馬 軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

一種輸電線路次檔距測(cè)量裝置的研制

馬 軍

(國網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050)

分析了采用傳統(tǒng)測(cè)繩測(cè)量輸電線路導(dǎo)線次檔距存在的問題，為解決其工作效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)大及人工成本高等問題，研制了一種自動(dòng)數(shù)顯測(cè)量次檔距的裝置，并介紹了該裝置的組成模塊、工作原理及應(yīng)用效果，為線路施工及運(yùn)檢提供了一種安全、便捷、智能的新工具。

輸電線路；次檔距；測(cè)量裝置；自動(dòng)數(shù)顯

0 引言

間隔棒是安裝在架空輸電線路分裂導(dǎo)線上的重要金具，其作用是限制子導(dǎo)線之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)且保持分裂導(dǎo)線的幾何形狀，防止子導(dǎo)線發(fā)生鞭擊、扭絞而磨損。相鄰2只間隔棒的安裝距離稱之為次檔距。目前，新建輸電線路工程施工安裝、驗(yàn)收或運(yùn)行線路檢修更換間隔棒時(shí)，對(duì)于次檔距的測(cè)量仍采用同一相導(dǎo)線上2人(一前一后)拉測(cè)繩丈量的傳統(tǒng)方法。此方法存在耗費(fèi)人力多、測(cè)量誤差大、測(cè)繩易磨損、工作效率低等缺點(diǎn)，而且在跨越電力線的情況下還容易造成人員觸電事故(測(cè)繩繩圈控制不好)。因此，急需研制一種能夠自動(dòng)數(shù)顯距離、輕便快速、精確連續(xù)地在超、特高壓輸電線路上測(cè)量次檔距的新型工具，以消除使用測(cè)繩的弊端。

1 輸電線路次檔距測(cè)量裝置研制

1.1 研制內(nèi)容

(1)?研究測(cè)量方式。擬將測(cè)量裝置懸掛在導(dǎo)線上行走，即可準(zhǔn)確地測(cè)得距離。

(2)?研制測(cè)量控制系統(tǒng)，并使其具備以下功能。

①?可輸入正確次檔距數(shù)值，并存儲(chǔ)實(shí)測(cè)次檔距數(shù)值。

②?具有開始計(jì)數(shù)、到位報(bào)警和數(shù)顯功能，能夠隨時(shí)查看已通過的距離。

(3)?研制測(cè)量行進(jìn)器。該行進(jìn)器應(yīng)適用于超、特高壓不同導(dǎo)線和不同間隔棒型式，并具備輕巧、便于使用的特點(diǎn)。

1.2 測(cè)量裝置的工作原理

測(cè)量裝置的工作原理為：通過測(cè)距盤的滾動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，微處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)脈沖和實(shí)際距離的數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算測(cè)距盤移動(dòng)距離。研制該裝置的技術(shù)要點(diǎn)是使其具有高壓保護(hù)、抗強(qiáng)電磁干擾、信號(hào)分析與特征值提取功能以及精巧良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

具體的距離測(cè)量方法為：在固定的距離內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，計(jì)算得出實(shí)際距離。假定脈沖發(fā)生器單位長(zhǎng)度輸出p個(gè)脈沖，所計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù)為m，就可算出實(shí)際距離L=m/p。

1.3 測(cè)量裝置的組成

1.3.1 ??測(cè)量行進(jìn)器

測(cè)量行進(jìn)器主要由大小2個(gè)絕緣滑輪組成(測(cè)距盤安裝在大滑輪內(nèi)，與大滑輪同軸)，其中小滑輪帶彈簧。測(cè)量時(shí)，先扳開小滑輪，再把導(dǎo)線卡在大小滑輪輪槽內(nèi)，測(cè)量行進(jìn)器行走即可進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量裝置外形及室內(nèi)模擬測(cè)量如圖1所示。

圖1 測(cè)距裝置外形及室內(nèi)模擬測(cè)量

1.3.2 ??測(cè)控系統(tǒng)

測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語言編程，開發(fā)環(huán)境為Keil51-8.08。軟件采用各功能模塊結(jié)構(gòu)化編程，便于日后升級(jí)和維護(hù)。測(cè)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 測(cè)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

(1)?微處理器(CPU)采用C8051F340單片機(jī)。該單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理速度快、程序存儲(chǔ)空間大、自帶RAM充足、I/O口的資源較為豐富。其技術(shù)指標(biāo)完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，具體技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 微處理器單元接口電路參數(shù)

(2)?系統(tǒng)初始化模塊。該模塊的功能是完成單片機(jī)的初始化配置(定時(shí)器、波特率、中斷、I/O口設(shè)置、系統(tǒng)時(shí)鐘)、硬件初始狀態(tài)、外圍芯片的初始配置。

(3)?鍵盤模塊。該模塊的功能是完成外部按鍵的操作功能，鍵盤用于設(shè)定到位距離、數(shù)據(jù)清零等功能。鍵盤讀取采用端口掃描的方式。

(4)?液晶顯示模塊。該模塊的功能是實(shí)時(shí)顯示行進(jìn)距離以及參數(shù)設(shè)置等信息。

(5)?脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量模塊。該模塊的功能是當(dāng)脈沖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，檢測(cè)脈沖信號(hào)并且根據(jù)脈沖信號(hào)的數(shù)量計(jì)算出行進(jìn)距離。

(6)?系統(tǒng)容錯(cuò)模塊。該模塊的功能是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常(如用戶的誤操作)時(shí)的相關(guān)處理。

1.3.3 ??測(cè)控電路

測(cè)控電路包括信號(hào)整形放大電路、抗干擾保護(hù)電路、脈沖計(jì)數(shù)電路、鍵盤接口電路、顯示單元電路。

(1)?脈沖信號(hào)整形放大電路。測(cè)距盤將距離轉(zhuǎn)化成電脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過LM324集成運(yùn)放整形驅(qū)動(dòng)，送到單片機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，從而測(cè)出測(cè)距盤轉(zhuǎn)動(dòng)的距離。

(2)?抗干擾保護(hù)電路。由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境中各種干擾源較多，為提高系統(tǒng)的可靠性，對(duì)所有信號(hào)采用隔離方式傳輸。在硬件線路設(shè)計(jì)中所用到的芯片和元件盡量采用貼片元件。為防止程序運(yùn)行受到干擾造成死機(jī)，在硬件線路中采用看門狗電路。同時(shí)，為了防止信號(hào)傳輸中受到干擾，在用于信號(hào)傳輸?shù)膶?dǎo)線中增加磁珠，在信號(hào)輸入端并接瞬態(tài)二極管防止尖脈沖對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

(3)?其他外圍電路不一一介紹。

2 輸電線路次檔距測(cè)量裝置的技術(shù)指標(biāo)

研制的輸電線路次檔距測(cè)量裝置具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)?不停電在線檢測(cè)；

(2)?無源檢測(cè)、無源LCD顯示；

(3)?功能全，操作簡(jiǎn)單；

(4)?可預(yù)先設(shè)定工作模式；

(5)?到位語音提示；

(6)?可人工設(shè)定到位距離；

(7)?可適用于超、特高壓不同導(dǎo)線、間隔棒型式，并具有輕巧、便于使用等特點(diǎn)。

裝置技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 測(cè)量裝置技術(shù)指標(biāo)

3 輸電線路次檔距測(cè)量裝置功能設(shè)置

3.1 工作狀態(tài)設(shè)置

(1)?關(guān)機(jī)狀態(tài)：4位LED完全熄滅。

(2)?省電狀態(tài)：右下角有亮點(diǎn)。按任意鍵一次，進(jìn)入顯示狀態(tài)。

(3)?顯示狀態(tài)：有數(shù)字顯示，但沒有數(shù)字閃動(dòng)。顯示狀態(tài)下顯示裝置在導(dǎo)線上的移動(dòng)距離(開機(jī)時(shí)和設(shè)置完成時(shí)除外)，距離單位為m。在該狀態(tài)下按壓右鍵清除顯示的移動(dòng)距離，重新計(jì)數(shù)。

(4)?設(shè)置狀態(tài)：有數(shù)字顯示，且有數(shù)字閃動(dòng)。

3.2 提示距離設(shè)置

當(dāng)裝置在導(dǎo)線上移動(dòng)的距離達(dá)到提示距離時(shí)，蜂鳴器鳴響3聲。在顯示狀態(tài)下，按壓左鍵1次(按下、松開)，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。LED第1位閃爍，重復(fù)按壓右鍵，第1位循環(huán)加1，直至達(dá)到第1位的設(shè)置數(shù)字。繼續(xù)按壓左鍵1次，LED第2位閃爍，重復(fù)按壓右鍵，第2位循環(huán)加1，直至達(dá)到第2位的設(shè)置數(shù)字。重復(fù)操作直至完成4位數(shù)設(shè)置。當(dāng)設(shè)置好第4位時(shí)，按壓左鍵退出提示距離設(shè)置，設(shè)置完成。提示距離設(shè)置完成后自動(dòng)存儲(chǔ)，且具有掉電保持特性。設(shè)置后裝置進(jìn)入省電狀態(tài)，提示距離不被更改。每次開機(jī)時(shí)顯示提示距離。

3.3 計(jì)數(shù)修正參數(shù)設(shè)置

設(shè)置裝置移動(dòng)距離和計(jì)數(shù)的關(guān)系。如計(jì)數(shù)為508，設(shè)置移動(dòng)距離為1?m，計(jì)數(shù)修正參數(shù)設(shè)置為508。在顯示狀態(tài)下，同時(shí)按壓左鍵和右鍵1次，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。4位數(shù)設(shè)置步驟同提示距離設(shè)置。當(dāng)設(shè)置好第4位時(shí)，按壓左鍵退出計(jì)數(shù)修正參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完成。計(jì)數(shù)修正參數(shù)設(shè)置完自動(dòng)存儲(chǔ)，且具有掉電保持特性。

4 輸電線路次檔距測(cè)量裝置實(shí)際應(yīng)用

2014年12月，將輸電線路次檔距測(cè)量裝置應(yīng)用于某±800?kV和330?kV線路上，實(shí)際應(yīng)用表明其測(cè)試過程簡(jiǎn)單方便，結(jié)果準(zhǔn)確，使用效果良好。

任意選取檔距為224?m的某檔，先后用測(cè)繩和輸電線路次檔距測(cè)量裝置分別實(shí)測(cè)導(dǎo)線次檔距，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)次檔距測(cè)量裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)?徹底排除了跨越電力線的情況下，使用測(cè)繩易造成人身觸電事故的安全隱患；

(2)?減少次檔距測(cè)量作業(yè)人數(shù)；

(3)?進(jìn)一步提高測(cè)量精度；

(4)?提高作業(yè)效率。

測(cè)試結(jié)果對(duì)比情況詳如表3所示。由表3可見該裝置測(cè)量誤差值明顯小于測(cè)繩。

表3 測(cè)繩、測(cè)量裝置實(shí)測(cè)值與誤差值統(tǒng)計(jì) m

5 結(jié)束語

(1)?輸電線路次檔距測(cè)量裝置可長(zhǎng)期重復(fù)使用，操作便捷，只需1名作業(yè)人員即可完成次檔距測(cè)量，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和人工成本，加之裝置價(jià)格低、性能可靠，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(2)?在跨越電力線的情況下，使用次檔距測(cè)量裝置徹底杜絕了使用測(cè)繩可能發(fā)生的人員觸電事故，確保了作業(yè)安全。

(3)?裝置能夠自動(dòng)數(shù)顯安裝距離、到位前語音提示，測(cè)量精度較高，可有效避免用測(cè)繩測(cè)量次檔距導(dǎo)致間隔棒安裝距離超差引起的子導(dǎo)線鞭擊磨損或?qū)Ь€舞動(dòng)、微風(fēng)振動(dòng)等不良后果。

(4)?裝置通過間隔棒時(shí)大小滑輪間距自然張大，通過后在彈簧力作用下2滑輪自動(dòng)收緊再次卡緊導(dǎo)線，因此裝置通過間隔棒時(shí)無需拆裝，可直接通過。在大檔距檔測(cè)量時(shí)，當(dāng)臨近桿塔時(shí)測(cè)量裝置會(huì)因“爬坡”或“下坡”而處于傾斜狀態(tài)，但由于小滑輪彈簧力的持續(xù)作用，裝置不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，從而保證了測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

(5)?不論是新建工程施工安裝、驗(yàn)收，還是運(yùn)行線路停電或帶電檢修，測(cè)量次檔距的工作頻次均很高，本裝置可成為測(cè)繩的優(yōu)秀升級(jí)替代品，具有實(shí)用推廣價(jià)值。

1?孫德新，成國苗．考慮高差影響的次檔距線長(zhǎng)積分法[J].??電力建設(shè)，2009，30(11)：39-41.

2016-10-20。

馬??軍(1977—)，男，高級(jí)工程師，主要從事超、特高壓輸電線路運(yùn)檢與帶電作業(yè)技術(shù)工作，email：majunwuwei@126.com。