多功能电动高压绝缘操作杆的研制和应用

时间：2024-05-17

魏燕婷李建陈鸿斌黄聿铭

摘要：该研究为解决目前高压操作杆因不同用途不同杆和操作需人工拼接或者伸缩等不便利性，研究一种多功能电动高压绝缘操作杆以满足一杆多用、操作便利为目的，可执行110 kV以下验电、切换接地线转接头，可执行接地等用途，此绝缘杆可无须人力进行伸缩，只需按键控制伸缩或者智能判断杆使用类型，智能自动伸缩至安全合理长度，以此来减轻操作员工作强度和减少携带杆体的数量的种类，避免由于操作员工作长度预估失误出现安全隐患，提升整个工作系统的工作效率及安全。

关键词：多功能;高绝缘;电动绝缘操作杆

中图分类号：TP391 文献标志码：A

1 高压绝缘操作杆使用背景以及该研究的优点

高压绝缘操作杆规范应用在架空输电线路、变电站和电厂维护作业中，验电或接地过程需依据验电等级和实际操作距离的需求，选择多根单杆连接或者使用手动伸缩绝缘杆。在实际维护作业中需携带不同等级、不同用途的高压绝缘操作杆，导致维护作业存在设备多、占空间、难搬运、耗时间、操作员工作强度大及失误率高等不足，该文介绍了一种多功能绝缘操作杆，该操作杆不仅一杆多用，而且操作简单合理等优点。

具有如下优点。

（1）该多功能电动高压绝缘操作杆集成35 kV以下电压等级验电器和接地头。可提高劳动效率，降低工作强度和减少人工需求。

（2）该杆采用高绝缘材质且每节杆体无任何导电连接，保证杆体绝缘安全。

（3）该杆采用下大上小的笋型结构设计。由下至上逐步伸缩，将整体重心调整至下节主杆上，使操作过程中不会因为末端重物导致操作费力情况提高操作稳定性。

（4）该杆在操作过程中可智能识别电压等级（220V/10 kV/35kV）或者接地线使用的用途，智能判断杆体伸缩长度和长度合理性。以避免因在操作过程中电压等级的误判导致杆体长度不符合安全规格的情况。

（5）该杆采用快速连接结构，保证杆体与验电器、接地线的快速安全可靠连接。

2 结构设计和工作原理研究

2.1 结构研究

多功能电动高压绝缘操作杆由绝缘橡胶套、验电等级识别模块、内螺旋绝缘杆、绝缘控制主杆，螺旋伸缩机构以及堵转机构组成，每节杆体独立扭转伸缩，使用单独动力驱动结构设计。每節杆体由电机带动外螺旋转子和上一节内螺旋杆校核旋转伸缩，在上一节杆和此节杆末端设计卡槽堵转结构，如图1所示。

2.2 工作原理研究

多功能电动高压绝缘操作杆由主杆无线通信控制每一节杆体伸缩和读取每一节杆体伸缩长度信息，以及读取末端识别模块识别到的用途信息，显示杆体长度和智能判断伸缩长度以及提示报警长度合理性判断。

控制模块在主杆上，主杆通过无线信号收发信息控制每一节杆的伸缩。当按伸长键时主杆发送第一节的伸长命令，同时接收实时回传的数据，第一节伸至最大长度时发送最长长度命令至主机和发送第二节伸长命令，主机将接收实时回传的伸长数据，以此类推，其余节杆通过相同方式被主杆监控。当按伸缩键时主杆的控制和伸长键类似，当按下暂停键时主杆发送所有节段杆暂停伸缩命令杆体之间无任何金属导电材料，每节杆体供电和控制使用无线连接。每节杆体控制以及长度信息均采用无线通信方式与主杆通信，每节通信不冲突且拥有独立ID编码和控制方式。

2.3 硬件配置

2.3.1 主控制模块、动力模块、末端识别模块

主控模块是整个杆的控制系统，通过无线通信模块控制杆的伸缩动作和杆的长度微调、监控显示杆的长度信息、长度警告、电量监控警示都由其统筹。

动力模块接收主控模块的指令，进行动作并反馈动作后的信息给主控模块。包括堵转时的自我保护及电量监测时低电量保护，同时这些信息也都会反馈到主控模块。

末端识别模块在插入杆上时，自动激活，将模块的电压等级等信息发送给主控模块。

2.3.2 原理图

主杆硬件原理图如图2所示，其中核心控制由SMT的8位单片机完成，检测实时无线模块发送得到的信号、判断控制方案和计算伸缩长度、完成显示以及提示和报警。

2.4 软件配置

2.4.1 软件说明

当识别模块接触到特定识别码时，识别模块将主动向主控制模块发送相关信息，由主控制模块向从控制模块发送伸缩的信息，然后从控制模块控制电机伸缩到相应的长度。按向上的按钮，主控制模块实时的向从控制模块发送伸长的指令，直到行程最长点;按向下的按钮，主控制模块实时的向从控制模块发送缩短的指令，直到行程最短点。

2.4.2 软件流程图

该主要软件部分如图3所示，这是主杆核心软件流程图：实时控制接收各节杆体的无线传输数据和发送控制命令。