一种输电线路次档距测量装置的研制

马 军

(国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃 兰州 730050)

一种输电线路次档距测量装置的研制

马 军

(国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃 兰州 730050)

分析了采用传统测绳测量输电线路导线次档距存在的问题，为解决其工作效率低、安全风险大及人工成本高等问题，研制了一种自动数显测量次档距的装置，并介绍了该装置的组成模块、工作原理及应用效果，为线路施工及运检提供了一种安全、便捷、智能的新工具。

输电线路；次档距；测量装置；自动数显

0 引言

间隔棒是安装在架空输电线路分裂导线上的重要金具，其作用是限制子导线之间的相对运动且保持分裂导线的几何形状，防止子导线发生鞭击、扭绞而磨损。相邻2只间隔棒的安装距离称之为次档距。目前，新建输电线路工程施工安装、验收或运行线路检修更换间隔棒时，对于次档距的测量仍采用同一相导线上2人(一前一后)拉测绳丈量的传统方法。此方法存在耗费人力多、测量误差大、测绳易磨损、工作效率低等缺点，而且在跨越电力线的情况下还容易造成人员触电事故(测绳绳圈控制不好)。因此，急需研制一种能够自动数显距离、轻便快速、精确连续地在超、特高压输电线路上测量次档距的新型工具，以消除使用测绳的弊端。

1 输电线路次档距测量装置研制

1.1 研制内容

(1) 研究测量方式。拟将测量装置悬挂在导线上行走，即可准确地测得距离。

(2) 研制测量控制系统，并使其具备以下功能。

① 可输入正确次档距数值，并存储实测次档距数值。

② 具有开始计数、到位报警和数显功能，能够随时查看已通过的距离。

(3) 研制测量行进器。该行进器应适用于超、特高压不同导线和不同间隔棒型式，并具备轻巧、便于使用的特点。

1.2 测量装置的工作原理

测量装置的工作原理为：通过测距盘的滚动产生脉冲信号，微处理器对脉冲信号进行检测，根据脉冲和实际距离的数学关系计算测距盘移动距离。研制该装置的技术要点是使其具有高压保护、抗强电磁干扰、信号分析与特征值提取功能以及精巧良好的机械结构。

具体的距离测量方法为：在固定的距离内，计取转速传感器产生的脉冲个数，计算得出实际距离。假定脉冲发生器单位长度输出p个脉冲，所计取的脉冲个数为m，就可算出实际距离L=m/p。

1.3 测量装置的组成

1.3.1   测量行进器

测量行进器主要由大小2个绝缘滑轮组成(测距盘安装在大滑轮内，与大滑轮同轴)，其中小滑轮带弹簧。测量时，先扳开小滑轮，再把导线卡在大小滑轮轮槽内，测量行进器行走即可进行测量。测量装置外形及室内模拟测量如图1所示。

图1 测距装置外形及室内模拟测量

1.3.2   测控系统

测控系统软件设计采用C语言编程，开发环境为Keil51-8.08。软件采用各功能模块结构化编程，便于日后升级和维护。测控系统总体结构如图2所示。

图2 测控系统总体结构

(1) 微处理器(CPU)采用C8051F340单片机。该单片机的优点在于数据处理速度快、程序存储空间大、自带RAM充足、I/O口的资源较为丰富。其技术指标完全可以满足本系统的设计需要，具体技术指标如表1所示。

表1 微处理器单元接口电路参数

(2) 系统初始化模块。该模块的功能是完成单片机的初始化配置(定时器、波特率、中断、I/O口设置、系统时钟)、硬件初始状态、外围芯片的初始配置。

(3) 键盘模块。该模块的功能是完成外部按键的操作功能，键盘用于设定到位距离、数据清零等功能。键盘读取采用端口扫描的方式。

(4) 液晶显示模块。该模块的功能是实时显示行进距离以及参数设置等信息。

(5) 脉冲计数测量模块。该模块的功能是当脉冲信号产生时，检测脉冲信号并且根据脉冲信号的数量计算出行进距离。

(6) 系统容错模块。该模块的功能是对系统运行出现异常(如用户的误操作)时的相关处理。

1.3.3   测控电路

测控电路包括信号整形放大电路、抗干扰保护电路、脉冲计数电路、键盘接口电路、显示单元电路。

(1) 脉冲信号整形放大电路。测距盘将距离转化成电脉冲信号，该信号经过LM324集成运放整形驱动，送到单片机进行脉冲计数，从而测出测距盘转动的距离。

(2) 抗干扰保护电路。由于现场使用环境中各种干扰源较多，为提高系统的可靠性，对所有信号采用隔离方式传输。在硬件线路设计中所用到的芯片和元件尽量采用贴片元件。为防止程序运行受到干扰造成死机，在硬件线路中采用看门狗电路。同时，为了防止信号传输中受到干扰，在用于信号传输的导线中增加磁珠，在信号输入端并接瞬态二极管防止尖脉冲对系统的冲击。

(3) 其他外围电路不一一介绍。

2 输电线路次档距测量装置的技术指标

研制的输电线路次档距测量装置具有以下技术特点：

(1) 不停电在线检测；

(2) 无源检测、无源LCD显示；

(3) 功能全，操作简单；

(4) 可预先设定工作模式；

(5) 到位语音提示；

(6) 可人工设定到位距离；

(7) 可适用于超、特高压不同导线、间隔棒型式，并具有轻巧、便于使用等特点。

装置技术指标如表2所示。

表2 测量装置技术指标

3 输电线路次档距测量装置功能设置

3.1 工作状态设置

(1) 关机状态：4位LED完全熄灭。

(2) 省电状态：右下角有亮点。按任意键一次，进入显示状态。

(3) 显示状态：有数字显示，但没有数字闪动。显示状态下显示装置在导线上的移动距离(开机时和设置完成时除外)，距离单位为m。在该状态下按压右键清除显示的移动距离，重新计数。

(4) 设置状态：有数字显示，且有数字闪动。

3.2 提示距离设置

当装置在导线上移动的距离达到提示距离时，蜂鸣器鸣响3声。在显示状态下，按压左键1次(按下、松开)，进入设置状态。LED第1位闪烁，重复按压右键，第1位循环加1，直至达到第1位的设置数字。继续按压左键1次，LED第2位闪烁，重复按压右键，第2位循环加1，直至达到第2位的设置数字。重复操作直至完成4位数设置。当设置好第4位时，按压左键退出提示距离设置，设置完成。提示距离设置完成后自动存储，且具有掉电保持特性。设置后装置进入省电状态，提示距离不被更改。每次开机时显示提示距离。

3.3 计数修正参数设置

设置装置移动距离和计数的关系。如计数为508，设置移动距离为1 m，计数修正参数设置为508。在显示状态下，同时按压左键和右键1次，进入设置状态。4位数设置步骤同提示距离设置。当设置好第4位时，按压左键退出计数修正参数设置，设置完成。计数修正参数设置完自动存储，且具有掉电保持特性。

4 输电线路次档距测量装置实际应用

2014年12月，将输电线路次档距测量装置应用于某±800 kV和330 kV线路上，实际应用表明其测试过程简单方便，结果准确，使用效果良好。

任意选取档距为224 m的某档，先后用测绳和输电线路次档距测量装置分别实测导线次档距，经对比发现次档距测量装置有以下优点：

(1) 彻底排除了跨越电力线的情况下，使用测绳易造成人身触电事故的安全隐患；

(2) 减少次档距测量作业人数；

(3) 进一步提高测量精度；

(4) 提高作业效率。

测试结果对比情况详如表3所示。由表3可见该装置测量误差值明显小于测绳。

表3 测绳、测量装置实测值与误差值统计 m

5 结束语

(1) 输电线路次档距测量装置可长期重复使用，操作便捷，只需1名作业人员即可完成次档距测量，大大降低了劳动强度和人工成本，加之装置价格低、性能可靠，经济效益显著。

(2) 在跨越电力线的情况下，使用次档距测量装置彻底杜绝了使用测绳可能发生的人员触电事故，确保了作业安全。

(3) 装置能够自动数显安装距离、到位前语音提示，测量精度较高，可有效避免用测绳测量次档距导致间隔棒安装距离超差引起的子导线鞭击磨损或导线舞动、微风振动等不良后果。

(4) 装置通过间隔棒时大小滑轮间距自然张大，通过后在弹簧力作用下2滑轮自动收紧再次卡紧导线，因此装置通过间隔棒时无需拆装，可直接通过。在大档距档测量时，当临近杆塔时测量装置会因“爬坡”或“下坡”而处于倾斜状态，但由于小滑轮弹簧力的持续作用，装置不会发生滑动，从而保证了测量数据准确无误。

(5) 不论是新建工程施工安装、验收，还是运行线路停电或带电检修，测量次档距的工作频次均很高，本装置可成为测绳的优秀升级替代品，具有实用推广价值。

1 孙德新，成国苗．考虑高差影响的次档距线长积分法[J].  电力建设，2009，30(11)：39-41.

2016-10-20。

马  军(1977—)，男，高级工程师，主要从事超、特高压输电线路运检与带电作业技术工作，email：majunwuwei@126.com。