[发明专利]一种测量绝缘子截面轮廓形状及爬电距离的系统和方法

说明书

本发明涉及一种测量绝缘子截面轮廓形状及爬电距离的系统和方法，通过激光测距仪多位置多角度对绝缘子轮廓进行测量，获得绝缘子截面轮廓形状并计算出爬电距离。该系统结构部分由激光测量模块和绝缘子安装模块两部分组成，激光测量模块和绝缘子安装模块之间距离固定，激光测距仪和绝缘子可以进行独立旋转，同时激光测距仪可以左右移动，从而保证绝缘子截面轮廓能够被完整测量。测量完成后计算得到测点极坐标，通过坐标变换和插值得到在直角坐标系下截面轮廓线的离散点坐标从而计算爬电距离。本发明实现了对绝缘子爬电距离低成本的准确测量，弥补了以往方法成本高，或不能完整测量截面轮廓的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种测量绝缘子截面轮廓形状及爬电距离的系统和方法，属于测量技术领域。

背景技术

绝缘子是用来支持和固定母线与带电导体，并使带电导体间或导体与大地之间有足够的距离和绝缘。绝缘子爬电距离是指绝缘子正常承载运行电压的两导电部位之间沿其轮廓表面的最短距离。如果高压输电线路上使用的绝缘子爬电距离不合格，很容易引起事故的发生，对人民生命财产安全和输电系统造成不必要的损失。

目前对绝缘子爬电距离的测量方法有手测法、悬式扫描法和三维重建法。手测法多用不可伸长的金属丝、绳子或带子沿绝缘子两金属导体间的表面自上而下地贴合缠绕一次，然后测量所缠绕金属丝、绳子或带子的长度。绝缘子外轮廓形状复杂，人工测量时因测量工具精度、测量方法、人为偏差等不确定因素的影响，会对测量结果造成较大偏差，测量数据往往不精准。悬式扫描法将绝缘子竖直悬挂并加以绕轴线的旋转，同时在绝缘子上下两侧沿轴线方向各布置一个测距仪并加以垂直于绝缘子轴向方向的直线移动，以此通过测量计算绝缘子表面多点三维信息来计算爬距。悬式扫描法克服了人工测量带来的大误差，但是只能测量绝缘子伞裙顶部和根部的少数点，对于绝缘子伞裙侧壁上的点无法实现测量，所以扫描出的轮廓形状缺失严重，不能准确计算爬电距离。三维重建法是利用三维扫描仪(如激光三维扫描仪、光栅三维扫描仪等)扫描出绝缘子的三维点云信息，以此计算出绝缘子的爬距。三维重建法可以避免人工测量的大误差和悬式扫描法不能完整扫描轮廓缺失严重的问题，但是三维扫描仪成本过高，单台成本至少数万元，并且使用和维护复杂繁琐，不适合普及使用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种测量绝缘子截面轮廓形状及爬电距离的系统和方法。通过激光测距仪多位置多角度对绝缘子轮廓进行测量，获得绝缘子截面轮廓形状并计算出爬电距离，低成本，易于实施、精度可靠。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种测量绝缘子截面轮廓形状及爬电距离的系统，由激光测量模块和绝缘子安装模块两部分组成，所述激光测量模块包括激光测距仪、旋转编码器、滑块、光栅尺、伸缩支柱和设备平台；所述激光测距仪水平安装在旋转编码器上，在初始状态下激光测距仪的光轴垂直于光栅尺，通过旋转编码器精确测出每一个测量状态下激光测距仪的旋转角度；所述旋转编码器安装在滑块上，滑块与光栅尺的读数头连接，准确测出激光测距仪的水平移动距离；所述光栅尺水平安装在伸缩支柱上，伸缩支柱固定在设备平台上，调整伸缩支柱的高度，使得激光测距仪的光轴和被测绝缘子的轴线高度相同；所述绝缘子安装模块包括升降夹紧部分、自锁式齿轮升降器、手柄、主体支架和旋转平台，所述旋转平台自带旋转编码器，能够精确测出每一个测量状态下被测绝缘子的旋转角度；所述主体支架下端通过螺栓安装在旋转平台上；主体支架的上端设有自锁式齿轮升降器，所述升降夹紧部分安装在自锁式齿轮升降器内，并通过摇动手柄实现升降运动，升降夹紧部分的底部设有夹紧件，与主体支架上设置的相同的夹紧件一起，通过自锁式齿轮升降器的自锁功能将被测绝缘子安装牢固；安装完成后转动主体支架调整被测绝缘子初始角度，使得被测绝缘子轴线和光栅尺垂直。