一种变电设备查验器的研制与应用

时间：2024-05-17

邱佳盛　陈伟杰　　张凌楠（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东　潮州　　521000）

一种变电设备查验器的研制与应用

邱佳盛陈伟杰张凌楠
（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东潮州521000）

摘要：检查设备外观，获取设备运行参数，是变电运行工作中一项最常见的任务。但由于设备本身体积庞大，加之安装在较高处，通常较难轻易和准确地获得上述数据，本文讨论了一种变电设备查验器的实现方式，旨在为变电运行人员提供一个便捷的工具，提升完成工作的效率。

关键词：变电运行；设备观察；巡视

0. 概述

变电运行工作中，巡视是日常工作的重要组成部分。其主要工作方法是检查设备外观，获取设备的运行参数，致力于发现设备运行中存在的隐患，将设备故障消灭在萌芽状态，尽可能地降低设备故障的出现。近年来，随着我国经济的电力事业的高速发展，变电站内的设备也日益增加，变电运行设备的巡视工作也越来越受到电力从业人员的关注。如何在有限的时间内，将设备巡视质量最大化，成为值得我们研究和思考的问题。一般来说，要提升设备巡视工作的完成质量，除了增派有经验的工作人员、缩短巡视周期以增加巡视次数外，还有一个重要的措施，那就是改进巡视所使用的各种辅助工具，尽量打破客观因素对巡视工作的限制，减轻运行人员的工作负担。

1. 目的和意义

前文提到，检查设备外观，获取设备的运行参数，是巡视工作的目的之一，但受限于设备本身体积及安装高度，运行人员通常较难直接从地面获取相关的数据。如断路器瓷瓶顶端情况、刀闸关节处的磨损情况等等，特别是对于使用气体绝缘的设备来说，其压力值是反映设备运行状态的一个重要参数，因此，变电运行中每月都会开展一项记录断路器、电流互感器等设备压力值的工作。但由于相关的表计通常安装在较高位置，需要借助望远镜或高倍变焦相机来完成工作。它们的主要弊端是由于采用仰视视角，读取数据误差较大。其中，望远镜由于每次读取都需要调节望远镜，还存在耗时较长，对人员有使用望远镜的技能要求等方面的不足；而使用高倍变焦相机也存在操作时间过长的问题，因为每次照相后，均需放大拍摄到的图片，再获取表计的读数，这两种方法效率均较低，且工作量偏大。

出于改善以上现状的考虑，我们提出设计一款便携式近距离设备状态查验器（以下简称“查验器”）的想法。其中，便携式是指该查验器的体积要小巧，便于携带，由于查验器将应用于日常巡视中，如若设备体积或重量过大，会给运行人员造成额外的负担，则与设计初衷相悖；近距离是指查验器必须具备近距离，甚至直接与高压带电设备接触而不受影响的能力，由于所观察设备通常带有高电压，其周围环境必定存在高电场，故才需要设备来代替人员进行观察。设备状态查验是指该装置能够准确地将高处的设备状态（如设备的压力值、设备外观、设备本体上因高度原因导致的无法直接观察的点）如实地反应给地面的观察人员，且应具备操作方法简单便捷的特点。

图1连接固件设计图

2. 设计思路

基于实现上述的目标，我们对查验器提出一个初步的设想：借助现有的绝缘杆平台，在其顶端安装一个用于拍摄记录的设备，该设备除了具备能够清晰记录图像的功能之外，还应能实现远程控制拍摄的角度和方向，远程控制的方式则可以通过借助蓝牙技术或wifi传输技术来实现。同时，我们也提出了两种能够实现拍摄设备与绝缘杆连接的方式，一种方式是直接用卡扣捆绑或用胶水粘贴的形式，另一种方式是设计和制作专用的连接固件。经过讨论和分析对比，相对于直接捆绑或粘贴，开发连接固件具有安装简单、可重复使用、不降低绝缘杆的有效绝缘距离等优势，故将其确定为最终的实现方案。

图2

3. 可行性简析

我们从设想中组成查验器的各个部分来进行可行性探讨。首先是绝缘杆，现在有绝缘杆已经过多年使用验证，其绝缘水平足够满足查验器的要求；接着是专用连接固件，连接固件必须适配绝缘杆的接头，其结构应尽量简单，便于加工，就目前的普遍的金属加工工艺而言，只要能够设计出合理的结构，连接固件不难加工出来；最后是云台和拍摄设备，此部分设备需要精密的电子设计和加工工艺，对于业余人员来说，要独立开发非常困难，且市面上已有成熟产品可供选择，故该部分设备也可直接选用，综上所述，查验器的初步设想，就目前的技术水平来说，是能够顺利实现的。

4. 查验器各项技术指标

研制成功的查验器各部分主要技术指标如下：

（1）500kV绝缘杆

查验器所采用的绝缘杆是美国HASTINGS产的HV-225型号绝缘杆，该杆采用高强度玻璃纤维制造，伸展长度为7.80m，由6个小节组成，长度可根据使用需求伸缩调节，出厂时通过每30cm测试电压100kV/5min的测试，具有良好的绝缘性能。其杆顶端装设有高强度铝合金万用接头，可牢固连接各种功能的金属工具头，使用扩展性强。

（2）连接固件

该自主开发的连接固件主要用于绝缘杆与云台之间的连接，其在提供紧固作用的同时，必须满足不降低绝缘杆的绝缘能力的要求。总体设计图如图1所示。

连接固件总长共61mm，材质是不锈钢，主要由4个部分组成（图中从左下到右上），分别是：

①长为6mm、规格为UNC1/4-20的螺纹，主要用于固件与云台的连接，采用通用三脚架的螺纹规格，支持各种主流型号的相机，提升了固件的兼容性。

②直径为32mm，高15mm的圆柱形支撑体，主要用于支撑云台和相机，起连接螺纹和托盘的作用。

③由长32mm，宽25mm，高5mm的长方体和直径为32mm，高度为5mm的水平圆柱形作布尔和运算得到的托盘，其上开有U型槽，槽宽为10mm。

④水平均匀分布在托盘上的卡齿3个，由直径为32mm的圆和直径为21mm的圆与半径拉伸组成，高度为2mm，每个齿的弧度为15°，齿与齿之间的角度为105°，为保证固件连接后能组合成垂直角度，第一个齿的底面棱（图上红线标出位置）与中轴线重合。

（3）Motrr公司产Galileo云台

Motrr公司生产的Galileo云台，可通过蓝牙进行远程控制，进行水平360°，垂直360°旋转（由于底座的影响，有效工作的垂直角度约为280°）。底座设计有标准1/4英寸接口，可方便地与普通三角架等连接。

（4）Gopro公司产Hero4Black相机

Hero4Black相机具有体积小、防抖动、拍摄功能强大等特点，可录制高达4K分辨率、30桢每秒的高清视频，单张相片也可达12MP，且可通过WiFi将画面实时传输到移动终端上，且相机良好的防抖功能，使得其即使在绝缘杆的顶端，也得保证拍摄的质量。