CN114362036B - 小型可视输电线路带电除障装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型可视输电线路带电除障装置，其包括：通过无人机放置在输电线路上用于切割导线异物的切割装置以及用于控制所述切割装置动作的遥控手柄；所述遥控手柄包括电机按键模块、第二单片机模块和第二无线通讯模块；所述切割装置包括行走模块、可视模块、切割模块、第一无线通讯模块、第一单片机模块、变向电机前进继电器、变向电机后退继电器、切割电机正转继电器、切割电机反转继电器、变向电机和切割电机，所述电机按键模块通过无线通讯方式控制变向电机和切割电机的正反转。本发明顺应智能电网发展趋势，提升了输电线路智能检修水平，有效提升了输电线路缠缚飘浮物等异物缺陷带电检修的质效。

Description

小型可视输电线路带电除障装置

技术领域

本发明涉及高压输电线路异物带电检修领域，尤其涉及一种小型可视输电线路带电除障装置。

背景技术

高压输电线路长期暴露在自然环境中，难免会受到外界环境因素的影响，尤其是滨海城市，大风天气居多，大风过后防尘罩，塑料布等异物缠缚到输电线路上，放风筝时误操作悬挂在输电线路上，造成的线路单相接地或者相间短路等故障，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁。处理输电线路缠缚的飘浮物的传统方法是停电检修或带电作业，其中停电检修多需调整负荷且多频次的停电检修难以保障供电可靠性，导致电网经济损失，而带电检修是依靠人员穿着屏蔽服、携带绝缘棒攀爬绝缘软梯到高处的输电线路上进行人工清障，作业人员劳动强度高，安全风险大，工作效率低。且近些年，随着科技发展，地线巡视机器人等自动化设备只具有带电巡视功能，而在带电检修方面，仍缺少自动化程度高、安全可靠性好、检修质量强的输电线路异物带电检修除障装置。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种脱离人工清障模式，轻巧、便捷、带电处理飘浮物等异物的小型可视输电线路带电除障装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种小型可视输电线路带电除障装置，其包括：通过无人机放置在输电线路上用于切割导线异物的切割装置以及用于控制所述切割装置动作的遥控手柄；

所述遥控手柄包括：电机按键模块，所述电机按键模块的输出端与第二单片机模块的输入端相连且通过四个按键分别输出变向电机前进、变向电机后退、切割电机正转和切割电机反转的四路控制信号至第二单片机模块；第二单片机模块，所述第二单片机模块的输出端与第二无线通讯模块的输入端相连且用于将四路控制信号传输至第二无线通讯模块；第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块向切割装置的第一无线通讯模块传输四路控制信号；

所述切割装置包括：行走模块，所述行走模块通过变向电机驱动滚轮在输电线路上移动；可视模块，所述可视模块通过可见光摄像头的实时图像获取所述切割装置的实时行走位置以及导线异物实际情况；切割模块，所述切割模块通过切割电机驱动纳米陶瓷刀切割导线异物；第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与遥控手柄的第二无线通讯模块通过握手协议进行实时传输信号；第一单片机模块，所述第一单片机模块的输入端与第一无线通讯模块的输出端相连且接收所述第一无线通讯模块的四路控制信号并传输至变向电机前进继电器的输入端、变向电机后退继电器的输入端、切割电机正转继电器的输入端和切割电机反转继电器的输入端，所述变向电机前进继电器和变向电机后退继电器的输出端与变向电机的输入端相连且通过控制所述变向电机的正转和反转改变行走模块的前进和后退，所述切割电机正转继电器和切割电机反转继电器的输出端与切割电机的输入端相连且控制所述切割电机的正转和反转。

优选方式下，所述遥控手柄还包括：第二电源供电模块，所述第二电源供电模块的电源输出端与遥控手柄的用电元器件电源端电连接且用于向遥控手柄的用电元器件供电；第二低压检测模块，所述第二低压检测模块与第二电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报。

优选方式下，所述切割装置还包括：第一电源供电模块，所述第一电源供电模块的电源输出端与切割装置的用电元器件电源端电连接且用于向切割装置的用电元器件供电；第一低压检测模块，所述第一低压检测模块与第一电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报。

优选方式下，所述行走模块包括：与输电线路滑动连接的滚轮，所述滚轮转动连接有变向电机，所述滚轮的外侧套设有防坠落保护架，所述防坠落保护架的上方固定连接有绝缘绳吊钩。

优选方式下，所述切割模块包括：安装于所述防坠落保护架下方的安装架，所述安装架的下方安装有用于封装切割装置的各电路模块的保护箱，所述安装架的单臂中间位置安装有可见光摄像头，所述安装架的单臂末端安装有切割电机，所述切割电机转动连接有纳米陶瓷刀。

本发明的有益效果为：本发明顺应智能电网发展趋势，提升了输电线路智能检修水平，有效提升了输电线路缠缚飘浮物等异物缺陷带电检修的质效。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为遥控手柄的第一单片机电路原理图；

图3为遥控手柄的第二单片机电路原理图；

图4为遥控手柄的通信指示灯电路原理图；

图5为遥控手柄的电源供电电路的电路原理图；

图6为遥控手柄的无线蓝牙模块电路原理图；

图7为遥控手柄的电机驱动模块电路原理图；

图8为遥控手柄的电源开关模块电路原理图；

图9为遥控手柄的按键模块电路原理图；

图10为遥控手柄的按键指示灯模块电路原理图；

图11为遥控手柄的低压检测模块电路原理图；

图12为切割装置的电机模块电路原理图；

图13为切割装置的前进继电器模块电路原理图；

图14为切割装置的后退继电器模块电路原理图；

图15为切割装置的正转继电器模块电路原理图；

图16为切割装置的反转继电器模块电路原理图；

图17为切割装置的电源供电模块电路原理图；

图18为切割装置的无线蓝牙模块电路原理图；

图19为切割装置的电压检测模块电路原理图；

图20为切割装置的第一单片机电路原理图；

图21为切割装置的第二单片机电路原理图；

图22为切割装置的通信指示灯电路原理图。

具体实施方式

具体实施例：

如图1所示，1、绝缘绳吊钩；2、驱动轮；3、防坠落保护架；4、可见光摄像头；5、切割刀片；6、切割电机；7、安装架、变向电机及电路走线封装。

本发明一种小型可视输电线路带电除障装置，其包括：通过无人机放置在输电线路上用于切割导线异物的切割装置以及用于控制所述切割装置动作的遥控手柄；参考图2-11，所述遥控手柄包括：电机按键模块，所述电机按键模块的输出端与第二单片机模块的输入端相连且通过四个按键分别输出变向电机前进、变向电机后退、切割电机正转和切割电机反转的四路控制信号至第二单片机模块；第二单片机模块，所述第二单片机模块的输出端与第二无线通讯模块的输入端相连且用于将四路控制信号传输至第二无线通讯模块；第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块向切割装置的第一无线通讯模块传输控制信号；

参考图12-22，所述切割装置包括：行走模块，所述行走模块通过变向电机驱动滚轮在输电线路上移动；可视模块，所述可视模块通过可见光摄像头的实时图像获取所述切割装置的实时行走位置以及导线异物实际情况；切割模块，所述切割模块通过切割电机驱动纳米陶瓷刀切割导线异物；第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与遥控手柄的第二无线通讯模块通过握手协议进行实时传输信号；第一单片机模块，所述第一单片机模块的输入端与第一无线通讯模块的输出端相连且接收所述第一无线通讯模块的四路控制信号并传输至变向电机前进继电器的输入端、变向电机后退继电器的输入端、切割电机正转继电器的输入端和切割电机反转继电器的输入端，所述变向电机前进继电器和变向电机后退继电器的输出端与变向电机的输入端相连且通过控制所述变向电机的正转和反转改变行走模块的前进和后退，所述切割电机正转继电器和切割电机反转继电器的输出端与切割电机的输入端相连且控制所述切割电机的正转和反转；变向电机工作电压12V，转速12r/min，额定转矩20kg·cm，可实现导线弧垂最大处的有效爬坡；可视模块通过实时图传的方式在移动端获取该装置实时行走位置，同时获取导线异物实际情况，使该装置在最佳位置处理异物，可视模块图传系统传输最大距离1km；切割片在输电线路的延伸方向上，由切割片下方的高速电机驱动切割，切割电机转速为13000r/min，结合纳米陶瓷刀片，刀片锋利，针对未固定的漂浮物等异物具有很好的切割效果。

参考图5、11，所述遥控手柄还包括：第二电源供电模块，所述第二电源供电模块的电源输出端与遥控手柄的用电元器件电源端电连接且用于向遥控手柄的用电元器件供电；第二低压检测模块，所述第二低压检测模块与第二电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报。

参考图17、20，所述切割装置还包括：第一电源供电模块，所述第一电源供电模块的电源输出端与切割装置的用电元器件电源端电连接且用于向切割装置的用电元器件供电；第一低压检测模块，所述第一低压检测模块与第一电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报。

参考图1，所述行走模块包括：与输电线路滑动连接的滚轮，所述滚轮转动连接有变向电机，所述滚轮的外侧套设有防坠落保护架，所述防坠落保护架的上方固定连接有绝缘绳吊钩。

参考图1，所述切割模块包括：安装于所述防坠落保护架下方的安装架，所述安装架的下方安装有用于封装切割装置的各电路模块的保护箱，所述安装架的单臂中间位置安装有可见光摄像头，所述安装架的单臂末端安装有切割电机，所述切割电机转动连接有纳米陶瓷刀。

参考图2-22，无线遥控控制模块通过遥控手柄对切割装置进行控制，遥控手柄和切割装置均备有STM32单片机和LORA无线通讯模块，通过握手协议进行实时控制，遥控手柄电路图如图2-11所示，切割装置遥控器电路图如图12-22所示。通过12V四路继电器输出控制两路驱动电机同时正向或反向转动和一路切割电机正向切割或者反向切割，控制两路驱动电机同时正向或反向转动即可控制切割装置的前进和倒退行走功能，遥控控制器无线传输有效距离在3km左右，能够突破地形限制，精准控制，遥控手柄和切割装置均采用12V锂电池，当电池电压低于10.66V时，进行蜂鸣报警，提示电量不足需充电。

电路图说明：遥控手柄电路图如图2-11所示，切割装置遥控器电路图如图12-22所示，控制器四路输出分别为装置前进、后退、切割正向、反向，四路控制均为点动控制，长按按键控制启动，松开按键控制停止。其中如图9所示遥控手柄电路中，所述变向电机前进按钮KEY1通过电阻与第二单片机P1A的PA5输入引脚相连，所述变向电机后退按钮KEY2通过电阻与第二单片机P1A的PA6输入引脚相连，所述切割电机正转按钮KEY3通过电阻与第二单片机P1A的PB14输入引脚相连，所述切割电机正转按钮KEY4通过电阻与第二单片机P1A的PC6输入引脚相连。相对应地，如图12-16所示，所述变向电机前进继电器的输出引脚motor1+与变向电机的motor1+引脚相连，所述变向电机后退继电器的输出引脚motor1-与变向电机的motor1-引脚相连；所述切割电机正转继电器的输出引脚motor2+与切割电机的motor2+引脚相连，所述切割电机正转继电器的输出引脚motor2-与切割电机的motor2-引脚相连。

使用时，通过无人机抛绳，使用绝缘绳将该装置放置于目标导线，通过无线遥控器控制变向电机启动驱动滑轮实现装置沿输电线路移动行走，通过可视摄像头调整装置位置，使装置安装架臂端切割片位于导线缠绕异物最佳切断处，再启动切割电机，使切割片高速旋转切除异物，待异物清除后，通过变向电机使装置后退，利用绝缘绳回收装置即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小型可视输电线路带电除障装置，其特征在于，其包括：通过无人机放置在输电线路上用于切割导线异物的切割装置以及用于控制所述切割装置动作的遥控手柄；

所述遥控手柄包括：电机按键模块，所述电机按键模块的输出端与第二单片机模块的输入端相连且通过四个按键分别输出变向电机前进、变向电机后退、切割电机正转和切割电机反转的四路控制信号至第二单片机模块；第二单片机模块，所述第二单片机模块的输出端与第二无线通讯模块的输入端相连且用于将四路控制信号传输至第二无线通讯模块；第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块向切割装置的第一无线通讯模块传输四路控制信号；

所述切割装置包括：行走模块，所述行走模块通过变向电机驱动滚轮在输电线路上移动；可视模块，所述可视模块通过可见光摄像头的实时图像获取所述切割装置的实时行走位置以及导线异物实际情况；切割模块，所述切割模块通过切割电机驱动纳米陶瓷刀切割导线异物；第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与遥控手柄的第二无线通讯模块通过握手协议进行实时传输信号；第一单片机模块，所述第一单片机模块的输入端与第一无线通讯模块的输出端相连且接收所述第一无线通讯模块的四路控制信号并传输至变向电机前进继电器的输入端、变向电机后退继电器的输入端、切割电机正转继电器的输入端和切割电机反转继电器的输入端，所述变向电机前进继电器和变向电机后退继电器的输出端与变向电机的输入端相连且通过控制所述变向电机的正转和反转改变行走模块的前进和后退，所述切割电机正转继电器和切割电机反转继电器的输出端与切割电机的输入端相连且控制所述切割电机的正转和反转；

所述遥控手柄还包括：第二电源供电模块，所述第二电源供电模块的电源输出端与遥控手柄的用电元器件电源端电连接且用于向遥控手柄的用电元器件供电；第二低压检测模块，所述第二低压检测模块与第二电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报；

所述切割装置还包括：第一电源供电模块，所述第一电源供电模块的电源输出端与切割装置的用电元器件电源端电连接且用于向切割装置的用电元器件供电；第一低压检测模块，所述第一低压检测模块与第一电源供电模块的电源输出端相连且检测到输出电压小于预设阈值时发出警报；

变向电机工作电压12V，转速12r/min，额定转矩20kg·cm，实现导线弧垂最大处的有效爬坡；可视模块通过实时图传的方式在移动端获取该装置实时行走位置，同时获取导线异物实际情况，可视模块图传系统传输最大距离1km；切割片在输电线路的延伸方向上，由切割片下方的高速电机驱动切割，切割电机转速为13000r/min，结合纳米陶瓷刀片，针对未固定的漂浮物异物进行切割。

2.根据权利要求1所述小型可视输电线路带电除障装置，其特征在于，所述行走模块包括：与输电线路滑动连接的滚轮，所述滚轮转动连接有变向电机，所述滚轮的外侧套设有防坠落保护架，所述防坠落保护架的上方固定连接有绝缘绳吊钩。

3.根据权利要求2所述小型可视输电线路带电除障装置，其特征在于，所述切割模块包括：安装于所述防坠落保护架下方的安装架，所述安装架的下方安装有用于封装切割装置的各电路模块的保护箱，所述安装架的单臂中间位置安装有可见光摄像头，所述安装架的单臂末端安装有切割电机，所述切割电机转动连接有纳米陶瓷刀。