本發(fā)明涉及高壓輸電線路檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

絕緣子是電網(wǎng)中用量龐大、種類繁多的零部件，對(duì)電氣設(shè)備或?qū)w既要起絕緣作用，又要起固定懸掛作用。絕緣子在日照、機(jī)械應(yīng)力、變化溫濕度、強(qiáng)電場(chǎng)、污穢物等因素的長期作用下，當(dāng)其劣化達(dá)到一定程度時(shí)，其絕緣性能就會(huì)降低，直接對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成影響。如果絕緣子串中存在零值絕緣子，相當(dāng)于有部分絕緣被短路，相應(yīng)的也減少了絕緣子串的整體爬電距離，因而大大增加了該串絕緣子的閃絡(luò)概率。一旦發(fā)生閃絡(luò)，零值絕緣子的鋼帽經(jīng)常會(huì)炸裂或脫開，可能導(dǎo)致絕緣子串的斷串和電力線路的導(dǎo)線落地等嚴(yán)重事故，因此需要對(duì)輸電線路高壓絕緣子進(jìn)行定期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和替換低、零值絕緣子。

目前高壓輸電線路主要采用的低、零值絕緣子檢測(cè)方法均存在著諸多不足：

(1)火花間隙針檢測(cè)零值絕緣子，需要進(jìn)行登桿操作，工作勞動(dòng)強(qiáng)度較大；

(2)脈沖電流法通過測(cè)量絕緣子串的泄漏電流進(jìn)行檢測(cè)，易受高頻干擾的影響；

(3)紅外成像法通過檢測(cè)局部放電、泄漏電流等引起絕緣子局部溫度升高實(shí)現(xiàn)，儀器復(fù)雜且測(cè)量準(zhǔn)確度不高；

(4)零值絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人通過在絕緣子上爬行的機(jī)器人進(jìn)行絕緣子電壓檢測(cè)，其仍需人工將機(jī)器人放置在絕緣子上，勞動(dòng)強(qiáng)度仍然較大。

綜上所述，目前的零值絕緣子檢測(cè)方法存在人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，準(zhǔn)確度不高等問題。

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其不受地形環(huán)境影響的制約，可搭載多種測(cè)量設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，使得輸電線路無人機(jī)巡檢逐漸得到推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置及方法，實(shí)現(xiàn)輸電線路零值絕緣子無人機(jī)檢測(cè)，大幅降低線路運(yùn)維人員的工作量，提高輸電線路零值絕緣子檢測(cè)效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置，包括無人機(jī)1、測(cè)控系統(tǒng)2、連接吊臂3、主活動(dòng)屈臂4、上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5、上機(jī)械爪6、下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7、下機(jī)械爪8、上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10；

所述測(cè)控系統(tǒng)2安裝于無人機(jī)1上，用于控制各屈臂的自由靈活轉(zhuǎn)動(dòng)及機(jī)械爪的開合，測(cè)量絕緣子表面電壓；

所述連接吊臂3一端固定于無人機(jī)1上，另一端連接主活動(dòng)屈臂4，用于實(shí)現(xiàn)主活動(dòng)屈臂4與無人機(jī)1的可靠連接；

所述主活動(dòng)屈臂4一端連接連接吊臂3，另一端連接上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5和下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7；

所述上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5和下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7一端連接主活動(dòng)屈臂4，另一端分別連接上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8；上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂，用于連接主活動(dòng)屈臂與上機(jī)械爪；下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂，用于連接主活動(dòng)屈臂與下機(jī)械爪；上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8分別用于實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子上端鋼帽和下端鋼帽的牢固抓握；

所述上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10，分別安裝于上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8的根部，用來測(cè)量機(jī)械爪所抓絕緣子上端鋼帽和下端鋼帽的電壓信號(hào)，并將測(cè)量得到的電壓信號(hào)傳輸至測(cè)控系統(tǒng)2。

進(jìn)一步地，無人機(jī)1底部安裝有吊艙，將測(cè)控系統(tǒng)2安裝于無人機(jī)1底部的吊艙內(nèi)；所述無人機(jī)1采用載荷能力強(qiáng)的多旋翼無人機(jī)，可采用四旋翼無人機(jī)、六旋翼或八旋翼無人機(jī)。

進(jìn)一步地，所述測(cè)控系統(tǒng)2與地面控制端無線通訊連接；測(cè)控系統(tǒng)2根據(jù)地面控制端的指令輸出控制信號(hào)控制連接吊臂3、主活動(dòng)屈臂4、上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5、下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7、上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)各屈臂自由靈活轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)械爪的開合。測(cè)控系統(tǒng)2通過基于MSP430處理器的低功耗數(shù)據(jù)處理單元與地面控制端無線通訊連接。

進(jìn)一步地，所述測(cè)控系統(tǒng)2通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片及其配套電路將測(cè)量上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10之間的電位差進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至地面控制端。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用AD7685。

進(jìn)一步地，所述測(cè)控系統(tǒng)2包括圖像傳感器，通過圖像傳感器與廣角鏡頭配合，輸出全高清1080P實(shí)時(shí)視頻，并將實(shí)時(shí)視頻利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地面控制端，實(shí)現(xiàn)對(duì)零值絕緣子檢測(cè)工作的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控與反饋調(diào)整。所述圖像傳感器為采用了CMOS高質(zhì)量成像的圖像傳感器。

進(jìn)一步地，所述連接吊臂3，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成。為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的平衡，連接吊臂3通過兩個(gè)連接點(diǎn)與無人機(jī)1進(jìn)行連接。

進(jìn)一步地，所述主活動(dòng)屈臂4，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成；為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪空間狀態(tài)的靈活調(diào)整，設(shè)計(jì)為上、中、下三節(jié)，各節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸連接，測(cè)控系統(tǒng)2通過控制連接轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可分別控制三個(gè)轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。保持主活動(dòng)屈臂的端部水平或豎直狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直地面的懸垂絕緣子或平行地面的耐張絕緣子測(cè)量。

進(jìn)一步地，所述上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5和下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7均采用樹脂基復(fù)合材料制成；為了實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)，上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5和下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7均設(shè)計(jì)為上、中、下三節(jié)，各節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸連接，測(cè)控系統(tǒng)2通過控制連接各個(gè)轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，分別控制各個(gè)轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8均采用樹脂基復(fù)合材料制成；上機(jī)械爪的兩個(gè)手爪以及下機(jī)械爪的兩個(gè)手爪使用四個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別控制，測(cè)控系統(tǒng)2通過獨(dú)立控制四個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8的開合；

所述上機(jī)械爪和下機(jī)械爪的兩個(gè)手爪內(nèi)部均安裝有壓力傳感器，用于檢測(cè)手爪與鋼帽之間的壓力，當(dāng)手爪接觸鋼帽并兩者之間的壓力達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，確定手爪牢固抓握。

進(jìn)一步地，上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10使用表面鍍有鎢的不銹鋼圓棒制成，防止探針接觸絕緣子鋼帽過程中電弧對(duì)探針表面的高溫?zé)g。上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10尾部為彈簧結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與絕緣子鋼帽的良好接觸。

一種基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)方法，采用上述的裝置，控制上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8分別牢固抓握絕緣子上端鋼帽和下端鋼帽；通過安裝于上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8的根部的上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10測(cè)量絕緣子上端鋼帽和下端鋼帽的電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)傳輸至測(cè)控系統(tǒng)2。

有益效果：

本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路零值絕緣子無人機(jī)檢測(cè)，大幅降低了線路運(yùn)維人員的工作量，提高了輸電線路零值絕緣子檢測(cè)效率，減少了人員登塔檢測(cè)工作量與安全風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置測(cè)量懸垂絕緣子串示意圖。

圖3為本發(fā)明基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置測(cè)量耐張絕緣子串示意圖。

其中：1為無人機(jī)，2為測(cè)控系統(tǒng)，3為連接吊臂，4為主活動(dòng)屈臂，5為上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂，6為上機(jī)械爪，7為下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂，8為下機(jī)械爪，9為上電壓測(cè)量探針，10為下電壓測(cè)量探針。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步描述。

如圖1所示，本發(fā)明的基于基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置包括無人機(jī)1、測(cè)控系統(tǒng)2、連接吊臂3、主活動(dòng)屈臂4、上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5、上機(jī)械爪6、下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7、下機(jī)械爪8、上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10。

所述無人機(jī)1，采用載荷能力強(qiáng)的多旋翼無人機(jī)。底部安裝有吊艙，可將測(cè)控系統(tǒng)2安裝于無人機(jī)1底部吊艙內(nèi)。本實(shí)施例附圖為四旋翼無人機(jī)，也可用六旋翼和八旋翼無人機(jī)。

所述測(cè)控系統(tǒng)2，包含屈臂與機(jī)械爪控制、絕緣子表面電壓測(cè)量、視頻監(jiān)測(cè)及無線傳輸功能。測(cè)控系統(tǒng)2通過基于MSP430處理器的低功耗數(shù)據(jù)處理單元，實(shí)現(xiàn)與地面控制端的通訊。接到地面控制指令后，輸出控制信號(hào)控制連接吊臂3、主活動(dòng)屈臂4、上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5、下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7、上機(jī)械爪6、下機(jī)械爪8的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)各屈臂自由靈活轉(zhuǎn)動(dòng)以及機(jī)械爪的開合。測(cè)控系統(tǒng)2通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7685及其配套電路將測(cè)量上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10之間的電位差通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)傳入地面控制端。測(cè)控系統(tǒng)2包含采用了CMOS高質(zhì)量成像圖像傳感器，配合廣角鏡頭，可輸出全高清1080P實(shí)時(shí)視頻，并將實(shí)時(shí)視頻利用無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地面控制端，實(shí)現(xiàn)對(duì)零值絕緣子檢測(cè)工作的實(shí)施監(jiān)控與反饋調(diào)整。

所述連接吊臂3，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，一端固定于無人機(jī)1上，一端連接主活動(dòng)屈臂4，實(shí)現(xiàn)主活動(dòng)屈臂4與無人機(jī)1的可靠連接。為了實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的平衡，連接吊臂3通過兩個(gè)連接點(diǎn)與無人機(jī)1進(jìn)行連接。

所述主活動(dòng)屈臂4，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，為了實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)為上、中、下三節(jié)，各節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸連接，測(cè)控系統(tǒng)2通過控制連接轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可分別控制三個(gè)轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)，保持端部水平和豎直狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直地面的懸垂絕緣子和平行地面的耐張絕緣子測(cè)量，如圖2和圖3所示。

所述上機(jī)械爪活動(dòng)屈臂5，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，用于連接主活動(dòng)屈臂4與上機(jī)械爪6，為了實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)為上、中、下三節(jié)，各節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸連接，測(cè)控系統(tǒng)2通過控制連接轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可分別控制三個(gè)轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。

所述上機(jī)械爪6，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子上端鋼帽的牢固抓握。上機(jī)械爪的兩個(gè)手爪使用兩個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別控制，測(cè)控系統(tǒng)2通過獨(dú)立控制兩個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)上機(jī)械爪6的開合。上機(jī)械爪兩個(gè)手爪內(nèi)部安裝有壓力傳感器，當(dāng)手爪接觸鋼帽并兩者之間達(dá)到一定壓力時(shí)，確定手爪牢固抓握。

所述下機(jī)械爪活動(dòng)屈臂7，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，用于連接主活動(dòng)屈臂4與下機(jī)械爪8，為了實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)為上、中、下三節(jié)，各節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸連接，測(cè)控系統(tǒng)2通過控制連接轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可分別控制三個(gè)轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。

所述下機(jī)械爪8，結(jié)構(gòu)材料采用樹脂基復(fù)合材料制成，實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣子下端鋼帽的牢固抓握。上機(jī)械爪的兩個(gè)手爪使用兩個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別控制，測(cè)控系統(tǒng)2通過獨(dú)立控制兩個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)下機(jī)械爪8的開合。下機(jī)械爪兩個(gè)手爪內(nèi)部安裝有壓力傳感器，當(dāng)手爪接觸鋼帽并兩者之間達(dá)到一定壓力時(shí)，確定手爪牢固抓握。

所述上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10，分別安裝于上機(jī)械爪6和下機(jī)械爪8的根部，用來測(cè)量機(jī)械爪所抓上、下端鋼帽的電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)傳輸至測(cè)控系統(tǒng)2。上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10使用表面鍍有鎢的不銹鋼圓棒制成，防止探針接觸絕緣子鋼帽過程中電弧對(duì)探針表面的高溫?zé)g。上電壓測(cè)量探針9和下電壓測(cè)量探針10尾部為彈簧結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與絕緣子鋼帽的良好接觸。

本發(fā)明基于無人機(jī)的輸電線路零值絕緣子帶電檢測(cè)裝置，目前的零值絕緣子檢測(cè)方法還存在這人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，準(zhǔn)確度不高等問題，利用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)零值絕緣子檢測(cè)，工作效率可實(shí)現(xiàn)明顯提高，大大減少人員登塔檢測(cè)工作量與安全風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。