于验电的端部金属接头。

进一步的，所述绝缘杆主体外侧部固定设置有固定卡针，所述固定卡针位于端部金属接头下方且位于握手上方。

进一步的，所述绝缘杆主体为多级套筒式伸缩杆，在每级伸缩杆体的侧部均设置有一对固定卡针。

进一步的，所述绝缘操作杆本体与所述智能控制系统的联系在于前者端部金属接头与电压测量传感系统相连，且中间具有强弱电隔离环节，该环节宜采用光耦隔离。

进一步的，所述声光报警器部分与所述主控系统之间直接物理连接，当主控系统检测到电压测量传感系统具有高压信号时，将直接控制声光报警器发出报警声音和闪烁的光。

进一步的，所述主控系统是整体控制系统的核心，其与所述蓄电池、所述电压测量传感系统、北斗系统或GPS系统定位模块、声光报警器都有电气联系。

进一步的，所述蓄电池与所述无线充电次级绕组具有物理连接，所述蓄电池具有多种充电方式，包括更换蓄电池、外置充电器、采用无线充电技术。

进一步的，所述主控系统内部具有北斗系统或GPS系统定位模块，方便电力从业人员夜间工作时对智能伸缩式绝缘操作杆的定位。

进一步的，本发明的工作原理为：

当电力从业人员对线路或者设备倒闸操作时，需要对电气设备或者线路分断或者闭合操作，此时可应用本发明智能伸缩式绝缘操作杆。根据操作设备的电压等级等电气参数确定安全距离，选定合适长度的智能伸缩式绝缘操作杆，对电气设备或者线路操作，操作完毕后将所述绝缘操作杆本体部分的端部金属接头与电气设备或者线路充分接触，通过声光报警器的状态确定是否带电。倒闸操作完毕后，无线定位系统可方便的对智能伸缩式绝缘操作杆定位，方便电力从业人员及时收回。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明通过在绝缘操作杆顶部装有声光报警器，电力从业人员在正常使用的过程中，可方便地对刀闸和低落保险接通或者断开，且方便对设备和线路验电，减少了电气操作步骤。本发明具有北斗系统或GPS系统定位功能，对于夜间停送电和倒闸操作后的绝缘操作杆定位十分有帮助，利于工具回收。本发明主控系统的电源即蓄电池部分存在多种充电方式，且具有无线充电次级绕组，是一种先进的智能化操作杆系统。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明智能控制系统工作原理框图。

附图中，

1-绝缘操作杆本体；

2-智能控制系统；

11-握手，12-绝缘杆主体，13-固定卡针，14-声光报警器，15-端部金属接头；21-无线充电次级绕组。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如附图1和2所示；

一种智能伸缩式绝缘操作杆包括绝缘操作杆本体1和智能控制系统2组成，所述绝缘操作杆本体1包括握手11，绝缘杆主体12，固定卡针13，声光报警器14和端部金属接头15。

所述握手11表面开有螺纹孔，以增大电力从业人员手握时的摩擦力，握手11采用橡胶护套，绝缘性能极好，安全可靠。

所述绝缘杆主体12应具有良好的绝缘性能，其采用绝缘性能及机械强度俱佳、重量轻、经防潮处理的优质环氧树脂材料。

所述固定卡针13使得各段绝缘杆较稳固的连接在一起，且无松动，当开始使用智能伸缩式绝缘操作杆时，需要将各段绝缘杆连接成一条绝缘杆，固定卡针13可起到固定作用，当使用完成后，需将智能伸缩式绝缘操作杆缩小至便携形式，需两手挤压固定卡针13将各段绝缘杆缩进内腔，所述固定卡针13是一种智能伸缩式绝缘操作杆实现伸缩功能的关键部件。

当电力从业人员对电气设备或者线路倒闸操作时，例如当利用智能伸缩式绝缘操作杆接通或断开高压隔离开关、跌落熔断器、拉合刀闸时，所述声光报警器14起到验电功能，当线路或设备由合到分时且不带电时，声光报警器14应不发声不发光，当线路或设备由分到合时且带电时，声光报警器14应即发声又发光。

所述端部金属接头15一般采用内嵌式结构，可保证自身更牢固、安全和可靠。

所述智能控制系统2包括主控芯片及其最小相位系统、电压测量传感系统、蓄电池和无线充电次级绕组21，智能控制系统2的作用主要在于通过电压测量传感系统检测端部金属接头15的电压大小，及时控制声光报警器14，具有北斗或GPS定位功能以及自身的能量供给可通过无线充电次级绕组21补充。

在控制理论方面，最小相位系统在一定的幅频特性情况下，其相移为最小的系统，也称最小相移系统。这种系统的系统函数（亦称网络函数或传递函数）与非最小相位系统相比，二者的幅频响应特性是相同的，但前者的相位绝对值则较后者为小。

在保持系统函数的幅频响应特性不变的情况下，使其相位最小的充分必要条件是：对于模拟信号系统，要求其零点(即使系统函数为零的复频率值)仅位于S平面（即复 频域平面）的左半平面或虚轴上；对于离散信号系统，则要求其零点仅位于Z平面（即离散信号复频域平面)的单位圆内或单位圆上。常可用于进行相位校正。

对于连续时间系统，如果控制系统开环传递函数的所有极点和零点均位于s左半平面上，则称该系统为最小相位系统。对于离散时间系统，则是所有零极点均位于单位圆内。

一个系统被称为最小相位系统，当且仅当这个系统是因果稳定的，有一个有理形式的系统函数，并且存在着一个因果稳定的逆函数。

最小相位系统主要有以下2个特点：

1、如果两个系统有相同的幅频特性，那么对于大于零的任何频率，最小相位系统的相角总小于非最小相位系统；

2、最小相位系统的幅频特性和相频特性直接关联，也就是说，一个幅频特性只能有一个相频特性与之对应，一个相频特性只能有一个幅频特性与之对应。对于最小相位系统，只要根据对数幅频曲线就能写出系统的传递函数。

最小相位系统具有如下性质：

最小相位系统传递函数可由其对应的开环对数频率特性确定；反之亦然。

最小相位系统的相频特性可由其对应的开环频率特性确定；反之亦然.

在具有相同幅频特性的系统中,最小相位系统的相角范围最小。

最小相位系统有一条性质很好理解：其逆系统也是稳定的，因为最小相位系统的逆系统的极点就是原来系统的零点，还是在Z平面的单位圆内，所以仍然是稳定的。

最小相位系统的相位延迟最小：这个我的理解是通过S平面来看的，对于系统的相位延迟，假设极点的偏移是W1,W2,W3...零点的偏移是Q1,Q2,Q3；那么总的偏移应该是两类偏移各自相加然后做减法：对于最小相位系统，其零点极点都在S平面的左半平面，最后减法两者抵消，得出来的值（也就是相位的改变）较小，而最大相位系统恰恰相反，极点和零点在不同的半平面，相减得出的值较大，也就是系统的相位变化较大。似乎这个才应该是最小（最大）相位相位系统的名字的来由。

任何非最小相位系统可以表示成 H(z)=Hmin(z)·Hap(z)，这个也能明白，Hmin(z)是所有零点在S平面左平面，Hap(z)是在右平面。

本发明具有北斗或GPS定位功能，该功能主要用于夜间抢修或者每年的春秋季大检修时期，这一时期工作任务重，为了能更好的收回绝缘操作杆，可采用北斗或GPS定位功能实现。

图2给出所述智能控制系统2的物理和电气连接图。智能控制系统2主要包括主控芯片、北斗或GPS芯片、电压测量传感系统、蓄电池、无线充电次级绕组及其控制系统，主控芯片周围有最小相位系统电路，电压测量传感系统与所述端部金属接头15有电气联系，视为输入通道，而主控芯片作为整个智能控制系统2的中枢，与声光报警器14有电气联系，视为输出通道。

所述智能控制系统2中的蓄电池有多种供电方式，包括蓄电池更换、蓄电池充电和无线充电等，其中前两种方式较为传统而无线充电方式较为新颖，无线充电方式较前两种而言可以使得智能伸缩式绝缘操作杆的绝缘杆主体12不开设充电卡槽，且无需外接引线，进一步增强绝缘操作杆自身的绝缘效果。

所述智能控制系统2中蓄电池的无线充电采用无线充电次级绕组线圈接收能量，需要将此能量经由稳压整流器转化成直流电，再经由斩波器转化成蓄电池允许下电压值以完成蓄电池的充电，蓄电池如果采用无线充电方式，必须接收无线初级线圈的能量，无线初级线圈由无线初级控制系统完成控制，且能量最终来源于电网，无线充电初级线圈与无线充电次级线圈的能量传递模式采用谐振或者磁共振充电方式，以确保最大功率密度的传递。

实施例一

一种智能伸缩式绝缘操作杆，包括绝缘操作杆本体1和设置在绝缘操作杆本体1内的智能控制系统2；

所述绝缘操作杆本体1包括绝缘杆主体12、固定设置在绝缘杆主体12下部的握手11、固定设置在绝缘杆主体12上部的声光报警器14以及固定在绝缘杆主体12上端用于验电的端部金属接头15。

进一步的，所述绝缘杆主体12外侧部固定设置有固定卡针13，所述固定卡针13位于端部金属接头15下方且位于握手11上方。

进一步的，所述绝缘杆主体12为三级套筒式伸缩杆，在每级伸缩杆体的侧部均设置有一对固定卡针13。

进一步的，所述智能控制系统2包括设置在绝缘杆主体12内部的主控芯片、为主控芯片提供电能的蓄电池、对蓄电池进行充电的充电系统以及电连接主控芯片的定位系统；

所示定位系统采用北斗或GPS定位芯片。

进一步的，所述充电系统采用无线充电电路，其包括用于接收能量的无线充电次级绕组线圈，将接收能量转化成直流电的稳压整流器以及用于转化成电池允许下电压值的斩波器；

所述无线充电次级绕组线圈、稳压整流器和斩波器依次电连接，斩波器的输出端连接蓄电池充电输入端。

进一步的，所述无线充电次级绕组线圈接受的能量来自无线充电初级绕组线圈，无线初级绕组线圈由无线初级控制系统完成控制，且能量最终来源于电网；

无线充电初级绕组线圈与无线充电次级绕组线圈的能量传递模式采用谐振或者磁共振充电方式。

进一步的，所述声光报警器14电连接在主控芯片的输出端。

进一步的，所述端部金属接头15与电压测量传感系统相连，且中间具有强弱电隔离环节，该环节采用光耦隔离。

进一步的，所述电压测量传感系统的输出端电连接主控芯片输入端。

本实施例的工作原理为：

首先通过无线充电初级绕组线圈对蓄电池进行无线充电，以保证智能控制系统的能量充足。

当电力从业人员对线路或者设备倒闸操作时，需要对电气设备或者线路分断或者闭合操作，此时可应用本发明智能伸缩式绝缘操作杆。根据操作设备的电压等级等电气参数确定安全距离，选定合适长度的智能伸缩式绝缘操作杆，对电气设备或者线路操作，操作完毕后将所述绝缘操作杆本体部分的端部金属接头与电气设备或者线路充分接触，通过声光报警器的状态确定是否带电。倒闸操作完毕后，无线定位系统可方便的对智能伸缩式绝缘操作杆定位，方便电力从业人员及时收回。

实施例二

一种智能伸缩式绝缘操作杆，包括绝缘操作杆本体1和设置在绝缘操作杆本体1内的智能控制系统2；

所述绝缘操作杆本体1包括绝缘杆主体12、固定设置在绝缘杆主体12下部的握手11、固定设置在绝缘杆主体12上部的声光报警器14以及固定在绝缘杆主体12上端用于验电的端部金属接头15。

进一步的，所述绝缘杆主体12外侧部固定设置有固定卡针13，所述固定卡针13位于端部金属接头15下方且位于握手11上方。

进一步的，所述绝缘杆主体12为三级套筒式伸缩杆，在每级伸缩杆体的侧部均设置有一对固定卡针13。

进一步的，所述智能控制系统2包括设置在绝缘杆主体12内部的主控芯片、为主控芯片提供电能的蓄电池、对蓄电池进行充电的充电系统以及电连接主控芯片的定位系统；

所示定位系统采用北斗或GPS定位芯片。

进一步的，所述充电系统采用蓄电池更换方式或有线蓄电池充电方式。

进一步的，所述声光报警器14电连接在主控芯片的输出端。

进一步的，所述端部金属接头15与电压测量传感系统相连，且中间具有强弱电隔离环节，该环节采用光耦隔离。

进一步的，所述电压测量传感系统的输出端电连接主控芯片输入端。

本实施例的工作原理为：

首先检测蓄电池电量，在蓄电池电量不足时，更换新的蓄电池或通过充电线路物理连接蓄电池进行充电，以保证智能控制系统的能量充足。

当电力从业人员对线路或者设备倒闸操作时，需要对电气设备或者线路分断或者闭合操作，此时可应用本发明智能伸缩式绝缘操作杆。根据操作设备的电压等级等电气参数确定安全距离，选定合适长度的智能伸缩式绝缘操作杆，对电气设备或者线路操作，操作完毕后将所述绝缘操作杆本体部分的端部金属接头与电气设备或者线路充分接触，通过声光报警器的状态确定是否带电。倒闸操作完毕后，无线定位系统可方便的对智能伸缩式绝缘操作杆定位，方便电力从业人员及时收回。

本发明通过在绝缘操作杆顶部装有声光报警器，电力从业人员在正常使用的过程中，可方便地对刀闸和低落保险接通或者断开，且方便对设备和线路验电，减少了电气操作步骤。

本发明具有北斗系统或GPS系统定位功能，对于夜间停送电和倒闸操作后的绝缘操作杆定位十分有帮助，利于工具回收。

本发明主控系统的电源即蓄电池部分存在多种充电方式，更具有无线充电次级绕组，是一种先进的综合能源供给系统。

以上所述实例表达了本发明的优选实施例，描述内容较为详细和具体，但并不仅仅局限于本发明；特别指出的是，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：包括绝缘操作杆本体（1）和设置在绝缘操作杆本体（1）内的智能控制系统（2）；

所述绝缘操作杆本体（1）包括绝缘杆主体（12）、固定设置在绝缘杆主体（12）下部的握手（11）、固定设置在绝缘杆主体（12）上部的声光报警器（14）以及固定在绝缘杆主体（12）上端用于验电的端部金属接头（15）。

2.根据权利要求1所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述绝缘杆主体（12）外侧部固定设置有固定卡针（13），所述固定卡针（13）位于端部金属接头（15）下方且位于握手（11）上方。

3.根据权利要求2所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述绝缘杆主体（12）为多级套筒式伸缩杆，在每级伸缩杆体的侧部均设置有一对固定卡针（13）。

4.根据权利要求2所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述智能控制系统（2）包括设置在绝缘杆主体（12）内部的主控芯片、为主控芯片提供电能的蓄电池、对蓄电池进行充电的充电系统以及电连接主控芯片的定位系统；

所示定位系统采用北斗或GPS定位芯片。

5.根据权利要求4所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述充电系统采用无线充电电路，其包括用于接收能量的无线充电次级绕组线圈，将接收能量转化成直流电的稳压整流器以及用于转化成电池允许下电压值的斩波器；

所述无线充电次级绕组线圈、稳压整流器和斩波器依次电连接，斩波器的输出端连接蓄电池充电输入端。

6.根据权利要求4所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述充电系统采用蓄电池更换方式或有线蓄电池充电方式。

7.根据权利要求5所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述无线充电次级绕组线圈接受的能量来自无线充电初级绕组线圈，无线初级绕组线圈由无线初级控制系统完成控制，且能量最终来源于电网；

无线充电初级绕组线圈与无线充电次级绕组线圈的能量传递模式采用谐振或者磁共振充电方式。

8.根据权利要求4所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述声光报警器（14）电连接在主控芯片的输出端。

9.根据权利要求4所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述端部金属接头（15）与电压测量传感系统相连，且中间具有强弱电隔离环节，该环节采用光耦隔离。

10.根据权利要求9所述的一种智能伸缩式绝缘操作杆，其特征在于：所述电压测量传感系统的输出端电连接主控芯片输入端。