智能绝缘子检测仪原理、性能指标、功能及应用

智能绝缘子检测仪原理、性能指标、功能及应用

发表时间：2018-04-16T10:46:18.107Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：李圣言陈涵李中飞王金柱

[导读] 超高压输电线路带电作业时，需要对瓷质绝缘子串进行零值检测，确保良好绝缘子片数满足电力《安规》规定的片数。

（国网安徽省电力有限公司检修分公司）

输电线路的绝缘子是用来固定导线，使其保持电气性能的重要部件。超高压输电线路带电作业时，需要对瓷质绝缘子串进行零值检测，确保良好绝缘子片数满足电力《安规》规定的片数。

智能绝缘子检测仪需放置在需要检修的绝缘子串上，检测仪会自动逐片移动检测，每越过一片绝缘子，便立即触发智能绝缘子检测仪，检测绝缘子工况。智能绝缘子检测仪可以实现对绝缘子串智能化安全的检测。

一、工作原理

其工作原理从机械结构、控制系统、绝缘子检测三个方面总结如下：

（一）、机械结构

1.智能绝缘子检测仪有四根主体导向杆。其通过行走臂连接轴与检测仪主体固定连接。从而保证检测仪在绝缘子串上运动时不会发生位置偏离。

2.检测仪有弹性支架与弹性极限保护机构，为检测仪提供对绝缘子串的抱紧力，弹性极限保护机构为一根弹性可伸缩的套杆，其套杆长度可以保证检测仪环抱绝缘子的角度始终大于300°。

3.智能检测仪在测量绝缘子时，采用双臂交替旋转攀爬式结构，两个行走臂均采取“V”字爬臂结构，并以对称方式安装在弹性支架两侧的行走臂连接轴上。两个行走臂在执行电机驱动下按控制策略进行交替旋转。双臂通过搭入绝缘子间隙中获得支撑力，进而带动检测仪主体完成向上或向下的攀爬运动。

4.智能检测仪的检测表笔安装在检测模块上。当检测仪弹性支架与弹性极限保护机构所处平面与一片绝缘子盘片平面重叠时，检测仪停止运动。此时，绝缘子检测模块开始工作，两根检测表笔通过检测模块内置的舵机带动旋转，搭在一片绝缘子的钢帽与钢脚上，然后开始对当前检测仪所处的绝缘子进行检测工作。当该片绝缘子电气特性检测工作完成后，表笔会旋转归位，检测仪将继续向下一片绝缘子方向运动。

（二）、控制系统

控制系统分为内置控制系统和远程地面控制系统。检测仪可以自主作业，也可以从远程地面端发送控制指令，通过手柄或计算机对检测仪进行人工控制。

1.内置控制系统

智能检测仪内置控制系统分为主控单元，定位单元，电机驱动单元，电源管理单元，通讯单元和绝缘子检测单元等模块。

1）主控单元

主控系统电路板为4层板设计，电路板上所有的端口都与智能检测仪上的传感器、驱动器等设备保持连接。主控电路板及串口通信电路图如下：

2）定位单元

检测仪双臂电机上安装有位置传感模块，用于反馈给主控制器当前双臂电机所处的绝对位置；在检测仪主体上设置有三个红外反射式传感器，分别安装在主体的上中下三个位置，用于判断检测仪主体与绝缘子片之间的相对位置。电路图如下：

5）通讯单元

系统装有微型数传电台，用来和地面操控端通信，满足数据交换传输和远程操作指令发送需要。 6）绝缘子检测单元

在检测仪控制箱内，安装有绝缘子状态检测模块；控制箱外，安装有测量表笔，表笔与检测模块相连并可以通过舵机带动转动。当检测仪处于检测绝缘子的工作状态时，主控系统首先控制舵机运动，从而带动表笔旋转至与绝缘子表面接触，随后向检测模块发送检测命令开始检测。测量完成后，检测模块将测量值通过串口发送至主控系统，随后测量表笔旋转归位至检测仪可以继续行走的状态。

7）调试与拓展

在控制箱上安装有两个LED指示灯，其中一个用于指示通信状态；另一个用于指示机器人主体的电量，在电量不足时，指示灯将按电量不足的程度以不同频率闪烁。此外，机器人还可以选配倾角传感器、GPS等传感器以实现高性能升级需要。

2.远程地面控制系统

通过手柄或电脑远程地面控制检测仪主体上下左右运动、暂停运动、机械主体复位、测试绝缘子状态，获取并显示测量数据，远程设置摇杆电机速度与舵机位置，显示左右机械臂的位置信息，传感器状态等。

（三）、绝缘子检测

1）高压电源发生器（5000V）

绝缘子串检测模块开关电源的供电电压为12V，采用推挽电路，其开关管的栅极在激励方波信号控制下交替导通与截止，12V直流电压变换成高频方波后，交替加在升压变压器的两个原边，相当于一个半峰值12V的交变方波加在变压器的原边上，之后在次边按匝数比变换为高压方波。系统带有过流保护的稳压电路，可获得稳定的高压。先将输出电压采样反馈到运放的正输入端，再与负输入端的基准电压比较后来控制后级电路的状态，系统即可自动调节电压。

2）绝缘子检测控制系统

控制系统主要包括微控制器、存储系统等组成，控制系统完成对测量的绝缘子绝缘电阻的采集、处理、显示和存储。检测结果可通过USB接口导出计算机。检测模块系统框图的如下图。

四、智能检测仪应用：

利用上位机软件——连接手柄和无线串口两个模块，手柄属于输

入设备，将工作人员的按键信息输入上位机软件。上位机软件同样具有输入功能，工作人员可以将对绝缘子检测仪遥操作的命令输入到上位机软件中。上位机将符合通信协议的命令通过无线串口模块，发送给智能检测仪。同时，无线串口实时接收检测仪传回的命令，通过软件处理后，将检测仪当前的状态实时显示在软件界面中。可实现自动攀爬绝缘子串，并对每片绝缘子的电气性能进行逐片检测、记录。

参考文献

[1]国家电网公司．交流架空输电线路用绝缘子使用导则第一部分：瓷、玻璃绝缘子[S]．中国电力出版社：国家电网公司，2010．

[2]蒋作谦，徐守时，殷国祥．高压输电线路上绝缘子的电晕脉冲电流采集系统[J]．高电压技术，1997， 24(3)：56-58．

[3]焦尚彬．交流电压下染污绝缘子表面污秽智能检测方法研究[D]．西安：西安理工大学，2006．