一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置及方法与流程

1.本发明涉及输电线路检测技术领域，特别是一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置及检测方法。


背景技术：

2.带电检测线路的劣化绝缘子已成为国内外电力部门十分关注的问题之一，目前，输电线路绝缘子劣化检测只要有以下几种方法：1)直接观测法，存在地面观测不可靠，登塔也很难看到裂纹缺陷；2)火花叉检测法，简单直观，在绝缘子片数少适合，但对500kv及以上受背景电晕影响检测效果，单片检测劳动强度高，工作量大；3)紫外成像法，需要在夜间、正温度环境下操作，检测的结果容易受到观测角影响，设备昂贵；4)红外成像法，易受阳光、潮气、环境温度及一些引起绝缘子表面温度变化因素影响；5)超声波法，存在耦合、衰减及超声换能器性能局限，远距离遥测未突破，不适合现场检测；6)憎水性检测方法，该方法仅停留在实验阶段，缺乏复杂情况下绝缘子表面分析测试；7)泄漏电流观测法，绝缘子沿面泄漏电流与有效污秽度及憎水性有关，局限性比较大；8)分布电压检测法，需单片绝缘子接触钢脚感帽，劳动强度高，工作量大； 9)电场分布法，电场法成本低廉，直接观测，操作简单，检测的效率比较高。
3.这些检测方法主要采用绝缘操作杆进行，但500kv绝缘子串长片数多，常规火花叉、分布电场、分布电压检测需配合操作杆进行，而且常规绝缘伸缩杆伸长后扰度大、重量重、操作难度大、作业人员体力消耗大、在杆塔上操作伸展空间有限等问题。其次是采用辅助检测装置，减轻检测操作强度，但安装调试时间较长，工器具较多，不适合500kv输电线路地形复杂地区。最后是绝缘子检测机器人，现国内外均有相关研究，湖南特高压绝缘子检测机器人采用电压接触测量方式进行绝缘子检测，需单片接触测量；山东鲁能采用双联绝缘子串检测，仅限双联绝缘子串检测；武汉科迪奥电力科技有限公司设计了一款抱臂式电场检测机器人，采用单片单片爬行方式进行绝缘子检测等。由此可见，使用机器人检测普遍具有成本较高，应用局限大，检测效率低等问题。


技术实现要素：

4.本发明需要解决的技术问题是提供一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置及方法，可适用于多种绝缘子串型结构，提高检测效率。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
6.一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，包括通过两侧的丝杆连接机构连接、用于包住绝缘子串的上导向机构和下导向机构，上导向机构上设置有于采集电场强度的电场检测机构，位于电场检测机构左右两侧的上导向机构上分别通过左右两个安装板设置有用于在输电线路瓷质绝缘子结构上进行轴向运行的柔型履带机构；所述下导向机构上设置有用于控制检测装置对绝缘子串进行检测的控制机构，控制机构与电场检测机构电连接。
7.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，所述电场检测机构包括用于对绝缘子发出触发信号的光电传感器和用于检测电场强度的电场传感器，电场传感器的输出端通过屏蔽线连接控制机构的输入端，控制机构的输出端通过屏蔽线连接光电传感器的输入端。
8.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，所述柔型履带机构包括设置在两个安装板端部上端的一组主动轮组件和四组辅助轮组件，其中三组辅助轮组件,匀布在安装板中部下方，另一组辅助轮组件设置在安装板的另一端、并与主动轮组件在同一水平面，主动轮组件和辅助轮组件上套设有履带；所述安装板的侧端设置有用于驱动主动轮组件转动的直流电机，直流电机的输入端连接控制机构的输出端。
9.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，位于底部的三个辅助轮组件分别通过上下的腰圆孔设置在安装板上，位于端部的辅助轮组件通过左右的腰圆孔设置在安装板上，连接辅助轮的转轴穿设在左右相对的腰圆孔内，转轴的两端分别连接有销轴，销轴上套设有固定在安装板上的安装圆孔，销轴上设置有三个用于对销轴进行限位的轴卡，转轴的轴心位于相邻两个轴卡之间，另外两个相邻的两个轴卡之间设置有用于支撑的弹簧。
10.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，所述上导向机构上开设有用于安装电场检测机构的电场检测机构安装位和用于安装柔性履带机构的柔性履带安装位。
11.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，所述上导向机构和下导向机构的边沿均设置有用于保证在绝缘子串弧垂时平稳导向的翻边，上导向机构和下导向机构的中部均设置有用于保证强度的加强筋。
12.上述一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，所述控制机构包括用于提供电源的锂电池、用于数据处理与控制的数据处理模块和用于与后台进行通信的蓝牙模块，锂电池的输出端连接数据处理模块的电源输入端，数据处理模块的输入端连接电场传感器的输出端，数据处理模块的输出端分别连接光电传感器和直流电机的输入端，数据处理模块的通讯端连接蓝牙模块，蓝牙模块与后台进行蓝牙通讯。
13.一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测方法，所述检测方法基于一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置来实现，具体包括以下步骤：
14.a.保证检测装置锂电池电量充足、检查各部件是否完好；
15.b.通过检测人员随身携带检测装置或者塔下人员将检测装置传递到横担处；
16.c.打开检测装置的下导向机构，通过丝杆连接机构连接上导向结构和下导向机构，保证检测装置贴合输电线路绝缘子串；
17.d.连接控制机构与电场检测机构的电源线和信号线，并进行检测装置开机；
18.e.通过后台软件控制检测装置沿绝缘子串轴向运行，检测装置自动测量绝缘子电场强度，直至整串绝缘子检测完成时停止检测装置，后台软件查看绝缘子串电场曲线，通过电场曲线判断是否存在绝缘子劣化情况；
19.f.查看完毕后，检测装置返回，返回过程中再次进行检测；
20.g.检测专治返回至横担处，检测装置停机，将检测装置取下后清场，下塔，完成输电线路绝缘子检测作业。
21.由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
22.本发明基于柔性履带爬行机构，携带电场传感器，采用可开合半圆式组装结构，沿绝缘子串轴向进行绝缘子电场检测，通过后台电场强度判断绝缘子劣化情况，可适应于多种绝缘子串型结构，提高了检测效率。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明所述的电场检测机构的原理图；
25.图3为本发明所述的柔性履带机构的结构示意图；
26.图4为本本发明所述的辅助轮组件的结构示意图；
27.图5为本本发明所述的上导向机构的结构示意图；
28.其中：1.电场检测机构、2.柔型履带机构、21.安装板、22.主动轮组件、23. 直流电机、24.辅助轮组件、241.销轴、242.弹簧、243.轴卡、244.轴心、245.安装圆孔、246.腰圆孔、25.履带、3.上导向机构、31.电场检测机构安装位、32.光电传感器检测孔、33.柔性履带安装位、34.翻边、4.丝杆连接机构、5.下导向机构、6.控制机构。
具体实施方式
29.下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
30.一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置，其结构如图1所示，包括电场检测机构1、柔性履带机构2、上导向机构3、下导向机构5和控制机构6。上导向机构3和下导向机构5通过两侧的丝杆连接结构4连接，电场检测机构1 设置在上导向机构3上，用来采集电场强度，柔性履带机构2设置在电场检测机构1两侧的上导向机构3上，用来在输电线路瓷质绝缘子结构上进行轴向运行，控制机构6设置在下导向机构5上，用来控制检测装置对绝缘子串进行检测，控制机构6与电场检测机构1电连接。
31.电场监测装置1包括光电传感器和电场传感器，光电传感器用来对绝缘子发出触发信号，电场传感器用来检测电场强度，电场传感器的输出端通过屏蔽线连接控制机构6的输入端，控制机构的输出端通过屏蔽线连接光电传感器的输入端。电场传感器采用mems电场传感器，非接触式检测单片绝缘子钢脚钢帽之间的空间电场，mems传感器采用硅材料制造，其基于的原理是，一个弹簧，以及固定在该弹簧上用于测量微米量级移动的微型网格状硅结构。当硅结构处于一个电场中时，在硅晶上会产生一定的作用力，使弹簧发生轻微的延展或压缩。
32.电场检测机构的原理图如图2所示，一个质量块(m)悬置于一个弹性元件 (刚性k)上，而弹性元件固定于一个导电的固定框架上。当置于电场(e)中时，静电感应会在质量块上产生一个作用力(fes)。质量块在这个作用力下会产生一定的位移(δx)，再利用光学原理对位移进行测量。
33.光电传感器采用成品部件，提供5
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16mm检测触发范围，保证机器人系统沿绝缘子轴向移动时对每片绝缘子最外围伞裙进行触发，并给后台数据处理模块一个开关量，电场传感器记录此时电场强度。
34.柔性履带机构2通过左右两侧的安装板21设置在上导向机构3上，其结构示意图如图3
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4所示，包括主动轮组件22、辅助轮组件24、直流电机23和履带 25。主动轮组件22设置
在安装板21的端部上端，辅助轮组件24设置为4组，其中三组辅助轮组件分别匀布在安装板中部的下方，另外一组辅助轮组件设置在安装板的另一面，并与主动轮组件22在同一水平面上，履带25套设在主动轮组件和辅助轮组件上。
35.上导向机构3左右两侧安装板21与上导向机构是一体化的，采用abs材质，起安装支撑作用。其中一侧的安装板21上设置有直流电机23，直流电机与主动轮组件连接，用来驱动主动轮组件转动，直流电机的输入端连接控制机构6 的输出端。
36.底部的三个辅助轮组件分别通过上下的腰圆孔246设置在安装板21上，底部三组辅助轮组件24可通过上下的腰圆孔上下移动，端部的辅助轮组件通过左右的腰圆孔246设置在安装板上，端部的辅助轮组件可以通过左右的腰圆孔进行左右移动，连接辅助轮的转轴穿设在左右相对的腰圆孔内，转轴的两端分别连接有销轴241，销轴241上套设有安装圆孔245，安装圆孔固定在安装板21 上，销轴241可以在安装圆孔内前后移动，销轴241上设置有三个轴卡243，用来对销轴进行限位，保证销轴能够在腰圆孔内调节，转轴的轴心244位于相邻的两个轴卡之间，另外两个相邻的轴卡之间设置有弹簧，起到支撑的作用。
37.当底部的单个或整体的辅助轮组件在受压时相向调节，为保证整体履带的张紧力，端部的辅助轮组件进行相向的活动补偿，这样就能够保证在输电线路瓷质绝缘子结构上进行轴向运行，同时能对输电线路不同厂家不同规格型号不同盘径绝缘子起到适用性运行检测效果。
38.上导向机构采用abs工程塑料材质，设计成半圆带边沿样式，可与下导向机构5通过丝杆连接机构4连接，组成可根据输电线路瓷质绝缘子盘径大小来调节装置连接范围，达到可让左右柔性机构左右接触点平稳提供动力输出，且与绝缘子盘径保持合理沿轴向运行活动范围及耐张串存在弧垂角度通过适应范围。
39.上导向机构3的结构示意图如图5所示，上导向机构3开设有电场检测机构安装位31和柔性履带安装位33，电场检测机构安装位31用来安装电场检测机构，柔性履带安装位33用来安装柔性履带机构，电场检测机构安装位31的中心为光电传感器检测孔32，光电传感器通过光电传感器检测孔32发出触发信号。
40.上导向机构3和下导向机构5的边沿均设置有翻边34，用来保证在绝缘子串弧垂时能够平稳导向，上导向机构和下导向机构的中部均设置有加强筋，用来保证强度。
41.控制机构6包括锂电池、数据处理模块和蓝牙模块，锂电池用来给检测装置提供电源，数据处理模块用来数据处理与控制，蓝牙模块用来与后台进行蓝牙通信，锂电池的输出端连接数据处理模块的电源输入端，数据处理模块的输入端连接电场传感器的输出端，数据处理模块的输出端分别连接光电传感器和直流电机的输入端，数据处理模块的通讯端连接蓝牙模块，蓝牙模块与后台进行蓝牙通讯。
42.一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测方法，是采用一种柔性履带式输电线路绝缘子劣化检测装置来实现，具体包括以下步骤：
43.a.在输电线路检修之前，保证检测装置的锂电池的电量充足，检查各部件是否完好；
44.b.通过检测人员随身携带检测装置或者塔下人员将检测装置传递到横担处；
45.c.打开检测装置的下导向机构，通过丝杆连接机构连接上导向结构和下导向机构，保证检测装置贴合输电线路绝缘子串；
46.d.连接控制机构与电场检测机构的电源线和信号线，并进行检测装置开机；
47.e.通过后台软件控制检测装置沿绝缘子串轴向运行，在检测装置运行的过程中，自动测量每片绝缘子电场强度，并在后台软件上显示绝缘子电场曲线；直至整串绝缘子检测完成时停止检测装置，后台软件查看绝缘子串电场曲线，通过电场曲线判断是否存在绝缘子劣化情况；
48.f.绝缘子电场曲线查看完毕后，检测装置返回，在返回过程中再次进行绝缘子电场曲线检测，通过返回电场曲线检测进一步验证是否有劣化绝缘子情况以及存在劣化情况再次确认；
49.g.检测专治返回至横担处，检测装置停机，将检测装置取下后清场，下塔，完成输电线路绝缘子检测作业。