可视化多功能操作杆的研制

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(1.国网湖南省电力公司带电作业中心,湖南 长沙 410100;2.湖南五凌电力工程有限公司,湖南 长沙 410000)

可视化多功能操作杆的研制

郭昊1,梅文建1,甄朝晖1，杨爽2

(1.国网湖南省电力公司带电作业中心,湖南 长沙 410100;2.湖南五凌电力工程有限公司,湖南 长沙 410000)

为解决带电作业使用操作杆时因作业位置较远，视线不佳，易造成操作不便，且更换绝缘子往往需要更换不同功能拔销器等问题，本文研制一种可视化多功能操作杆，作业人员可通过操作杆上的显示器较好的发现肉眼难以发现的工作死角区域，实现作业过程中的精确控制，并研制多功能拔销器，实现只用一个拔销器完成更换绝缘子操作，使用方便，提高带电作业工作效率和安全水平。

操作杆；可视化；多功能；拔销器；图传系统

1 引言

随着我国电网的快速发展，用户对供电可靠性的要求也越来越高。为了保障电网的稳定性，带电作业技术将成为保障电网安全稳定运行的重要技术手段[1]。在进行带电作业时经常要使用绝缘操作杆对带电设备进行一些简单的操作，如带电拆卸、紧固螺栓、固定绝缘子和拆拔W销等[2]。目前，操作人员使用市场上的绝缘操作杆作业时，与作业位置较远，造成视线不佳，无法准确完成操作，甚至造成操作失误，后果严重。此外，在使用操作杆进行更换绝缘子时，需要进行拔销、取碗头、恢复销子等工序，但是使用市场上的拔销钳不能将这几个操作全部完成，需要更换不同功能的拔销钳，费时费力[3-5]。本文研制一种可视化多功能操作杆，作业时，作业人员可通过操作杆上的显示器较好的发现肉眼难以发现的工作死角区域，实现作业过程中的精确控制，并配备多功能拔销器，实现一次性更换绝缘子操作。

2 设计的总体思路及要求

根据功能需求，可对操作杆的各个功能模块进行设计，最后通过试验检验工具是否满足要求，若满足要求，则进行现场试用。具体设计思路如图1所示。

3 可视化多功能操作杆的研制

3.1 总体结构设计

根据总体设计思路，可视化多功能操作杆应包含四个模块：操作杆本体、摄像头模块，图传系统模块，显示设备模块以及多功能拔销器模块。操作杆本体采用现阶段常用的带电作业用绝缘操作杆,在操作杆的最前端设有通用型的齿形连接板，可与多功能拔销器模块连接。整体结构如图2所示。

图1 多功能可视化操作杆设计思路

图2 可视化多功能操作杆结构示意图

摄像头模块采用小型化高清摄像头，图像清晰细腻，色彩逼真，并配备角度调节装置，实现视线无死角，使用方便[6-7]。图传系统模块与摄像头模块相配合，将摄像头采集的图像信息及时传输反馈到视屏中，作业人员可实时观看作业点情况。多功能拔销器模块将拔销、取碗头、装碗头、装销等功能集于一体，可实现一次性更换绝缘子操作。

3.2 基于图传系统的可视化功能设计

摄像头及图传系统模块要求是：

(1)摄像头体积小，质量较轻，可按工作条件调节拍摄角度，所采集的视频信息，图像清晰，色彩不失真。

(2)图传系统体积较小，质量较轻，采用无线传输模式，传送图像延迟时间低于1s。

(3)摄像头及图传系统在进行带电作业时电磁兼容性能较好。

为了满足以上要求，可视化多功能操作杆摄像头采用Sony高清摄像头，外壳尺寸大小为 32mm×32mm，重量：13g，满足体积小，质量轻的要求。

图传系统采用基于固定点的无线图传技术[8-9]，应用IEEE802.11a协议，在5.8GHz频段进行图像传输,数据传输速率高达54Mbit/s[10-12]。能够实现高清图像在无线网络中传输，延迟时间低于1s。

在进行带电作业时，摄像头及图传系统用锡箔纸包裹，能屏蔽电场，使其电磁兼容性能较好。

根据上述分析，本文设计的可视化操作杆图传系统结构组成包括：图像采集模块、图像处理模块、无线模块、图像控制和接收模块和显示器。设计整个方案是:通过可视化操作杆的摄像头采集视频信息，经过图像处理模块将其转换成数据信息，通过无线传输模块发送给图像控制和接收模块，经过处理后的图像信息反馈到显示屏上，实现可视化功能。可视化功能的总体构架如图3所示。

图3 可视化功能的总体构架图

当作业人员使用操作杆时，只需接通电源，调整摄像头角度，就能在显示屏上清晰的看到作业点情况。这样，作业点离作业人员较远时，作业人员也能准确进行操作，顺利完成作业。解决了作业人员与作业位置较远，视线不佳，易造成操作失误的问题。

3.3 多功能拔销器设计

现阶段带电作业常用的拔销器主要有1型、2型、3型三种，如图4所示，在使用过程中我们发现这三种拔销器存在以下问题。

(1)功能单一，更换绝缘子时需要拔销、取碗头、恢复等工序，目前使用的拔销钳却不能将这几个操作全部完成，需要更换不同功能的拔销钳，费时费力。

(2)前端结构不合理，因为拔销钳的结构、尺寸等方面的因素，造成在使用时操作不方便，其中包括受到结构尺寸影响，容易使得钳头插进空隙，同时碗头叉前端较光滑，且无限制措施，碗头容易从碗头叉中脱落。

(3)拔销钳因为没有专门的恢复弹簧销部分，且拔销钳各结构较不适用与恢复，作业人员习惯于使用操作杆恢复弹簧销，容易造成对操作杆绝缘部分的损伤，存在极大的安全隐患。

图4 带电作业常用的拔销器

基于上述问题，可视化多功能操作杆的拔销器必须满足以下要求：

(1)实现只用一个拔销器就能完成更换绝缘子操作(拔销、取碗头、装碗头、装销)；

(2)作业人员能够使用该工具准确的完成拔销、取碗头、装碗头、装销等操作；

(3)使用该工具后可减少作业时间，提高劳动效率，降低劳动强度。

通过分析，并结合线路相关参数，设计多功能拔销器结构如图5所示。

图5 多功能拔销器结构示意图

(1)多功能拔销器拔销、装销功能实现。

拔销功能的实现主要依靠拔销端扁平矩形结构，由于弹簧销与碗头间隙不超过8mm，因此将拔销端设计成10mm宽的矩形结构，可将绝缘子销子顺利推出。

装销功能的实现主要是通过将拔销器主轴设计成10mm×95mm的矩形结构，而不是圆柱形主轴，使用时可将绝缘子销子顺利推进，从而有效恢复弹簧销。

(2)取、装碗头功能的实现。

如图所示，将拔销器前端设计成叉状，并将叉头设计成钩状，可有效稳定碗头，防止滑出，从而实现取、装碗头功能。

(3)多功能拔销器与操作杆连接采用通用的齿状螺纹连接，固定可靠，使用方便。

最终多功能拔销器可实现拔销、取碗头、装碗头、装销等操作，并且结构合理、通用性强，满足要求。

4 现场应用

2015年4月，国网湖南省电力公司带电作业中心在望培Ⅱ线#002开展了带电更换整串雷击绝缘子作业，并在作业中使用可视化操作杆实施作业，利用可视化多功能操作杆成功完成拔销、取碗头、装碗头、装销等操作，顺利地更换了整串绝缘子修复了线路设备缺陷，保证了电网安全运行。

此外，在作业过程中，记录了同一名作业人员分别使用多功能拔销器与旧拔销器进行更换绝缘子作业的时间，并进行对比，对比结果如表1所示。

表1 新、旧拔销钳功能试验对比记录

注：①作业时间1从绝缘拉板受力，弹簧销可取出计时，到碗头与绝缘子脱离止；②作业时间2从装碗头计时，到弹簧销恢复截止。

由表中数据可看出，使用多功能拔销器后，作业时间远远短于使用其他拔销器，且每次操作都不要更换拔销器，减少了操作次数，提高了工作效率。

图6 使用多功能可视化操作杆现场作业

5 结论

(1)结合工程实际，研制了一种可视化多功能操作杆，可通过使用操作杆较好的发现肉眼难以发现的工作死角区域，实现作业过程中的精确控制。

(2)研制了多功能拔销器，作业人员能够使用该工具准确的完成拔销、取碗头、装碗头、装销等操作，提高了工具利用效率。

(3)在现场使用过程中，操作灵活，使用方便，并可减少作业时间，降低作业人员劳动强度，提高工作效率。

[1] 胡涛，胡毅,等.输电线路带电作业的安全防护[J].高电压技术，2006，30(5)：22-25.

[2] 10kV带电作业绝缘工器具的开发与应用[J].浙江电力，2000，25(4)：25-28.

[3] 柏克寒.输电线路带电作业技术[M].北京：中国电力出版社，1994.

[4] 胡毅.送变电带电作业技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

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[6] 李如虎.带电作业实用力学 [M].中国电力出版社，2011.

[7] GB/T 13398带电作业用空心绝缘管、泡沫填充绝缘管和实心绝缘棒[S].2003.

[8] DL/T878-2004 带电作业绝缘工具试验导则[S].2003.

[9] 葛超.带电作业工具及其预防性试验[J].电力安全技术,2014(16):54-56.

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[12] 陶布曼.JPEG2000图像压缩基础、标准和实践[M].电子工业出版社，2004.

DevelopmentofVisualization&MultifunctionOperatingLever

GUOHao1,MEIWen-jian1,ZHENZhao-hui1,YANGShuang2

(1.State Grid Hunan Electric Power Company Live Working Center,Changsha 410007,China; 2.Hunan Wuling Power Engineering Co.Ltd,Changsha 410000,China)

There are some problems when using the operating lever for live working,for example,the operating posion is far ,the line of sight is not good,inconvenient operation is caused.In addition,different functions pin puller need to be replaced when replacing insulator.To solve the problems,this paper development a visualization operating lever and multifunction pin puller.Dead angle was found from the monitor and the process of operation could be accurate control when operators use the operating lever.Operators can replace insulators by one pin puller for using the control lever.The control lever is easy to use,and it can improve the efficiency and safety levels of live working.

control lever;visual;multifunctional;pin puller;image transmission equipment

1004-289X(2017)02-0014-04

国网湖南省电力公司群众性创新项目(5216AD150008)

TM754

B

2016-01-26

郭昊，男，硕士研究生，助理工程师，主要研究方向输电线路带电检修。