CN109319607A - 一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，包括：升降机构；承力机构，与升降机构连接，用于在升降过程提供支撑；控制机构，与升降机构连接，用于控制升降机构升降；还包括：遥控装置，通过无线通信方式与控制机构建立连接，用于向控制机构发送控制信号。与现有技术相比，本发明配置了遥控装置，可以对控制机构进行遥控控制，在作业人员或其他情况下不方便操控主机时，地面控制人员可通过完全遥控来控制设备升降。

Description

一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置

技术领域

本发明涉及一种升降装置，尤其是涉及一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置。

背景技术

对输电线路进行定期巡视和检查，及时掌握输电线路的运行状态，采取人工登塔的作业方式上塔，及时进行消缺，预防事故的发生，是线路运行管理的重要工作内容。

传统的500kV及以下输电线路由于杆塔高度普遍在100米以下，采取人工登塔方式不影响消缺工效。但随着目前特高压线路的增长，杆塔高度普遍在100米以上，且所管辖的5条特高压交直流线路总量大，杆塔总数452基杆，由于缺乏先进实用的检修维护登塔作业装备，目前仍主要由人工来完成，这种人工检修维护作业方式，不仅劳动强度大、作业效率低、作业质量不稳定，而且存在一定的人身安全隐患。

国内外研究高压线路自动装备的主要还是应用于针对500kV及以下电压等级的输电线路，目前针对特高压线路杆塔的登塔装置的研究较为空白。

就发展趋势而言，专业化的特高压线路杆塔登塔装置存在较为实际的需求，贴合特高压输电线路日常检修所需。

从20世纪80年代末开始，日本、美国、加拿大等国在登塔电气自动化领域装备的研究先后展开。1988年，东京电力公司的Jun Sawada等人研制了光纤复合架空地线巡线移动自动装置。该装置可以借助导轨越塔，但总重达100kg，并且不能爬30度以上斜坡，所以无法广泛应用。1999年，美国TRC公司研制了一部悬臂自治登塔装置原型。但这种装置仍然无法攀爬30度以上斜坡。2000年，加拿大魁北克水电研究院的Montambault等人研制了一台HQLineROVer遥控小车。这种遥控小车非常轻便，但没有越障能力。1991年，Hisato Kobayashi等设计了一种具有防震构造的自治分散控制装置。这些检修装置都存在功耗过高或只能跨越特定类型障碍等种种问题。此外，由于缺乏遥控功能，适用的场合有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，包括：

升降机构；

承力机构，与升降机构连接，用于在升降过程提供支撑；

控制机构，与升降机构连接，用于控制升降机构升降；

还包括：

遥控装置，通过无线通信方式与控制机构建立连接，用于向控制机构发送控制信号。

所述装置还包括用于检测升降机构动力马达温度的温度传感器，该温度传感器与控制机构连接，该控制机构在升降机构动力马达温度超过预设温度时控制升降机构停止升降。

所述升降机构包括用于限制绳索被取下的锁紧模块，该锁紧模块与控制机构连接，所述装置还包括用于检测绳索负载的重力传感器，该重力传感器与控制机构连接，控制机构在绳索负载大于设定质量时控制锁紧模块锁紧。

所述绳索为直径小于10mm的阻燃、绝缘绳索。

所述遥控装置上设有用于控制发送升降控制信号的升降控制按键和用于控制发送强制停止升降信号的紧急停止按键。

所述遥控装置在升降控制按键被按压时，开始计时，并在升降控制按键被持续按压达到第一设定时间间隔时，开始发送对应的升降控制信号直至对升降控制按键的按压中断。

所述第一设定时间间隔为3秒。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)配置了遥控装置，可以对控制机构进行遥控控制，在作业人员或其他情况下不方便操控主机时，地面控制人员可通过完全遥控来控制设备升降。

2)对马达的问题进行检测，实现会在马达过热情况下关闭升降器，提高安全性。

3)有负载时，无法取下绳索，提高了安全性。

4)绳索为直径小于10mm的阻燃、绝缘绳索，提高了安全性。

5)激活升降控制信号需要长按升降控制按键，避免误触。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为绳索传动示意图；

图3为供电示意图；

其中：1、升降机构，2、承力机构，3、控制机构，4、遥控装置，5、供电模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，如图1所示，包括：

升降机构；

承力机构，与升降机构连接，用于在升降过程提供支撑；

控制机构，与升降机构连接，用于控制升降机构升降；

供电模块，分别与控制机构和升降机构连接，用于供电；

还包括：

遥控装置，通过无线通信方式与控制机构建立连接，用于向控制机构发送控制信号。

装置还包括用于检测升降机构动力马达温度的温度传感器，该温度传感器与控制机构连接，该控制机构在升降机构动力马达温度超过预设温度时控制升降机构停止升降。

升降机构包括用于限制绳索被取下的锁紧模块，该锁紧模块与控制机构连接，装置还包括用于检测绳索负载的重力传感器，该重力传感器与控制机构连接，控制机构在绳索负载大于设定质量时控制锁紧模块锁紧。

绳索为直径小于10mm的阻燃、绝缘绳索。

遥控装置上设有用于控制发送升降控制信号的升降控制按键和用于控制发送强制停止升降信号的紧急停止按键。

遥控装置在升降控制按键被按压时，开始计时，并在升降控制按键被持续按压达到第一设定时间间隔(优选为3秒)时，开始发送对应的升降控制信号直至对升降控制按键的按压中断。

考虑实际生产作业时的各方面因素，绳索采用复合EN1891标准的且直径不小于10mm的阻燃、绝缘绳索，且采用三周绳索环绕设计；在升降速度方面，设计为可在0-22m/min范围内上下双方向匀速调节；在操作显示方面，设备有电量续航显示,低电压感应器可检测到电池低电压并关闭机器，上升下降指示灯，单手操作手柄；其他安全性能方面，电池和连接电缆采用特殊设计方法，确保可以在危险环境中使用，设计温度感应器，实现会在马达过热情况下关闭升降器，如卷索器罩没有被正确的关好，机器罩上的联锁开关会确保机器不会运转，如遥控操作优先于手动操作，如升降器有负载时绳索不能从它上面取下来，如紧急停止按钮：切断机器电源等等。

此外，针对荷载大小和作业安全性、稳定性考虑，设备选择使用符合EN1891标准的且直径小于10mm的阻燃、绝缘绳索。连接部分采用“双挂”的设计思路，载人员或工器具与升降器、杆塔导轨分别同时连接，实现作业双重保险，防止高空坠落。遥控设备最大遥控范围200米，可遥控升降装置保持匀速升降及刹车。为防误操作，操作时需连续按对应指令键3秒。

登塔动力升降装置是一种由特殊的轮系传动、高能量密度电池、电机驱动的机电一体化装置，是沿着绳子以可控运动速度上下便携式移动的载重装置，在杆塔上攀登时，借助已安装的防坠落导轨，使用安全带防坠装置，在满足不少于一重保险的要求下，实现代替人工的自动化登塔升降。

机械传动部分参考机械传动原理，研发了登塔升降装置的传动部分，采用三周绳索环绕设计，其提升的额定载荷为250kg，提升高度不小于150米。具体的绳索传动设计如图2所示。

遥控技术部分，采用全自动遥控控制，可由独立的第三人遥控。在作业人员或其他情况下不方便操控主机时，地面控制人员可通过完全遥控来控制设备升降。在升降速度方面，设计为可在0-22m/min范围内上下双方向匀速调节。

供电部分：该装置采用蓄电池供电技术，其供电结构如图3所示。在操作显示方面，设备有电量续航显示，低电压感应器可检测到电池低电压并关闭机器、上升下降指示灯、单手操作手柄。如果电池耗尽，使用者可以通过机械方式手动下降。

装使用时有以下注意事项：

(1)在任何时候电池包不受“记忆效益”的影响。保持电池最佳性能的方式就是定时充电。不让电池在25VDC下放电，电池在不使用期间90天充一次电，或电池会完全耗尽

(2)不要在易燃易爆气体中充电，只是用充电器或更换电池，不能使用其它代替充电器。可能会倒是电池损坏或更严重的损伤。如果重打、突然掉落或以各种方式损坏，请不要拆卸电池、充电器或执行充电操作。立即替代损坏的电线或插头。在潮湿的环境中不要充电，不让充电器暴露在雨中或雪中。如果电池箱裂开或损坏，请不要充电。可能会导致电池短路或起火。

(3)外观-电池不应有裂缝、疤痕、损坏、生锈、变色、漏电或变形.不正确的安装或者损伤会导致电击或火灾

(4)不允许逆向充电。电池充电器配有电线路阻止逆向充电，使用前充电.超过指定电流不能充电/放电。电池不能短路

(5)在零度以下使用，使用前让电池放在温暖的地方。在极端温度下，我们有一个绝缘电池包。

(6)使用动力装置的电池包充电.滑动电池舱的滑盖打开，在电池顶部***匹配3头插座电池充电器，将充电器***电源插座.充电器兼容110和230VAC.开关位于充电器的尾部，移动至正确设置。电池尾部的LED灯，红灯表示通电，黄灯表示充电，绿灯表示电充满。当指示灯变绿死，不充电，将电池从充电器中移除。

遥控装置(即遥控器)操作使用的注意事项如下：

(1)动力装置配有无线遥控，发生器和接收器经过FCC 15条和加拿大工业RSP-100认证。433.92MHz版经过欧盟CE认证。使用之前先将天线装好。发射器按键控制，双编号。确保遥控上的编号和升降器上的一致，只有对应的才能使用。发射器有五个按键—开/关，上/下，和命令键。开键使发射器和升降器连接，关键则关闭连接。要上升，需按3s命令键和上升键。要下降，需按3s命令键和上升键。这一特征可防止上下的误操作。

(2)遥控将代替机身、手动操作。即，使用遥控时机身操作不受控制。遥控的有效操作距离大约120米；然而，一些条件可能会减小操作距离,如金属屏蔽。在良好条件下可能接近150英尺。(注:如果遥控器上的天线和升降器上的天线平行，范围可能会增加。)使用遥控时，请确保升降器在可视范围内。遥控器的开关键在背面的外壳上，攀爬人员可以控制。攀爬人员可以在遥控操作员没有意识到危险时使用。

动力部分的使用

(1)绳索与绞盘的固定：确定机器没有碎片或污垢–特别是绞盘、张力臂和盘绳圈打开绞盘外部盖子的门闩，把手放在盘绳套门闩上。推进推出打开绳圈把绳子放在盘绳圈内。关闭门闩并吓退，确保安全绳子负载如左侧所示。确保绳子第一圈在绞盘和张力臂之间。绳子在绞盘V凹槽和绞盘齿轮中间。拉动绳索进行第二圈盘绕在绞盘V外面进行第二层围绕,让绳子绕着盘绳圈.用力拽绳子确保其与绞盘连接好关闭盖子.盖子关闭并安全锁死，升降器不会运行。如果盖子没有关闭，红色灯会亮起。请重新检查盖子。

(2)与电池的连接：确保电池充分充电。将电缆公接头***电池，对准公接头尾部的凹槽，以确保公接头和母接头对接，紧紧按下并转动公接头直到连接紧固为止。危险环境下使用时，请务必使用指定的电池，如L1,D2(非易燃的)。电缆另一端连接动力装置时，重复第二步的连接步骤。用一个登山扣将电池挂在升降背带上的D型环或者升降器低端的的负载点上。

按下再松开电源按钮。此项操作将启动初始化回路。电源按钮上方的红色指示灯亮。

卷索器罩未闭合时，红灯会闪两次，关闭后将重启电源。在特殊环境或者过长的升降高度时，电子设备会出现过热情况。此时，红灯会闪一次，仪器也会自动停止工作。待其冷却十五分钟之后，再按下电源按钮以重启电源。

(3)动力部分升降的使用：拉拔释放销并移动控制杆，以移动上下控制杆到正确的位置。握住操作把手，掌心对准释放扳机。释放扳机的默认松开位置为制动。扳机松开时对应为制动模式。掌心发力，按下释放扳机。解锁以后用远程遥控器遥控，需按住两个键位(确定和上升)(确定和下降)必须同时按住动力装置才会运转，要停止动力装置松开上升按钮，动力装置挺稳即可，如果上升过程中出现电量不足的情况，则仅需按下(确定和下降)键到下降模式。下降时本装置消耗电量非常少，所以事实上不会出现因为电量耗尽而挂在绳子上的情况，动力装置可以在绳子的任何位置、任何运动方向停住。

负载开关性能防止仪器意外过载，增加使用者的安全性。如果负载过重，它会解开绳索处理器。它合并在负载接触点。负载开关功能时把绳索连接到绞盘，直到达到限制负载。当动力装置额定使用在90kg,限制负载安全系数被设定为120kg.在动态负载条件下，负载限制器会释放绳索上的张力。当攀登最大设置为120，负载必须时刻连接到负载环上。注意不要使负载与升降器的其它部件接触。为确保升降器的正确功能，不要使升降器超过额定负载。在使用前要估计负责的重量。以下的测试必需执行，但这并不意味着操作者就能逃脱使用该设备的责任。当温度降到0摄氏度以下时，我们建议在使用前先上下五六次的操作绳索来预热各部分零件。

对本申请装置实验数据及分析，选定以下测试方案

(1)使用220kv单片绝缘子作为提升目标，分别对使用升降装置和人力提升所用的时间进行测试(测试次数为3次)；

(2)使用500kv单片绝缘子作为提升目标，分别对使用升降装置和人力提升所用的时间进行测试(测试次数为3次)；

(3)使用800kv单片绝缘子作为提升目标，分别对使用升降装置和人力提升所用的时间进行测试(测试次数为3次)；

(4)使用1000kv单片绝缘子作为提升目标，分别对使用升降装置和人力提升所用的时间进行测试(测试次数为3次)。

(5)测试所用提升目标质量均不超过100kg，本次测试提升至下横担下平面处。

(6)测试现场设总指挥一名，记录员一名，操作员两名，测试使用遥控进行控制。

装置测试数据如表1所示

表1

培训基地B3杆铁呼称高：20.5(米)

装置测试数据处理包括提升平均用时和提升平均速度，具体如下

(1)提升平均用时：

载220kv单片绝缘子登杆时间人力平均用时(单位：秒)：96.67

载500kv单片绝缘子登杆时间人力平均用时(单位：秒)：103.00

载800kv单片绝缘子登杆时间人力平均用时(单位：秒)：123.33

载1000kv单片绝缘子登杆时间人力平均用时(单位：秒)：156.33

载220kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均用时(单位：秒)：56.33

载500kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均用时(单位：秒)：57.33

载800kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均用时(单位：秒)：58.33

载1000kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均用时(单位：秒)：61.67

(2)提升平均速度：

载220kv单片绝缘子登杆时间人力平均速率(单位：米/秒)：0.21

载500kv单片绝缘子登杆时间人力平均速率(单位：米/秒)：0.20

载800kv单片绝缘子登杆时间人力平均速率(单位：米/秒)：0.16

载1000kv单片绝缘子登杆时间人力平均速率(单位：米/秒)：0.13

载220kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均速率(单位：米/秒)：0.36

载500kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均速率(单位：米/秒)：0.35

载800kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均速率(单位：米/秒)：0.35

载1000kv单片绝缘子登杆时间提升装置平均速率(单位：米/秒)：0.33

装置测试数据分析：

(a)提升装置数据误差分析：

将数据代入公式得到误差值：

1.载220kv单片绝缘子情况下误差值：│-2.87％│≤5％

2.载500kv单片绝缘子情况下误差值：│-1.16％│≤5％

3.载800kv单片绝缘子情况下误差值：│0.56％│≤5％

4.载1000kv单片绝缘子情况下误差值：│4.59％│≤5％

四组数据均在误差允许范围内。

(b)提升装置提升速率明显高于人力提升；

(v)提升目标质量越大，相对于人力提升，提速效果越明显；

将数据代入公式为提速率：

1.载220kv单片绝缘子情况下提速率：71.41％

2.载500kv单片绝缘子情况下提速率：75.00％

3.载800kv单片绝缘子情况下提速率：118.79％

4.载1000kv单片绝缘子情况下提速率：153.85％

(d)提升装置平均速率随着提升目标质量增大，提升速率略有下降。

本申请装置根据现场测试的各类数据，满足机械化上下传递各型号绝缘子的要求，达到提高人员生产率的效用的效果。

Claims (7)

1.一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，包括：

升降机构；

承力机构，与升降机构连接，用于在升降过程提供支撑；

控制机构，与升降机构连接，用于控制升降机构升降；

其特征在于，还包括：

遥控装置，通过无线通信方式与控制机构建立连接，用于向控制机构发送控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述装置还包括用于检测升降机构动力马达温度的温度传感器，该温度传感器与控制机构连接，该控制机构在升降机构动力马达温度超过预设温度时控制升降机构停止升降。

3.根据权利要求1所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述升降机构包括用于限制绳索被取下的锁紧模块，该锁紧模块与控制机构连接，所述装置还包括用于检测绳索负载的重力传感器，该重力传感器与控制机构连接，控制机构在绳索负载大于设定质量时控制锁紧模块锁紧。

4.根据权利要求3所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述绳索为直径小于10mm的阻燃、绝缘绳索。

5.根据权利要求1所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述遥控装置上设有用于控制发送升降控制信号的升降控制按键和用于控制发送强制停止升降信号的紧急停止按键。

6.根据权利要求5所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述遥控装置在升降控制按键被按压时，开始计时，并在升降控制按键被持续按压达到第一设定时间间隔时，开始发送对应的升降控制信号直至对升降控制按键的按压中断。

7.根据权利要求6所述的一种特高压交直流输电线路新型检修登塔动力升降装置，其特征在于，所述第一设定时间间隔为3秒。