CN218850056U - 一种拆装接地线的机械辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种拆装接地线的机械辅助装置，包括运载小车、升降装置、电源模块、液压机构和操作面板，升降装置、电源模块、液压机构和操作面板均安装在运载小车上，升降装置的固定端可转动连接运载小车，液压机构的固定端连接运载小车，伸缩端连接升降装置，用于调整升降装置的方向，升降装置包括多个依次伸缩的伸缩杆，伸出最长的伸缩杆加装有绝缘杆和带动绝缘杆转动的绝缘杆电机，当伸缩杆伸缩至指定高度时，通过绝缘杆电机带动绝缘杆旋转，实现接地线夹的旋紧和旋松，完成接地线的拆装。与现有技术相比，本实用新型具有降低运维人员的倒闸操作强度、提高了工作效率、保障了人员人身安全等优点。

Description

一种拆装接地线的机械辅助装置

技术领域

本实用新型涉及电网线路领域，尤其是涉及一种拆装接地线的机械辅助装置。

背景技术

接地线是保护变电站作业人员人身安全的重要屏障，接地线相关操作是变电站运维工作中的重要一环，且拆装接地线恰恰是变电站倒闸操作中最费时费力的步骤。某些户外变电站35kV电压等级及以上设备悬挂接地线的位置较高，运维人员需要拼接多段绝缘操作棒进行操作。由于绝缘操作棒的刚性不足，长度过长的时候容易弯曲、弹动，再加上操作棒和接地线重量较重，使得运维人员在地面操作时想要持稳接地线并咬合悬挂点十分困难，稍有不慎还有误碰临近设备，造成设备损坏的风险。若运维人员借助人字梯操作，则有较高操作难度，且有着失去平衡导致高处坠落的风险。若使用高空作业车将运维人员送至设备顶部挂地线，虽然操作难度有所降低，安全得到一定保障，此方法效率低，耗时长，人力、物力投资大。

因此，针对接地线相关工作面临的难题，基于站内拆挂接地线难点，目前迫待需要一套可替代人工操作的机械操作装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在拆挂接地线时，运维人员需要拼接多段绝缘操作棒进行操作，存在效率低，耗时长，人力、物力投资大的缺陷而提供一种拆装接地线的机械辅助装置，利用该设备，能够极大减小接地线拆装操作的难度，提高接地线拆装的安全性和效率。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种拆装接地线的机械辅助装置，包括运载小车、升降装置、电源模块和操作面板，所述升降装置、电源模块和操作面板均安装在所述运载小车上，所述升降装置、电源模块和操作面板之间两两相互电气连接，所述升降装置包括多个依次伸缩的伸缩杆，伸出最长的伸缩杆加装有绝缘杆和带动绝缘杆转动的绝缘杆电机，当伸缩杆伸缩至指定高度时，通过绝缘杆电机带动绝缘杆旋转，实现接地线夹的旋紧和旋松，完成接地线的拆装。

进一步地，所述升降装置的固定端可转动连接所述运载小车，所述机械辅助装置还包括液压机构，该液压机构的固定端连接所述运载小车，伸缩端连接所述升降装置，用于调整升降装置的方向。

进一步地，所述伸缩杆为空心筒结构，多个伸缩杆由内而外依次嵌套设置，相邻两个伸缩杆间设有绳轴；所述升降装置还包括抽绳和抽绳电机，所述抽绳依次连接各个伸缩杆的绳轴，所述抽绳电机的一端驱动连接抽绳，通过正转和反转带动抽绳移动，进而驱动各个伸缩杆伸长和收缩。

进一步地，所述多个伸缩杆包括由内而外依次设置的第一节管、第二节管和第三节管，所述第二节管的右侧顶部设有一号绳轴，所述第三节管的右侧顶部设有二号绳轴，所述第三节管的右侧底部设有三号绳轴；所述抽绳包括一号抽绳和二号抽绳；

所述一号抽绳穿过第一节管的右侧底部孔洞后从上方绕过一号绳轴与第三节管的右侧底部连接；所述二号抽绳穿过第二节管的右侧底部孔洞后从上方绕过二号绳轴，再从下方缠绕在三号绳轴上；所述抽绳电机连接三号绳轴。

进一步地，所述运载小车包括主架体、接地件和脚轮，所述脚轮连接在所述主架体的底部，所述接地件、升降装置、电源模块和操作面板均连接在所述主架体上。

进一步地，所述脚轮包括两个定向轮和两个万向轮，两个定向轮位于所述运载小车的前端，两个万向轮位于所述运载小车的后端。

进一步地，所述电源模块包括用于直流供电的锂电池和外接设置的应急操作电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种拆装接地线辅助工具，通过对各个部分功能的研究以及控制策略的研究，完成了对辅助工具的设计。最后，对装置进行了实机测试，验证了项目的有效性。该辅助工具降低运维人员的倒闸操作强度、提高了工作效率、保障了人员人身安全，对未来智能化运维电网系统具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的一种伸缩杆方向调整原理示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的一种伸缩杆长度调整原理示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的一种接地线夹拆装原理示意图；

图4为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的运载小车的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中提供的一种万向轮的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中提供的一种定向轮的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的升降装置示意图；

图9为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的伸缩杆的结构示意图；

图10为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的伸缩杆的平铺展开后的收缩状态示意图；

图11为本实用新型实施例中提供的一种拆装接地线的机械辅助装置的伸缩杆的平铺展开后的伸长状态示意图；

图12为本实用新型实施例中提供的一种操作面板的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

本实施例提供一种拆装接地线的机械辅助装置，包括运载小车、升降装置、电源模块和操作面板，升降装置、电源模块和操作面板均安装在运载小车上，升降装置、电源模块和操作面板之间两两相互电气连接，升降装置包括多个依次伸缩的伸缩杆，伸出最长的伸缩杆加装有绝缘杆和带动绝缘杆转动的绝缘杆电机，当伸缩杆伸缩至指定高度时，通过绝缘杆电机带动绝缘杆旋转，实现接地线夹的旋紧和旋松，完成接地线的拆装。

作为一种优选的实施方式，升降装置的固定端可转动连接运载小车，机械辅助装置还包括液压机构，该液压机构的固定端连接运载小车，伸缩端连接升降装置，用于调整升降装置的方向，实现升降装置的方向调整。

作为一种优选的实施方式，伸缩杆为空心筒结构，多个伸缩杆由内而外依次嵌套设置，相邻两个伸缩杆间设有绳轴；升降装置还包括抽绳和抽绳电机，抽绳依次连接各个伸缩杆的绳轴，抽绳电机的一端驱动连接抽绳，通过正转和反转带动抽绳移动，进而驱动各个伸缩杆伸长和收缩。

可选的，多个伸缩杆包括由内而外依次设置的第一节管、第二节管和第三节管，第二节管的右侧顶部设有一号绳轴，第三节管的右侧顶部设有二号绳轴，第三节管的右侧底部设有三号绳轴；抽绳包括一号抽绳和二号抽绳；

一号抽绳穿过第一节管的右侧底部孔洞后从上方绕过一号绳轴与第三节管的右侧底部连接；二号抽绳穿过第二节管的右侧底部孔洞后从上方绕过二号绳轴，再从下方缠绕在三号绳轴上；抽绳电机连接三号绳轴。

作为一种优选的实施方式，运载小车包括主架体、接地件和脚轮，脚轮连接在主架体的底部，接地件、升降装置、电源模块和操作面板均连接在主架体上；通过接地件接地进行安全防护。

脚轮包括两个定向轮和两个万向轮，两个定向轮位于运载小车的前端，两个万向轮位于运载小车的后端；前面两个定向轮方便方向的定位，后面两个万向轮方便改变方向，利用AB双刹实现锁定；此方案方便操控，小车可原地做旋转，前后左右移动，便于根据实际接地点快速调节小车的停放位置，通过AB双刹锁定实现轮子和轮子的方向均能刹住，固定效果好。在小车底部设计有小车接地装置，保证人员及辅助工具在使用时的安全；设计防倾倒措施，避免小车在拆挂接地线过程中发生倾倒。

对上述优选的实施方式进行任意组合可以得到更优的实施方式，下面将所有优选的实施方式进行组合，得到最优的实施方式进行详细描述。

一、装置原理

在拆挂接地线的工作中，首先将辅助工具移动到指定位置，固定运载小车并接地；然后将绝缘杆装入第一节伸缩杆中，接着①通过操作控制面板上升、降按钮，实现伸缩杆从水平转至垂直方向，②通过高低按钮，实现伸缩杆的伸长，③到达指定高度后，通过拆装按钮，实现接地线夹的旋紧与旋松；完成拆装后回收伸缩杆。

其中对于拆装接地线辅助工具电动控制分为三个过程：升缩杆方向调整、长度调整、接地线夹拆装。这三个过程需要3个电机完成，控制过程原理分别如图1-3所示。

二、结构实施方案

拆装接地线辅助工具整体结构如图4所示，分为四部分：运载小车、升降装置、电源模块及操作面板。在功能设计上，包括控制模块的设计，主要为设计信号的传输、接收、响应模式，实现操作装置对驱动模块的控制。

2.1、运载小车设计

拆装接地线辅助工具运载小车如图5所示，主要是实现两个功能：①将辅助工具转移到所需拆挂接地线的地方；②集成升降所需的控制及电源部件，车上面安置有升降装置、电池、控制面板、电机等主要设备。

该小车使用的脚轮式移动方案为：前面两个定向轮方便方向的定位，后面两个万向轮方便改变方向，利用AB双刹实现锁定。轮子设计如图6和7所示，此方案方便操控，小车可原地做旋转，前后左右移动，便于根据实际接地点快速调节小车的停放位置，通过AB双刹锁定实现轮子和轮子的方向均能刹住，固定效果好。在小车底部设计有小车接地装置，保证人员及辅助工具在使用时的安全；设计防倾倒措施，避免小车在拆挂接地线过程中发生倾倒。

2.2、升降装置设计

拆装接地线辅助工具升降装置设如图8所示，其主体部分为伸缩杆的设计，伸缩杆正常情况下水平布置方便运载小车移动，到达工作地点后转至垂直状态，利用液压机构来实现；伸缩杆采用三节联动，可根据实际高度升降；到达指定高度后，实现将接地线夹紧固或者旋松实现接地线拆装。

如图9所示，图中，1号绳轴安装于第二节管右侧顶部，2号绳轴安装于第三节管右侧顶部，3号绳轴安装于第三节管右侧底部，三节联动的伸缩杆借鉴杆套杆式的钓鱼竿的结构，该结构是由多个长方体空心筒依次嵌套构成，第一节到第三节大小依次增大，第一节内能够加装现有的装设接地线所使用的绝缘杆。利用钢丝抽绳加绳轴实现三节伸缩杆的伸长与收缩，利用标尺来显示伸缩杆伸长长度。综合考虑绝缘、硬度和价格等多种因素，伸缩杆三节都采用PC高强度绝缘材料，第一节管长度为1m，第二节管长度为1.3m，第三节管长度为1.5m。

利用钢丝抽绳加绳轴实现三节伸缩杆的伸长与收缩的原理是：1号抽绳穿过第一节管的右侧底部孔洞后从上方绕过1号绳轴与第三节管的右侧底部连接；2号抽绳穿过第二节管右侧底部孔洞后从上方绕过2号绳轴，再从下方绕过3号绳轴。其伸长运动过程是：利用电机带动3号绳轴正转2号抽绳绕在绳轴上变短，拉动第二节管向上运动。第二节管向上运动，导致1号抽绳第三节右侧底部孔洞与2号绳轴之间距离变长，而1号抽绳总长度一定，因此第一节右侧底部孔洞与2号绳轴之间距离变短，拉动第一节管向上运动。收缩的原理类似，电机反转，1号抽绳变长，第二节管向下运动，从而带动第一节管向下运动。

若将三节套管平铺展开，可以更好得理解原理，如图10和11所示。

2.3、电源模块设计

拆装接地线辅助工具动力供电系统采用锂电池直流供电模式与外接应急操作电源的双重供电模式。同时电源控制多项保护措施，确保动力供电安全可靠。拆装接地线辅助工具电源面板集成在操作面板中，见图11，电源部分包括交直流切换的电源功能开关、AC电源开关、AC电源输入端口、交直流运行指示灯、直流充电指示灯以及预留的可以外接有线操作手柄的连接端口。

(1)蓄电池供电工作模式：DC23.5-29.6V；功率：350W；额定电流﹤10A.

(2)交流供电工作模式AC220V±5％：功率：350W：额定电流﹤3A.

(3)充电模式：AC220V±5％；输入功率﹤4A；充电时间不大于10h，具有充满自停功能；

其中，交流供电工作模式下，选定直接从场地检修电源箱插座取220V交流电作为装置电源。在对上海市域35千伏变电站调查时发现，设备距场地插座最大长度约19.8米，因此最终选定长度为5米的电源线外加15米移动电源线盘。

2.4、操作面板设计

拆装接地线辅助工具操作实现升缩杆方向调整、长度调整、接地线夹拆装，操作面板与电源显示集成在一个面板中，如图12所示，其中操作部分包括升降、高低、开合三对按钮及开关。

三、设备选型

3.1、电机选择

由于步进电机适合微计算机和单片机控制，且耐用、成本低，综合考虑实际使用及性价比，本文选用步进电机作为动力源。步进电机是一种用来精确控制位置和速度的电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于接收到的一个脉冲信号，步进电机在驱动器的推动下将运转一个固定的角度。如接收到一串脉冲信号，步进电机将连续运转一段距离。同时要想改变电机的转速，可以通过改变脉冲频率实现。步进电机的选择主要以负载的阻力矩为依据，电机的扭矩大于负载的力矩，电机才可带动负载运转。

本装置涉及到三个电机，通过估算方法来确定负载阻力矩。通过对比价格、质量、安装尺寸等因素，最终选择42BYGH40-1.2A型步进电机。

3.2、电机驱动模块

步进电机驱动系统由步进电机和驱动器构成。步进电机使用时不能直接接到工频交流或直流电源上，必须通过专业的驱动器，驱动器采用单极性直流电源供电。要使步进电机步进转动，需要按合适的时序给步进电机的各项绕组通电，就能使步进电机步进转动。为配合已选用步进电机的使用，本装置选择L298N型电机驱动模块。

3.3、控制模块

综合考虑已选用的步进电机和驱动模块，最终选取基于ARM Cortex-M3内核的STM32处理器。该处理器的数据处理能力为1.25DMips/MHz，相比于同类型芯片，STM32在数据处理方面有着非常明显的优势；相较于51、AVR系列单片机，STM32具有结构简单、开发难度低、功能强等优势，在各领域的应用十分广泛。本文通过三个按钮分别控制电机的正转、反转及停止，三个按钮不可同时按下，一个按钮控制一个状态，从而实现验电杆的自动伸缩。步进电机的转向同其绕组的通电顺序有关，将按钮信号作为系统的输入信号，ARM单片机控制输出相应的脉冲信号和方向信号，该信号通过驱动器功率放大，达到步进电机所需要的驱动电压和驱动电流，从而控制步进电机动作。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，包括运载小车、升降装置、电源模块和操作面板，所述升降装置、电源模块和操作面板均安装在所述运载小车上，所述升降装置、电源模块和操作面板之间两两相互电气连接，所述升降装置包括多个依次伸缩的伸缩杆，伸出最长的伸缩杆加装有绝缘杆和带动绝缘杆转动的绝缘杆电机，当伸缩杆伸缩至指定高度时，通过绝缘杆电机带动绝缘杆旋转，实现接地线夹的旋紧和旋松，完成接地线的拆装。

2.根据权利要求1所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述升降装置的固定端可转动连接所述运载小车，所述机械辅助装置还包括液压机构，该液压机构的固定端连接所述运载小车，伸缩端连接所述升降装置，用于调整升降装置的方向。

3.根据权利要求1所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述伸缩杆为空心筒结构，多个伸缩杆由内而外依次嵌套设置，相邻两个伸缩杆间设有绳轴；所述升降装置还包括抽绳和抽绳电机，所述抽绳依次连接各个伸缩杆的绳轴，所述抽绳电机的一端驱动连接抽绳，通过正转和反转带动抽绳移动，进而驱动各个伸缩杆伸长和收缩。

4.根据权利要求3所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述多个伸缩杆包括由内而外依次设置的第一节管、第二节管和第三节管，所述第二节管的右侧顶部设有一号绳轴，所述第三节管的右侧顶部设有二号绳轴，所述第三节管的右侧底部设有三号绳轴；所述抽绳包括一号抽绳和二号抽绳；

所述一号抽绳穿过第一节管的右侧底部孔洞后从上方绕过一号绳轴与第三节管的右侧底部连接；所述二号抽绳穿过第二节管的右侧底部孔洞后从上方绕过二号绳轴，再从下方缠绕在三号绳轴上；所述抽绳电机连接三号绳轴。

5.根据权利要求1所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述运载小车包括主架体、接地件和脚轮，所述脚轮连接在所述主架体的底部，所述接地件、升降装置、电源模块和操作面板均连接在所述主架体上。

6.根据权利要求5所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述脚轮包括两个定向轮和两个万向轮，两个定向轮位于所述运载小车的前端，两个万向轮位于所述运载小车的后端。

7.根据权利要求1所述的一种拆装接地线的机械辅助装置，其特征在于，所述电源模块包括用于直流供电的锂电池和外接设置的应急操作电源。

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