CN112490928A - 基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台，方法包括：获取高空配电架空线路需带电作业的类型信息；根据获取的类型信息，通过无人机及其携带的智能专用器具对配电架空线路进行相应的带电作业，如，通过无人机及其携带用于断引线的智能专用器具进行带电断引线作业，通过无人机及其携带用于接引线的智能专用器具进行带电接引线作业，通过无人机及其携带用于修补裸导线的智能专用器具进行带电修补裸导线作业。本发明的方法，可针对复杂环境对架空线路开展带电作业，受环境因素限制少，提高带电作业能力，避免常规配电带电作业中带电作业工作人员直接操作设备所带来的人身风险，安全性和经济性好。

Description

基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台。

背景技术

现代社会和人民生活对供电质量的要求越来越高，电网企业必须采取新技术来不断提高供电可靠性，目前用户停电绝大部分是由于10kV配电系统环节造成的，10kV配电网的故障、检修、建设及业扩的接入都会造成用户的停电，通过10kV配电网的带电作业可以大幅度减少用户的停电，从而提高供电可靠性。

目前的10kV配网带电作业主要利用绝缘杆和绝缘斗臂车作业，近年也开展机器人带电作业。利用绝缘杆和绝缘斗臂车都需工作人员进行直接作业，直接面对带电设备，工作人员触电的安全风险大。机器人带电作业成本高且依赖于绝缘斗臂车，机器人需要通过绝缘斗臂车的绝缘斗送至高空作业点，且需要工作人员在斗臂内配合工作，由于10kV配网电力线路大部分不是在路边，绝缘斗臂车无法到达，尤其是山区，许多线路分布在山上，利用机器人带电作业难以开展工作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台，可针对复杂环境对架空线路开展带电作业，受环境因素限制少，提高带电作业能力，避免常规配电带电作业中带电作业工作人员直接操作设备所带来的人身风险，安全性和经济性好。

为实现本发明的上述目的，本发明一方面提供一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法，包括：

获取高空配电架空线路需带电作业的类型信息；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电断引线作业，则通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电接引线作业，则通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电修补裸导线作业，则通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业。

其中，通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业包括：

控制携带有导线固定器和断线器的无人机到达高空配电架空线路的待维护导线上空；

当无人机到达待维护导线上空后，通过无人机携带的导线固定器固定待维护导线；

待维护导线被导线固定器固定后，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理。

其中，通过无人机携带导线固定器和断线器包括：

将导线固定器可拆卸安装在位于无人机机身底部的第一操作臂上；

将断线器可拆卸安装在位于无人机机身底部且与第一操作臂平行设置的第二操作臂上。

其中，当无人机到达待维护导线上空后，通过无人机携带的导线固定器固定待维护导线包括：

当无人机到达待维护导线上空后，通过使第一操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第一操作臂带动导线固定器夹持待维护导线。

其中，待维护导线被导线固定器固定后，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理包括：

待维护导线的待维护处被导线固定器固定后，通过使第二操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第二操作臂带动断线器移动并对导线固定器夹持的导线待维护处进行断线处理。

其中，通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业包括：

控制携带有剥皮器的无人机到达高空配电架空线路的待并线导线上空；

当无人机到达待并线导线上空后，通过无人机携带的剥皮器对待并线导线进行剥皮处理；

待并线导线被剥皮处理后，通过无人机携带的导线固定器和绕线器将待并线导线和外接电线缠绕紧固在一起，以进行带电接引线处理。

其中，通过无人机携带的导线固定器和绕线器将待并线导线和外接电线缠绕紧固在一起包括：

在待并线导线被剥皮处理后，控制携带有剥皮器的无人机返回地面；

无人机返回地面后，拆下剥皮器，并通过无人机携带导线固定器、绕线器和外接电线飞至已剥皮处理的待并线导线附近；

将已剥皮处理的待并导线和外接电线置入绕线器，并通过绕线器将待并线导线和外接电线连接在一起。

其中，通过无人机携带导线固定器、绕线器和外接电线飞至已剥皮处理的待并线导线附近，包括无人机携带导线固定器和绕线器飞至高空配电架空线路的已事先经过剥皮处理的外接电线处，再通过导线固定器夹持外接电线的步骤。

其中，通过无人机携带导线固定器和绕线器包括：

将导线固定器可拆卸安装在位于无人机机身底部的第一操作臂上；

将绕线器可拆卸安装在位于无人机机身底部且与第一操作臂平行设置的第二操作臂上。

其中，通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业包括：

控制携带有绕线器的无人机到达高空配电架空线路的待修补导线上空；

当无人机到达待修补导线上空后，通过无人机携带的绕线器对待修补导线进行补强处理。

此外，本发明还提供一种用于实现如上所述基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法的平台。

与现有技术相比，本发明的基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法及平台具有如下优点：

1、本发明的方法，通过无人机携带的工具对高空配电架空线路进行带电作业，由于配电网带电作业工作人员没有直接接触带电设备，因此，大大降低现有技术中工作人员需直接操作设备所带来的人身风险。

2、本发明的方法，通过无人机携带的工具在空中对配电架空线路进行带电作业，有效解决了现有技术中车辆无法到达工作地点的问题，既减少了人员作业的人身风险，也使整个工作流程简单易操作，降低带电作业成本，是对现有技术配网带电作业的有效补充，大大提高了配电网供电的可靠性，具有较好的社会效益和经济效益。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的无人机带电作业平台的结构示意图(携带的作业工具为导线固定器和绕线器)；

图2是本发明实施例通过无人机携带的导线固定器和断线器进行带电断引线作业时的示意图；

图3是本发明实施例通过无人机携带的剥皮器对导线进行带电剥皮作业时的示意图；

图4是本发明实施例通过无人机携带的导线固定器和绕线器进行带电接引线作业时的示意图；

图5是本发明实施例通过无人机携带的绕线器进行带电修补裸导线作业时的示意图；

图6是本发明实施例无人机携带的导线固定器的结构示意图；

图7是本发明实施例无人机携带的剥皮器的结构示意图；

图8是本发明实施例无人机携带的绕线器的结构示意图；

图9是本发明实施例无人机携带的断线器的结构示意图；

图10是本发明实施例用于安装在无人机上的搭载台和操作臂的示意图(未示出驱动第一操作臂平移的平移驱动机构)；

图11是本发明实施例第二操作臂及其伸缩驱动机构的结构示意图；

图12是本发明实施例第二操作臂的结构示意图；

图13是本发明实施例用于驱动第一操作臂平移的平移驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法，该方法在无人机上搭载带电作业平台，并根据带电作业的不同需求在带电作业平台上安装不同的智能专用器具，由地面操作人员控制无人机起飞至高空配电架空线路的对应工作现场处，根据无人机上携带的智能专用器具的功能完成相应的带电作业内容。

其中，本发明实现如上基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法的带电作业平台包括：用于通过无人机对配电架空线路进行带电断引线作业的平台和/或用于通过无人机对配电架空线路进行带电接引线作业的平台和/或用于通过无人机对配电架空线路进行带电裸导线修补作业的平台。设计时，在无人机上安装搭载台，在搭载台上安装第一操作臂和第二操作臂，在第一操作臂和/或第二操作臂上可拆卸安装智能专用器具，智能专用器具包括断线器、剥皮器、导线固定器和绕线器中的一种或多种，通过智能专用器具实现断引线、接引线、裸导线修补的带电作业。

本发明通过在无人机上携带的智能专用器具对高空配电架空线路进行相应的带电作业，使得配电网带电作业工作人员不需直接接触带电设备，相比现有技术中工作人员需直接操作设备，本发明可大大降低给工作人员带来的人身风险。此外，本发明的平台，通过无人机携带的智能专用器具在空中对配电架空线路进行带电作业，有效解决了现有技术中车辆及工作人员无法到达工作地点的问题，既减少了人员作业的人身风险，也使整个工作流程简单易操作，降低带电作业成本，是对现有技术配网带电作业的有效补充，大大提高了配电网供电的可靠性，具有较好的社会效益和经济效益。

具体的，如图1所示，本发明无人机采用多旋翼无人机2，无人机上携带有智能控制台，智能控制台分为主机(图中未示出)和从机1，主机被置于地面端操作人员手中，从机被固定在多旋翼无人机上部，通过主机控制从机使无人机飞行以及控制无人机上搭载的各构件执行相应动作和/或进行带电作业操作。智能控制台的结构及控制方式为电气工程师易于实现的结构，在此不再赘述。

考虑到多旋翼无人机需携带电线和智能专用器具等，故无人机一般采用六旋翼或桨翼数量更多的无人机结构，其上均携带有北斗全球定位装置或GPS，其通过与智能控制平台上通信可获得工作地点的位置信息，并可通过智能控制平台限制其工作区域，避免因配电现场情况复杂导致操作人员误飞至其他带电线路上工作。

为了通过无人机上携带的智能专用器具对高空配电架空线路进行相应的带电作业，在多旋翼无人机2的机身底部安装有搭载台15(参见图10)，在搭载台上安装有由绝缘材料制成的第一操作臂3和第二操作臂6，即第一操作臂3和第二操作臂6均为绝缘操作臂，在第一操作臂和第二操作臂下部可分别以可拆卸地方式安装有用于执行不同带电作业功能的智能专用器具，如断线器8、剥皮器10、导线固定器7和绕线器5等。

各智能专用器具可拆卸安装在第一操作臂或第二操作臂上的结构可采用螺纹连接结构，如，将各智能专用器具的连接臂与第一操作臂或第二操作臂通过螺纹连接在一起；此外，也可以通过卡接的方式将各智能专用器具的连接臂与第一操作臂或第二操作臂连接在一起。将各智能专用器具的连接臂与第一操作臂或第二操作臂连接在一起且防止连接处松脱的结构为机械人员易于实现的结构，在此不再赘述。

其中，如图6所示，导线固定器7具有用于与操作臂连接的竖直的连接臂和对称安装在连接臂上的上臂和下臂，下臂固定安装在连接臂底部，上臂通过电机驱动(图中未示出相应驱动机构，设计时，可将驱动机构安装在连接臂上或其它构件上)相对下臂上下移动(移动方向可见图6中上臂上示出的箭头所示方向)。通过对上臂的上下控制实现对导线的固定，即，利用上臂与下臂相对闭合时夹持并固定住导线，上臂和下臂采用中部与连接臂连接、左右均伸出的结构，是为了配合不同角度灵活固定导线使用。该导线固定器7为现有技术的电动导线固定器结构，在此不对其结构进行详细描述。

如图7所示，剥皮器10具有用于与操作臂连接的竖直的连接臂、安装在连接臂底部的带开口的环形夹持爪以及一可绕环形夹持爪的圆心旋转(旋转方向如图7中的箭头所示方向)的刀片机构。当导线被置于环形夹持爪内部时，刀片机构的刀片自动改变与导线的距离实现了对导线绝缘层的剥除，在刀片机构上安装电压传感器用于判断是否对导线绝缘层切除完毕，以避免误伤导线本体的情况。该剥皮器10为现有技术的电动剥皮器结构，在此不对其结构进行详细描述。

如图8所示，绕线器5具有用于与操作臂连接的竖直的连接臂、安装在连接臂底部的缠绕机构，缠绕机构具有可绕其圆心旋转(旋转方向如图8中的箭头所示方向)的带开口的环形夹持爪，环形夹持爪中心的通孔即为用于夹持导线的穿孔，通过将修补用的缠绕导线穿入绕线器上的穿孔后进行固定，绕线器通过缠绕机构绕圆心旋转实现对导线的缠绕作业。该绕线器5为现有技术的电动绕线器结构，在此不对其结构进行详细描述。

如图9所示，断线器8包括用于与操作臂连接的竖直的连接臂、安装在连接臂两侧的一对钳刀和控制一对钳刀相对运动的机械控制机构，可通过电机驱动机械控制结构实现一对钳刀的闭合来切断位于一对钳刀之间的导线。通常，断线器8与导线固定器7配合使用，导线固定器安置在断线器的旁边，在断线器将导线切断后，通过导线固定器对所切导线进行固定并牵引。该断线器8为现有技术的电动断线器结构，在此不对其结构进行详细描述。

此外，在无人机上还安装有高清摄像头4，其录制无人机上的各动作构件(包括但不限于第一操作臂3和第二操作臂6及操作臂上安装的智能专用器具)的相应动作并与智能控制台通信，以便于地面工作人员可以随时监视和操作无人机以进行相应作业。高清摄像头的设计采用球形广角摄像头，可实现高清多维度信息采集。

应用时，智能专用器具可根据无人机需执行的不同工作内容而安装和拆卸，以便无人机带电作业平台选取好对应的智能专用器具后，由操作人员控制起飞至对应工作现场上方，并根据智能专用器具的功能完成指定的作业内容。

在实际作业中，为了使无人机携带的智能专用器具完成指定的作业内容，本发明的带电作业平台还包括可驱动连接智能专用器具的操作臂执行相应动作的驱动机构，如，为了使智能专用器具可相对无人机旋转，带电作业平台包括用于驱动第一操作臂3和第二操作臂6分别相对无人机2旋转运动的一对旋转驱动机构。

具体的，如图10所示，搭载台上安装有可相对其转动的一对旋转台，即，第一旋转台32、第二旋转台62，一对旋转驱动机构的动力输出部件与一对旋转台分别连接以驱动对应旋转台相对搭载台旋转，旋转角度可为360度，而第一操作臂和第二操作臂的上部分别与一对旋转台下表面固定连接。设计时，旋转台可通过连接座安装在搭载台上，且连接座与搭载台可通过螺栓或螺钉连接，即，第一旋转台32通过第一连接座30与搭载台15连接，第二旋转台62通过第二连接座61与搭载台15连接。旋转驱动机构可采用伺服电机带动减速齿轮传动的结构(图中未示出)，该结构为机械人员易于实现的结构，在此不对其结构进行详细描述。通过旋转驱动机构带动对应的旋转台旋转，从而带动对应的操作臂相对搭载台(或无人机)旋转，进而带动操作臂上安装的智能专用器具随着旋转以进行相应作业。

为了实现智能专用器具可相对无人机伸缩，带电作业平台还可以包括用于驱动第一操作臂3和第二操作臂6分别相对无人机2伸缩运动的一对伸缩驱动机构。

如图1-图5、图10-图12所示，本发明的第二操作臂6包括套筒63和安置在套筒63内且可相对套筒63移动的伸缩杆64，其中，第二操作臂对应的伸缩驱动机构65的动力输出部件与伸缩杆连接以驱动伸缩杆相对套筒伸缩移动，套筒63固定安装在第二旋转台62上。

设计时，一对伸缩驱动机构的结构相同，如图11-图12所示，可包括：电机651、与电机输出轴传动连接的减速齿轮传动机构652、与减速齿轮传动机构的动力输出轴连接的螺旋杆653、与螺旋杆螺纹连接的第一部件654(如螺母)和套装在螺旋杆外的直径大于螺旋杆外径的第二部件655，第二部件655位于第一部件下方且上表面与第一部件活动连接、下表面与伸缩杆64的上部固定连接。当电机(为伺服驱动电机)工作时，通过减速齿轮的传动后实现对螺旋杆的驱动，螺旋杆通过自身的旋转实现了与其螺纹连接的第一部件沿其轴向的旋转上下移动，第一部件的旋转上下移动带动了第二部件沿螺旋杆的上下移动。设计时，第一部件的外径小于第二部件的外径，第二部件的外径大于伸缩杆的外径，伸缩杆也设有用于套装螺旋杆的通孔。在套筒63内壁设置导向槽(图中未示出)，以使第二部件沿着套筒的导向槽移动，从而第二部件不会随着第一部件的旋转而旋转，仅在第一部件的推动作用下沿螺旋杆做上下的移动。

本发明也可以采用现有技术的其它伸缩机构驱动第二操作臂的伸缩杆相对套筒伸缩移动，在此不再赘述。

而第一操作臂3与第二操作臂6采用相同的结构，即，如图10所示，包括套筒33和安置在套筒33内且可相对套筒33移动的伸缩杆34，其中，第一操作臂对应的伸缩驱动机构的动力输出部件与伸缩杆连接以驱动伸缩杆相对套筒伸缩移动，套筒33固定安装在第一旋转台32上。而驱动第一操作臂的伸缩杆相对套筒伸缩移动的伸缩驱动机构采用与驱动上述第二操作臂的伸缩驱动机构相同的结构，在此不再赘述。

为了实现无人机上同时携带的不同智能专用器具可以改变相对距离，即可相对无人机进行平移，带电作业平台还可以包括用于驱动第一操作臂3相对无人机2平移运动的平移驱动机构31。

具体的，搭载台15上对应第一操作臂3的位置处安置有可相对搭载台15平移的平移台312，与第一操作臂对应的旋转台32顶部安装在平移台312上。进一步的，由于第一旋转台32顶部安装有第一连接座30，因此，第一连接座30的顶部与平移台312的底部固定连接，而平移驱动机构31的动力输出部件与平移台312固定连接。

其中，平移驱动机构31可采用如图13所示的结构(而图10中未示出该平移驱动机构)，其可为丝杠机构，包括：平移驱动的电机313、与电机输出轴连接的丝杠314、与丝杠螺纹连接的螺母(图中未示出)，平移台312与螺母固定连接。相应的，在搭载台15上安装有一对导轨311，平移台312的两侧与一对导轨311滑动连接。当电机工作时，带动平移台312沿丝杠移动，从而带动平移台上的第一操作臂平移，进而改变第一操作臂与第二操作臂之间的间距。组装时，丝杠的长度延伸方向与两个操作臂中心连线的方向平行或重合。

根据带电作业的需要，当平移驱动的电机动作时，驱动平移台相对无人机机身做左右平移运动，这个平移运动将使得旋转台、伸缩杆随着发生左右平移，从而带动伸缩杆上安装的智能专用器具左右平移；当旋转驱动机构的驱动电机动作时，驱动旋转台相对无人机机身旋转，带动伸缩杆随着旋转，从而带动伸缩杆上安装的智能专用器具智旋转；当伸缩驱动机构的驱动电机动作时，伸缩杆相对无人机机身发生上下移动，从而带动伸缩杆上安装的智能专用器具随着上下移动。

本发明的带电作业平台除了包括上述的用于驱动第一操作臂3和第二操作臂6分别相对无人机2旋转运动的一对旋转驱动机构、用于驱动第一操作臂3和第二操作臂6分别相对无人机2伸缩运动的一对伸缩驱动机构、用于驱动第一操作臂3相对第二操作臂6平移运动的平移驱动机构之外，还可以包括用于驱动第一操作臂3和/或第二操作臂6相对无人机2摆动的摆动驱动机构，该摆动驱动机构可以采用现有技术的结构，在此不再赘述。

本发明通过无人机上搭载的带电作业平台进行高空配电架空线路带电作业方法包括通过无人机对配电架空线路进行带电断引线作业的步骤和/或通过无人机对配电架空线路进行带电接引线作业的步骤和/或通过无人机对配电架空线路进行带电裸导线修补作业的步骤。作业方式一般过程如下：操作人员接到任务后抵达工作地点附近后，通过智能控制台将无人机带电作业平台飞至待维护架空线路上方，利用地面/摄像头观察的方式控制绝缘轻型操作臂实现对智能专用器具的上下伸缩移动、旋转运动、左右运动和/或摆动功能，使智能专用器具能有效接近待维护导线。当确认导线已进入智能专用器具的有效工作范围内时，操作人员通过智能控制平台控制智能专用器具实现导线作业。

下面，对本发明通过无人机上搭载的上述带电作业平台进行带电作业的方法进行详细描述。

本发明基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法包括：

获取高空配电架空线路需带电作业的类型信息；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电断引线作业，则通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电接引线作业，则通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电修补裸导线作业，则通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业。

其中，获取高空配电架空线路需带电作业的类型信息，可以采用现有技术的方式，在此不再细述。

其中，当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电断引线作业时，则通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业，即，由无人机带电作业平台携带导线固定器和断线器配合开展工作：无人机飞至作业导线上空时，通过智能控制台控制导线固定器在第一操作臂的带动下移至待维护导线处，其中，该待维护导线可为带电的电力线路主线上所接的支线。在导线固定器固定好导线后，再通过智能控制台控制断线器移动并对导线进行断线处理，以将该导线与主线断开，而在断线器断线后，导线固定器将已断引线固定牵引并脱离主线。上述导线固定器、断线器、无人机动作的实现是通过工作人员通过地面上视频显示设备如摄像机观察和操作智能控制台(主机)协作开展带电作业工作。

具体的，通过无人机对配电架空线路进行带电断引线作业的步骤包括：

控制携带有导线固定器和断线器的无人机到达高空配电架空线路的待维护导线上空；

当无人机到达待维护导线上空后，通过无人机携带的导线固定器固定待维护导线；

待维护导线被导线固定器固定后，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理。

其中，在无人机的机身底部预先安装有上述平台的各构件，如，搭载台、位于搭载台一侧的平移台和另一侧的第二连接座、安装在平移台上的第一连接座、安装在第一连接座上的第一旋转台、安装在第一旋转台上的第一操作臂、安装在第二连接座上的第二旋转台、安装在第二旋转台上的第二操作臂以及驱动平移台相对搭载台移动的平移驱动机构、驱动每个旋转台相对对应连接座旋转的旋转驱动机构、驱动每个操作臂的伸缩杆相对对应套筒伸缩移动的伸缩驱动机构以及驱动第一操作臂相对无人机摆动的摆动驱动机构等。

当通过无人机携带导线固定器7和断线器8时，将导线固定器可拆卸安装在位于无人机机身底部的第一操作臂上；将断线器可拆卸安装在位于无人机机身底部且与第一操作臂平行设置的第二操作臂上。

当无人机携带导线固定器和断线器到达待维护导线9上空后，通过无人机携带的导线固定器7固定待维护导线9，即，通过使第一操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第一操作臂带动导线固定器进行相应的伸缩和/或旋转运动并夹持待维护导线7的待维护处附近。

控制无人机上的第一操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动包括：控制与第一操作臂连接的伸缩驱动机构动作，使第一操作臂相对无人机伸缩移动(即，控制第一操作臂的伸缩杆沿套筒轴向上下移动)，以便安装在第一操作臂(即安装在伸缩杆)上的导线固定器到达待维护导线的同一水平面；当导线固定器到达待维护导线的同一水平面后，控制与第一操作臂连接的旋转驱动机构动作，达到控制第一操作臂相对无人机旋转运动的目的，以便导线固定器可以旋转到合适角度，使待维护导线可以穿设在导线固定器的一对夹持爪内，然后通过控制一对夹持爪相对运动以夹紧待维护导线。

而在通过导线固定器夹持待维护导线之前或之后，还可根据需要，控制与第一操作臂连接的平移驱动机构动作，使第一操作臂相对第二操作臂移动至合适位置，以便导线固定器与断电器之间的距离符合利用断电器对导线固定器夹持的待维护导线进行断线处理的间距。在待维护导线被第一操作臂上的导线固定器固定后(如图2所示)，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理，其包括：在待维护导线的待维护处附近被导线固定器固定后，通过控制与第二操作臂连接的伸缩驱动机构和/或旋转驱动机构动作，使第二操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第二操作臂带动断线器8移动到合适位置与角度，使被导线固定线夹紧的导线进入断线器8的一对钳爪内，再通过控制断线器8一对钳爪相对动作，对导线进行继线处理，即，通过一对钳爪将导线夹断。最后，控制无人机，以通过导线固定器夹持被断开的导线并牵引脱离，以进行后续操作。

其中，当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电接引线作业时，则通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业，即，通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用工具将一外接电线连接到带电的待并线导线上。

如图3、图4所示，无人机带电作业平台先后携带剥皮器10、导线固定器7和绕线器5配合开展工作：首先，无人机带电平台携带剥皮器进行工作，无人机飞至作业导线11上空时，剥皮器在操作臂的带动下移至待并线的作业导线11处进行剥皮作业。剥皮完成后，无人机飞至地面，更换智能专用器具(导线固定器和绕线器，导线固定器的作用是实现避免外接电线在飞行过程中脱落)，无人机携带智能专用器具飞至外接电线处并通过导线固定器夹持外接电线，然后无人机携带智能专用器具、外接电线至已剥皮的作业导线附近(同一水平线)，通过操作臂的平移功能实现将剥皮后的导线置入绕线器，利用绕线器上的旋转动作，实现缠绕紧固，完成外接电线和剥皮后导线的并线工作。该作业功能的实现是通过工作人员通过地面/摄像头观察和操作智能控制台(主机)协作开展带电作业工作。

具体的，通过无人机对配电架空线路进行带电接引线作业包括如下步骤：

控制携带有剥皮器的无人机到达高空配电架空线路的待并线导线上空；

当无人机到达待并线导线上空后，通过无人机携带的剥皮器对待并线导线进行剥皮处理；

待并线导线被剥皮处理后，通过无人机携带的导线固定器和绕线器将待并线导线和外接电线缠绕紧固在一起，以进行带电接引线处理。

首先，将剥皮器可拆卸安装在无人机机身底部的第一操作臂或第二操作臂上(通常安装在第二操作臂上，如图3所示仅示出一个操作臂，实际上，两个操作臂可以被同时安装在无人机机身底部，若作业过程中不需要其中一个操作臂，则控制该操作臂回缩至不干扰另一操作臂上器具工作的状态即可)，控制携带有剥皮器的无人机到达高空配电架空线路的待并线导线上空；然后，通过控制相应的伸缩驱动机构和旋转驱动机构，使无人机携带的剥皮器到达合适位置与角度，以便待并线导线可以经由剥皮器一侧的开口进入到剥皮器的夹爪内，然后通过控制刀片机构对导线进行剥皮处理，形成剥皮部12。

在对待并线导线剥皮处理后，控制携带有剥皮器的无人机返回地面。当无人机返回地面后，拆下剥皮器，并换上导线固定器和绕线器。更换时，将导线固定器可拆卸安装在第一操作臂上，将绕线器可拆卸安装在与第一操作臂平行设置的第二操作臂上。接着，控制无人机携带导线固定器和绕线器飞至在架空线路电线杆上已事先准备好的外接电线(该外接电线的用于连接带电导线的端头已在无电状态下剥好皮)处，通过控制连接导线固定器的第一操作臂伸缩和/或旋转和/或平移运动，以带动导线固定器夹持外接电线。然后控制无人机携带着夹持有外接电线的导线固定器和绕线器飞至已剥皮处理的待并线导线附近，通过控制与第二操作臂连接的伸缩驱动机构、旋转驱动机构动作，使第二操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，直至第二操作臂上的绕线器到达合适位置与角度，使待并线的已剥皮导线的剥皮部可经由绕线器的开口进入绕线器内。再通过控制与第一操作臂连接的伸缩驱动机构、旋转驱动机构、平移驱动机构动作，使第一操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动并朝着第二操作臂方向移动，以通过第一操作臂带动导线固定器移动而将导线固定器夹持的外接电线置入绕线器，最后控制绕线器旋转，通过旋转的绕线器将待并线的已剥皮导线和外接电线缠绕紧固在一起，完成并线工作。

其中，在无人机的操作臂上安装导线固定器和绕线器时，除了可以将导线固定器安装在第一操作臂上、将绕线器安装在第二操作臂上外，也可以将导线固定器安装在第二操作臂上、将绕线器安装在第一操作臂上，而在进行并线(即上述接引线)工作时，根据需要控制相应操作臂的平移、旋转、伸缩即可。

需要说明的是，上述断引线作业和接引线作业可以独立进行，也可以根据实际带电作业的需要，在断引线作业后进行接引线作业。

本发明除了可以通过无人机对配电架空线路进行上述的带电断引线、接引线作业外，还可以进行带电修补裸导线作业，即，当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电修补裸导线作业时，则通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业。

通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业时，无人机带电作业平台携带绕线器5进行工作，在无人机飞至作业导线上空时，绕线器5在操作臂的带动下移至待修补的导线处14进行导线补强作业(如图5所示)。该作业功能的实现是通过工作人员通过地面/摄像头观察和操作智能控制台(主机)协作开展带电作业工作。

具体的，通过无人机对配电架空线路进行带电修补裸导线作业包括：

控制携带有绕线器的无人机到达高空配电架空线路的待修补导线上空；

当无人机到达待修补导线上空后，通过无人机携带的绕线器对待修补导线进行补强处理。

其中，带电修补裸导线作业时，先将绕线器可拆卸安装在无人机机身底部的第一操作臂或第二操作臂上(通常安装在第二操作臂上)，控制携带有绕线器的无人机到达高空配电架空线路的待修补导线上空；然后，通过控制与操作臂连接的相应的伸缩驱动机构和旋转驱动机构，使无人机携带的绕线器到达合适位置与角度，以便待修补导线的裸露处可以经由绕线器一侧的开口进入到绕线器的夹爪内，然后通过驱动绕线器旋转，从而对导线的裸露处进行补强处理。

需要说明的是，本发明在上述作业过程中，当通过专用智能工具执行相应作业任务时，除了可以控制安装有专用智能工具的操作臂伸缩、旋转、平移运动外，还可根据实际需要，控制摆动驱动机构动作以便驱动相应的第一操作臂和/第二操作臂相对无人机摆动，带动操作臂上安装的专用智能工具随着操作臂摆动，以实现相应的带电作业动作。比如，在使第一操作臂上的导线固定器夹持电线并将电线穿入绕线器之前，还可根据实际情况，控制与第一操作臂连接的摆动驱动机构动作，使第一操作臂相对无人机摆动，以便导线固定器所夹持的导线可以到达合适角度并穿入绕线器内。

与现有技术相比，本发明解决了配电网带电作业工作人员直接操作设备所带来的人身风险，常规带电作业采用绝缘杆或绝缘斗臂车，需要工作人员直接接触设备，人身触电风险高，工作程序复杂，绝缘斗臂车方法依赖于斗臂车，特别在山区，许多工作地点绝缘斗臂车无法到达，只能通过停电开展工作，利用无人机带电作业平台在配电架空线路上带电作业，有效解决了车辆无法到达的工作点，大大减少了人员作业的人身风险，而且整个工作流程简单易操作，带电作业成本低，是对当前配网带电作业的有效补充，可大大提高了配电网供电可靠性。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法，包括：

获取高空配电架空线路需带电作业的类型信息；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电断引线作业，则通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电接引线作业，则通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业；

当获取的类型信息为需对配电架空线路进行带电修补裸导线作业，则通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业。

2.根据权利要求1所述的方法，通过无人机及其携带的用于断引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电断引线作业包括：

控制携带有导线固定器和断线器的无人机到达高空配电架空线路的待维护导线上空；

当无人机到达待维护导线上空后，通过无人机携带的导线固定器固定待维护导线；

待维护导线被导线固定器固定后，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理。

3.根据权利要求2所述的方法，通过无人机携带导线固定器和断线器包括：

将导线固定器可拆卸安装在位于无人机机身底部的第一操作臂上；

将断线器可拆卸安装在位于无人机机身底部且与第一操作臂平行设置的第二操作臂上。

4.根据权利要求3所述的方法，当无人机到达待维护导线上空后，通过无人机携带的导线固定器固定待维护导线包括：

当无人机到达待维护导线上空后，通过使第一操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第一操作臂带动导线固定器夹持待维护导线。

5.根据权利要求3所述的方法，待维护导线被导线固定器固定后，通过无人机携带的断线器对待维护导线进行带电断线处理包括：

待维护导线的待维护处被导线固定器固定后，通过使第二操作臂相对无人机伸缩运动和/或旋转运动，以通过第二操作臂带动断线器移动并对导线固定器夹持的导线待维护处进行断线处理。

6.根据权利要求1所述的方法，通过无人机及其携带的用于接引线的智能专用器具对配电架空线路进行带电接引线作业包括：

控制携带有剥皮器的无人机到达高空配电架空线路的待并线导线上空；

当无人机到达待并线导线上空后，通过无人机携带的剥皮器对待并线导线进行剥皮处理；

待并线导线被剥皮处理后，通过无人机携带的导线固定器和绕线器将待并线导线和外接电线缠绕紧固在一起，以进行带电接引线处理。

7.根据权利要求6所述的方法，通过无人机携带的导线固定器和绕线器将待并线导线和外接电线缠绕紧固在一起包括：

在待并线导线被剥皮处理后，控制携带有剥皮器的无人机返回地面；

无人机返回地面后，拆下剥皮器，并通过无人机携带导线固定器、绕线器和外接电线飞至已剥皮处理的待并线导线附近；

将已剥皮处理的待并导线和外接电线置入绕线器，并通过绕线器将待并线导线和外接电线连接在一起。

8.根据权利要求7所述的方法，通过无人机携带导线固定器、绕线器和外接电线飞至已剥皮处理的待并线导线附近，包括无人机携带导线固定器和绕线器飞至高空配电架空线路的已事先经过剥皮处理的外接电线处，再通过导线固定器夹持外接电线的步骤。

9.根据权利要求1所述的方法，通过无人机及其携带的用于修补裸导线的智能专用器具对配电架空线路进行带电修补裸导线作业包括：

控制携带有绕线器的无人机到达高空配电架空线路的待修补导线上空；

当无人机到达待修补导线上空后，通过无人机携带的绕线器对待修补导线进行补强处理。

10.一种用于实现如权利要求1-9任一项所述基于无人机技术的高空配电架空线路带电作业方法的平台。

Images