[发明专利]一种基于激光切熔的输电线路带电远程清障装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于激光切熔的输电线路带电远程清障装置及方法，这种清障装置包括自然光成像系统、信息中心处理系统、激光发射及自动聚焦系统、距离定位及检测系统、云台控制系统和紧急制动系统这六大系统。利用该装置及方法，无需动用大型或辅助装备，无需蹬塔，不用考虑地形和线路高度等环境条件，实现及时、快速、安全的远距离可带电作业，清除各种电压等级的输配电线路、电气化铁路接触网上的各类异物。本装置通过线路轮廓提取，自动识别输电线路上的障碍物，设备自动定焦后瞄准目标并发射激光，在数十秒内清除或击落异物。若激光作用范围出现自然人或飞禽，则设备自动切断激光发射管的电源电路，防止本清障装置出现误操作，伤及人或飞禽。

技术领域

本发明属于输电线路维护技术领域，具体涉及一种基于激光切熔的输电线路带电远程清障装置及方法。

背景技术

目前，输配电架空线路、电气化铁路接触网绝大部分是由无绝缘层保护的裸金属线通过杆塔架设在空中的，但是风筝线、塑料布和广告布等漂浮性异物，很容易被大风吹落到裸露的金属导线上，一旦此类漂浮性的异物受雨、雪、露浸湿，极易造成金属导线相间短路、单相接地等故障，从而导致输、配电线路的跳闸或线路损毁，造成人畜伤亡和停电事故，因此及时清理输电线路上的异物对于供电安全十分重要。传统的清除输电线路上的异物采用带电作业或者停电处理等方式，主要使用的工具、方法及缺点介绍如下：

(1)带电使用绝缘操作杆处理，可操作距离有限，需要攀爬杆塔，费时费力且具有一定危险性；

(2)绝缘绳索缠绕牵引清除，需要将清除装置抛掷到架空输电线路上，对于离地较高的线路上异物操作比较困难，清除较大异物也比较困难；

(3)使用吊篮软梯进行手工处理，需要攀爬杆塔作业，难度较大且具有一定危险性；

(4)用绝缘斗臂车处理，可处理大范围移动的缺陷，但受地理条件和高度限制极大；

(5)线控或遥控线上爬行清除装置等较新的工具，需要将装置安放到线路上，也需要攀爬杆塔；

(6)无人机喷火处理，可是无人机操作复杂且在操作不当时机翼容易损坏甚至割断电线，造成严重后果；

上述的工具及方法普遍具有作业程序复杂、作业时间长、人员体力消耗大、作业安全风险高、人力物力消耗大等问题。

为有效解决现有方法的缺点和不足，本发明的目的在于提供了一种基于激光切熔的输电线路带电远程清障装置，适用于各种电压等级的架空输电线路、配电网线路和电气化铁路接触网，本发明专利清障操作简洁方便，无需与其他设备联合使用。其中自然光成像系统负责收集信息并传递至信息中心处理系统；信息中心处理系统对异物进行清晰度分析，并确定障碍物成像最清晰时的像距；定位及检测系统将像距传递至所述信息中心处理系统；云台控制系统通过减小障碍物轮廓中心和激光聚焦中心原点之间的距离，使障碍物位于所述激光发射及自动聚焦系统的聚焦中心线；信息中心处理系统根据反馈的变量调配所述激光发射及自动聚焦系统完成自动调焦，确定对应的激光调焦量s；信息中心处理系统向激光发射器发出指令，LED激光发射管自动发射激光，完成清障工作；操作人员可以在地面上手动操作，不用攀爬杆塔，无需与输电线路相接触，不仅节约时间，也更加保证了工作人员的安全。

基于激光测距精度问题，本发明通过建立物体成像过程和激光聚焦过程的光学公式，建立了成像光学系统参数与聚焦光学系统参数之间的关系式，抵消了距离在两个公式之间的作用，避免了目前测距方法，即主动测距和被动测距两种方法的缺点，极大程度地提高了测距精度。

基于激光使用安全性及可靠性，本发明通过识别检测所定位的目标，判断其是障碍物还是自然人、飞禽，所述激光发射系统只有当所述识别系统检测到线路上有障碍物，并且未检测到自然人和飞禽时才会启动激光器发射激光，否则切断外部电路，这大大避免了激光误用的隐患，保障了人身的安全。

发明内容

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：