1研究背景
智能開(kāi)關(guān)控制器可實(shí)現(xiàn)操控開(kāi)關(guān)本體分合閘、檢查開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)定保護(hù)定值等功能。當(dāng)線路或用戶發(fā)生單相接地故障或相間短路故障時(shí),自動(dòng)化主站會(huì)發(fā)出故障處理信號(hào),柱上智能開(kāi)關(guān)控制器控制智能開(kāi)關(guān)自動(dòng)切除故障,提高供電可靠性。但當(dāng)用戶專線線路或多個(gè)分支線路進(jìn)行停電檢修、線路改造,或者智能開(kāi)關(guān)設(shè)備或通信出現(xiàn)故障時(shí),配電自動(dòng)化主站將無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)智能開(kāi)關(guān)的遙控操作。
此時(shí),需要人工旋轉(zhuǎn)智能開(kāi)關(guān)控制器上的控制旋鈕實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)本體分合閘及復(fù)位操作。此外,利用控制器觀測(cè)開(kāi)關(guān)分合閘、儲(chǔ)能、異常、相間、接地、閉鎖等運(yùn)行狀態(tài)指示及設(shè)定保護(hù)定值時(shí),也需要專用的三角鑰匙人工松開(kāi)檢查蓋上的三角螺栓,才能打開(kāi)檢查蓋,以上三項(xiàng)操作均需操作人員在高空進(jìn)行手動(dòng)操作。
據(jù)統(tǒng)計(jì),每年人工登桿操作智能開(kāi)關(guān)控制器花費(fèi)的人力、財(cái)力巨大,且人員高空作業(yè)容易產(chǎn)生疲勞,存在高空墜落的安全隱患。
2總體方案制定
本設(shè)計(jì)結(jié)合配電線路實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),通過(guò)頭腦風(fēng)暴集思廣益,對(duì)所要研制的多功能智能開(kāi)關(guān)控制器操作裝置進(jìn)行了綜合分析,一致認(rèn)為需要在操作桿頂端安裝照明燈和支持無(wú)線傳輸?shù)母咔鍞z像頭,設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定采用何種操作桿和操作頭。
本著安全可靠、操作簡(jiǎn)單、高效便捷的原則,對(duì)長(zhǎng)度固定操作桿一體式操作頭、長(zhǎng)度固定操作桿可拆換式操作頭、可伸縮式操作桿一體式操作頭、可伸縮式操作桿可拆換式操作頭進(jìn)行了比選。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),可伸縮式操作桿一體式操作頭,在安全性方面,可定位至所需高度,操作方便,體積小,攜帶方便,無(wú)觸電危險(xiǎn):在實(shí)用性方面,控制旋鈕和三角螺栓操作頭一體式,重量輕,節(jié)省時(shí)間:在經(jīng)濟(jì)性方面,可根據(jù)不同高度伸縮定位,耗材少,造價(jià)成本較低。
3研制和試驗(yàn)
免登桿多功能操作桿由操作桿本體和操作桿頭兩部分組成,其具體的設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
圖1免登桿多功能操作桿設(shè)計(jì)圖
3.1操作桿本體部分
操作桿本體部分分為握柄、主操作桿、警示護(hù)環(huán)。其中,握柄制作成防滑空心絕緣握柄:主操作桿采用可伸縮式絕緣桿:警示護(hù)環(huán)選擇絕緣橡膠套確定安全警示線。
3.1.1握柄制作
在加工車間切割長(zhǎng)約60cm、直徑為4cm的環(huán)氧樹(shù)脂套管,表面加裝塑料防滑套管,保證工作人員牢固抓握,在手柄底蓋處加裝黑色橡膠底蓋,實(shí)現(xiàn)牢固密封。為驗(yàn)證握柄手持效果,隨機(jī)抽取5位不同身高、體重的成年男性,對(duì)握柄進(jìn)行手握試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,所選握柄尺寸具有良好的手握效果,能夠滿足大部分操作人員的握持要求。
3.1.2可伸縮式操作桿制作
首先,截取長(zhǎng)度約為1.5m的三段環(huán)氧樹(shù)脂絕緣套管,將其銜接組裝,得到三節(jié)式可伸縮式主桿,長(zhǎng)度約為4.5m,考慮操作人員的身高,總長(zhǎng)度可達(dá)6m。其次,在絕緣套管未抽出一體時(shí),將三節(jié)套管打孔,設(shè)計(jì)插銷式卡扣,使套管連為一體,防止三節(jié)套管自由旋轉(zhuǎn)。在內(nèi)部絕緣套管抽出時(shí),仿照雨傘設(shè)計(jì)彈出式卡扣,使套管連為一體,防止抽出套管部分自由旋轉(zhuǎn)。3.1.3警示護(hù)環(huán)制作
將內(nèi)徑為4cm的黑色絕緣套,采用橡膠膠水粘合于握柄最下端以上60cm處,使之與主操作桿緊密接觸,作為安全警示線,由此警示護(hù)環(huán)制作完成。為驗(yàn)證制作的橡膠護(hù)環(huán)警示效果,進(jìn)行了模擬手握試驗(yàn),隨機(jī)抽取4人,每人握持10次,測(cè)量試驗(yàn)者手握距離安全警示環(huán)(線）的距離。試驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)試者隨機(jī)手握握柄時(shí),距離橡膠警示環(huán)(線）的距離一般都不小于3cm,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
3.2操作桿頭部分
操作桿頭部分由一體式操作頭、攝像機(jī)、照明燈組成。其中,"U"型插入式操作頭、尺寸合適的三角螺栓操作頭是一體式操作頭的核心部件:攝像機(jī)選擇微型攝像頭固定于操作桿頂端:照明燈采用體積小、耗電低的貼片LED。
3.2.1"U"型控制旋鈕操作頭制作
為驗(yàn)證"U"型操作頭操作過(guò)程中不會(huì)變形,現(xiàn)場(chǎng)采用操作桿試驗(yàn)撥動(dòng)控制旋鈕,操作完成后記錄"U"型頭兩撥動(dòng)片的間距L,隨機(jī)抽取100組樣本數(shù)據(jù),采用控制圖法進(jìn)行分析。從控制圖分析可以得知,"U"型頭兩撥動(dòng)片間距平均值為20.03mm,"U"型頭兩撥動(dòng)片間距L范圍為19mm<L<22mm,滿足目標(biāo)值(20±5）mm要求,并且具有良好的穩(wěn)定性,說(shuō)明"U"型頭未發(fā)生變形,采用鐵片材料制作的"U"型頭強(qiáng)度滿足實(shí)際操作要求。
3.2.2三角螺栓操作頭制作
仿照壁紙刀結(jié)構(gòu)原理,在三角螺栓桿頭上安裝長(zhǎng)度可調(diào)式"L"型拉鉤片,三角螺栓擰下后,將拉鉤片插入到外殼溝槽內(nèi)往下輕輕一拉,即可將外殼打開(kāi)。在擰緊三角螺栓時(shí),在三角螺栓操作頭上加裝檢查蓋支撐擋片,方便操作頭擰緊三角螺栓。
3.2.3攝像機(jī)安裝
選擇微型攝像機(jī)通過(guò)支架固定于操作桿頭,將攝像機(jī)與手機(jī)無(wú)線連接,進(jìn)行10組拍照和1min錄像試驗(yàn),每次拍照5張,錄像1min,攝像機(jī)能夠?qū)崟r(shí)傳輸圖片和錄像畫(huà)面到手機(jī)上,拍攝畫(huà)面清晰無(wú)卡頓。
3.2.4照明燈安裝
將貼片式LED發(fā)光燈片嵌入操作桿套筒頂端,在操作桿頭邊緣打孔安裝開(kāi)關(guān),連接導(dǎo)線放置于中空操作桿內(nèi)部,由于攝像機(jī)通過(guò)支架安裝在操作桿頭下端,因此不會(huì)對(duì)攝像機(jī)拍攝角度產(chǎn)生影響。
3.3整機(jī)組裝和試驗(yàn)
在實(shí)訓(xùn)室組裝完成了操作裝置,通過(guò)絕緣試驗(yàn)后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用,在戶外實(shí)訓(xùn)模擬線路10kV實(shí)訓(xùn)線#18分界開(kāi)關(guān)控制器進(jìn)行了100次操作試驗(yàn),試驗(yàn)項(xiàng)目包括撥動(dòng)控制旋鈕和打開(kāi)檢查蓋三角螺栓,操作成功100次,成功率達(dá)到100%。可見(jiàn),操作裝置連接組裝非常成功,使用方便,地面操作裝置完全可以取代登桿操作。采用登桿和地面操作兩種方式,完成相同的操作項(xiàng)目,登桿操作平均用時(shí)32min,地面操作用平均用時(shí)6min,節(jié)省時(shí)間81%,可靠方便,效果良好。
4結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)結(jié)合日常自動(dòng)化消缺工作,對(duì)轄區(qū)內(nèi)56條架空線路上的分段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)控制器和分界開(kāi)關(guān)控制器進(jìn)行了地面操作,操作項(xiàng)目包括旋轉(zhuǎn)控制旋鈕、拆裝三角螺栓觀察狀態(tài)指示和核定保護(hù)定值三項(xiàng)內(nèi)容。現(xiàn)場(chǎng)操作結(jié)果表明,利用研制的操作裝置現(xiàn)場(chǎng)完成了分界開(kāi)關(guān)控制器和分段開(kāi)關(guān)控制器的各類操作任務(wù),操作簡(jiǎn)單方便,成功率達(dá)到100%,圓滿完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。
