馮志斌 蘇乃波 溫超洪 羅陽(yáng)

摘要：巡視維護(hù)作為變電運(yùn)行工作的重要一環(huán)，直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)結(jié)合近年來(lái)鳥(niǎo)類(lèi)的繁衍活動(dòng)對(duì)變電設(shè)備安全運(yùn)行造成的威脅，以及當(dāng)前變電站設(shè)備的特點(diǎn)，明確了鳥(niǎo)巢清理裝置設(shè)計(jì)的必要性，分析如何有效設(shè)計(jì)鳥(niǎo)巢清理裝置系統(tǒng)，并應(yīng)用于變電運(yùn)行維護(hù)的帶電清理鳥(niǎo)巢工作中。

關(guān)鍵詞：變電站;鳥(niǎo)巢清理裝置;機(jī)械結(jié)構(gòu)

0? ? 引言

隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)針對(duì)輸電線(xiàn)路清障裝置的研究力度越來(lái)越大，雖然處于初級(jí)階段，但已經(jīng)取得了一定成績(jī)。而作為電網(wǎng)安全運(yùn)行中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的變電站，大多建在遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)或高山之上，周?chē)鷳B(tài)環(huán)境較好，各種鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)頻繁，對(duì)變電站設(shè)備的安全運(yùn)行造成了很大威脅。例如大型鳥(niǎo)類(lèi)春季在變電站設(shè)備構(gòu)架、隔離開(kāi)關(guān)、變壓器等設(shè)備上筑巢，導(dǎo)致樹(shù)枝雜草等掉落，容易造成運(yùn)行設(shè)備短路跳閘。且現(xiàn)在變電站多是無(wú)人值班，巡維人員對(duì)變電站的巡視有一定的周期，這就給鳥(niǎo)類(lèi)筑巢活動(dòng)留下了充足的時(shí)間，部分鳥(niǎo)巢被發(fā)現(xiàn)時(shí)，已經(jīng)比較完整和牢固，因此需要研發(fā)一種高效的變電站鳥(niǎo)巢帶電清理裝置，能夠方便有效地及時(shí)清除鳥(niǎo)巢，消除隱患。

1? ? 鳥(niǎo)巢清理裝置的作用

近年來(lái)，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷建設(shè)和生態(tài)環(huán)境的不斷改善，電網(wǎng)鳥(niǎo)害事故呈上升趨勢(shì)。通常電網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)上存在較多的鳥(niǎo)類(lèi)巢穴，而且鳥(niǎo)類(lèi)巢穴常常由樹(shù)枝雜草筑成，遇到風(fēng)雨天氣容易造成設(shè)備短路跳閘，嚴(yán)重威脅變電站設(shè)備和整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為了防止電網(wǎng)鳥(niǎo)害事故，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，有必要采取適當(dāng)措施清除鳥(niǎo)巢。因此，研究如何快速有效去除鳥(niǎo)巢的裝置，意義重大。

變電站現(xiàn)有可以帶電清除鳥(niǎo)巢的工具只有絕緣桿，但局限于絕緣桿的重量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用絕緣桿清除鳥(niǎo)巢非常吃力，效率低，效果不好，因此，拓展新思路解決鳥(niǎo)害問(wèn)題已是當(dāng)務(wù)之急。為此，我們從實(shí)際生產(chǎn)工作中遇到的問(wèn)題著手，總結(jié)鳥(niǎo)巢類(lèi)型及特點(diǎn)，對(duì)巡維中心及所屬變電站發(fā)現(xiàn)的鳥(niǎo)巢進(jìn)行分析，在傳統(tǒng)清除鳥(niǎo)巢工具的使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研制出一套無(wú)線(xiàn)控制的電動(dòng)清除鳥(niǎo)巢裝置。

2? ? 鳥(niǎo)巢清理裝置系統(tǒng)

本項(xiàng)目設(shè)備是根據(jù)鳥(niǎo)類(lèi)在變電站設(shè)備上的筑巢習(xí)慣實(shí)際情況而研發(fā)的一種電動(dòng)鳥(niǎo)巢清理裝置，本裝置主要融合了無(wú)線(xiàn)操控技術(shù)、圖像遠(yuǎn)程可視化技術(shù)、清理機(jī)構(gòu)萬(wàn)向調(diào)節(jié)技術(shù)、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)技術(shù)、安全隔離絕緣技術(shù)等。整個(gè)系統(tǒng)裝置主要由無(wú)線(xiàn)操控單元、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、萬(wàn)向調(diào)節(jié)單元、電動(dòng)機(jī)工控系統(tǒng)、電源儲(chǔ)能模塊、鳥(niǎo)巢清除抓手、支架組合模塊等部分組成。

2.1? ? 總體功能

本系統(tǒng)以變電站設(shè)備上鳥(niǎo)類(lèi)巢穴為直接研究對(duì)象，通過(guò)分析電網(wǎng)鳥(niǎo)害事故的類(lèi)型及規(guī)律，提出了基于變電站無(wú)線(xiàn)操控和遠(yuǎn)程可視化技術(shù)的智能鳥(niǎo)巢清理方案。

2.1.1? ? 及時(shí)有效清除鳥(niǎo)巢，保證變電站設(shè)備安全運(yùn)行

及時(shí)有效地對(duì)發(fā)現(xiàn)的鳥(niǎo)巢進(jìn)行清除處理，避免無(wú)法及時(shí)清理或清理不徹底而造成的安全隱患，影響變電站設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2? ? 提升了巡維人員的工作效率，大大縮短了作業(yè)時(shí)間

該裝置的投入使用可以解決傳統(tǒng)清除鳥(niǎo)巢工具功能單一的難題，提高了巡維人員的工作效率，降低了人力和時(shí)間成本，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）便于觀察。通過(guò)無(wú)線(xiàn)攝像頭傳輸?shù)绞謾C(jī)上的畫(huà)面，作業(yè)人員可以直接查看高處設(shè)備構(gòu)架上的鳥(niǎo)巢位置情況。（2）便于操作。通過(guò)帶倒鉤的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)抓手清除常規(guī)絕緣操作桿無(wú)法清除的鳥(niǎo)巢，如圖1所示。

2.2? ? 實(shí)現(xiàn)方式

變電站鳥(niǎo)巢清除裝置主要是應(yīng)用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、無(wú)線(xiàn)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的，包括軟件開(kāi)發(fā)、硬件開(kāi)發(fā)和聯(lián)調(diào)三個(gè)步驟，其具體的研發(fā)過(guò)程如下：

2.2.1? ? 軟件開(kāi)發(fā)

變電站鳥(niǎo)巢清除裝置軟件部分主要包括電機(jī)編程控制軟件和手機(jī)APP攝像頭軟件。手機(jī)APP攝像頭軟件借用現(xiàn)有的APP軟件，可連接攝像頭Wi-Fi熱點(diǎn)查看攝像頭實(shí)時(shí)畫(huà)面;電機(jī)控制軟件采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，還可以自定義組合動(dòng)作，用于調(diào)試和設(shè)計(jì)機(jī)械抓手不同的動(dòng)作以滿(mǎn)足使用需求。可自定義設(shè)置的內(nèi)容包括動(dòng)作的電機(jī)、動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)、動(dòng)作旋轉(zhuǎn)角度、動(dòng)作旋轉(zhuǎn)速度、動(dòng)作順序、組合動(dòng)作、循環(huán)次數(shù)等，并以圖形化的方式顯示排列出自定義的動(dòng)作。

2.2.2? ? 硬件開(kāi)發(fā)

硬件部分的研發(fā)工作主要包括控制電路的研發(fā)和設(shè)備選型兩個(gè)方面。控制電路是該裝置的關(guān)鍵組成部分，是該裝置完成電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線(xiàn)控制指令接收、計(jì)時(shí)、手動(dòng)啟動(dòng)、發(fā)送電機(jī)動(dòng)作指令等功能的控制板。電路板的功能實(shí)現(xiàn)主要是利用二極管的開(kāi)關(guān)特性和光耦隔離技術(shù)。電路原理圖的設(shè)計(jì)是根據(jù)功能的模塊化實(shí)現(xiàn)，分為無(wú)線(xiàn)通信模塊、控制模塊、指令輸出模塊等。

2.2.3? ? 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）機(jī)械爪是變電站清除鳥(niǎo)巢裝置的重要組成部件之一，由機(jī)械抓手和旋轉(zhuǎn)頭兩部分組成。機(jī)械抓手設(shè)計(jì)最大張開(kāi)角度為180°，閉合時(shí)角度為0°，通過(guò)鋸齒和閉合實(shí)現(xiàn)物理的抓取，設(shè)計(jì)最大抓取重量為60 kg。

（2）便攜三節(jié)式的絕緣操作桿具有以下優(yōu)勢(shì)：1）質(zhì)量輕;2）強(qiáng)度高;3）耐腐性能好;4）便攜。

3? ? 項(xiàng)目成效

該裝置的使用可以有效地清除變電站設(shè)備上的鳥(niǎo)類(lèi)巢穴，降低人工配合的難度，縮短作業(yè)時(shí)間，提高工作效率，減輕維護(hù)工作量，保障作業(yè)人員人身安全，快速消除鳥(niǎo)害帶來(lái)的安全隱患，項(xiàng)目達(dá)到了預(yù)期目的，成效顯著。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的變遷，我國(guó)越來(lái)越重視對(duì)輸電線(xiàn)路、變電站設(shè)備的清障技術(shù)研究。本項(xiàng)目不但突破了傳統(tǒng)工具作業(yè)模式的制約，而且結(jié)合了現(xiàn)代化技術(shù)理念，研制出了全新的、針對(duì)性強(qiáng)的清障裝置。由于輸電線(xiàn)路、變電站所處環(huán)境不同，所以在研發(fā)應(yīng)用清障裝置時(shí)，必須要先明確其使用環(huán)境，根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)控制要求制訂使用方法，熟練操作這類(lèi)工具，這樣既可以充分展現(xiàn)清障裝置的功能便利性，又可以避免因使用不當(dāng)造成電力設(shè)備損傷的情況。最后，在科技發(fā)展日新月異的時(shí)代背景下，變電站設(shè)備也在不斷更新?lián)Q代，科研人員要繼續(xù)探索并加大清障裝置的研發(fā)力度，與時(shí)俱進(jìn)，保障電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 蔡峰騰，陳鵁，林火煅，等.輸電線(xiàn)路UAV清障飛行機(jī)器人的深入研發(fā)[J].電氣開(kāi)關(guān)，2017，55（2）：87-91.

[2] 曾嘯，伍耀峰，李迪，等.基于多旋翼無(wú)人機(jī)的輸電線(xiàn)路清障裝置開(kāi)發(fā)[J].機(jī)電信息，2017（33）：9-10.

[3] 黃智明.輸電線(xiàn)路帶電作業(yè)巡檢清障機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息，2017（27）：19-20.

[4] 俞學(xué)文，杜永祥.輸配電線(xiàn)路安全運(yùn)行的因素及措施[J].綠色環(huán)保建材，2017（4）：192.

收稿日期：2019-11-08

作者簡(jiǎn)介：馮志斌（1986—），男，廣東江門(mén)鶴山人，變電巡維中心技術(shù)負(fù)責(zé)人，主要從事220 kV變電站的運(yùn)行、維護(hù)工作。