摘要：近年来，随着我国科学技术的不断发展，尤其是电气、机械类技术在科学技术领域的应用与创新越来越广泛，新性能越来越贴近我国工业和人民生活的生产生活的需求。目前，在我国电力发展的过程中，由于工业和人民生产生活对电力的需求逐日增加，使电力企业中的各种供电设施和绝缘设施水平也在不断地提高，尤其是我国输电电压等级的提高，与之相应的闪络电压也要提高，这就要求与闪络电压有关的支柱绝缘子的工作性能也要随之而提高。为了保证在恶劣环境和突发事件发生时保证供电正常，及时清扫绝缘子避免其发生故障影响供电效率，研究以及设计绝缘子带电清扫设备对于提高绝缘子运行的稳定性和可靠性是非常重要的，而且随着供电管理技术的不断提高，绝缘子带电清扫设备显得异常的重要。
就要求支柱绝缘子要有较好的机械强度，以保证供电电路在自然灾害和突发事件中能正常供电。本文主要对支柱绝缘子机械强度检测方法推广应用进行了分析阐述。
关键词：绝缘子；带点清扫设备；研究；设计
1前言
随着社会的不断进步，我国的工业也在不断发展，人们的生活水平也在不断提高，我国各领域的用电量也在不断增加，所以电力影响着我国各个区域的发展和正常运行。现在工业对电压的要求也是越来越高，电力企业在输电电压的提高和正常使用方面也是面临着巨大的压力，尤其是在我国自然灾害和突发事件发生的时候，一定要尽最大努力保证电力的正常供应，但是我国电压输送的线路遍布全国各地，形状和蜘蛛网一样，在发生自然灾害和突发事件时，保证电压正常输送，对于目前我国的电力企业的管理水平和电力设施水平确实存在难度。如果我们不能在发生自然灾害和突发事件时及时整修电压输送线络，那我们就要加强电压输送线络的管理和设施的完善，在电压输送过程中绝缘子是非常重要的输电线络设施，在输电电压不断升高的同时也要做好绝缘子的保护和清洗工作，尤其是在环境恶劣的情况下要做好绝缘子带电清扫的工作，因为绝缘子只有足够好的机械强度和清洁度[1]，才能保障输电电压在自然灾害和突发事件发生时正常的输送。
2绝缘子带电清扫的必要性
众所周知，绝缘子都是置于裸露的环境之中，所以受到外面环境变化的影响也比较大，尤其是在环境比较恶劣，天气变化无常的季节里，绝缘子内部累积的污秽之物也越来越多，风霜雨雪对它的侵害也大，而绝缘子由于污秽之物以及雨水的冲刷可能会造成绝缘子污闪事故，这样就会严重影响供电系统的稳定运行，造成大面积的停电事故。为了避免绝缘子受到污秽之物以及风霜雨雪的影响，应该对绝缘子进行定期的清扫和保护，但是绝缘子定期的清扫和保护如果在停电的情况下清扫，必然会影响供电系统的供电效率，要保证供电系统的稳定运行，又能实现绝缘子的清扫目的只能在带电的情况下进行清扫，带电情况下进行绝缘子清扫人工操作难度高、工作量大、危险性也高，所以为了绝缘子清扫过程中的可能性和安全性应该研究和设计绝缘子带电清扫的设备，根据目前我国绝缘子带电清扫的设备应用来看，已经有便携式软轴连接高压带电清扫杆、叉车配套型高压带电自动清扫机以及带电清扫机器人等[2]。
清扫杆用于绝缘子的清扫时是需要操作人员进行操作的，而这种清扫设备使用的范围有一定的局限性，而且对于众多的绝缘子来说，这种清扫设备并不能被广泛应用，长时间用这种设备清扫，耗费的人力物力都太大了，而且清扫效果也不是特别好，尤其是遇到电压等级较高的绝缘子时，使用这种清扫设备是很危险的，所以这种绝缘子清扫设备的研究和发展受到了一定条件的限制。对于叉车配套型清扫设备主要是根据绝缘子清扫的方向和距离进行叉车的移动来进行清扫，在叉车移动的过程中面临的问题还是比较多的，移动起来操作非常不方面，对于清扫众多的绝缘子来说这种清扫设备的效率非常低，虽然这种设备可以用于高压线路上绝缘子的清扫，但是由于它的操作不方便还是受到了一定的发展限制。
机器人清扫设备可以采用剪叉式升降机对绝缘子进行带电清扫，而且清扫过程中能够很好地对绝缘瓷瓶以及绝缘子上其他的细小部位进行全面的清扫。目前对于绝缘子带电清扫设备研究和设计最为关注的就是机器人带电清扫设备。由于机器人带电清扫设备要比其他的带电清扫设备内部控制结构复杂所以为了更好地研究和设计带电清扫的设备应该对机器人带电清扫设备的控制机械系统、液压系统、通讯系统、以及绝缘子带电清扫设备中关键技术问题进行分析[3]。
3 绝缘子带电清扫关键技术问题及解决方法
3.1 清扫设备制备材料的选择
清扫设备的制备材料选择对于制造出更符合绝缘子带电清扫的设备是非常重要的。因为绝缘子清扫过程中清扫设备是带电清扫的，而绝缘子有的是处于低压环境下，而有的是处于高压或者是超高压环境下，如果清扫设备的制备材料选用不当就会使清扫设备在清扫过程中受到高压的影响而发生导电现象，这样无论是对于清扫设备还是对于传输的高压线还是绝缘子都是具有破坏性的，如果进行绝缘子清扫过程中附近有工作人员存在的话，也会造成一定程度的人员伤亡，这对于绝缘子清扫工作的展开具有很大的阻挠，所以在清扫设备制备材料的选取上要根据绝缘子的工作环境以及带电清扫的要求选择合适的材料，而且由于清扫过程中要确保清扫设备的强度和韧度。
3.2 清扫设备绝缘油缸漏油问题
机器人清扫设备在进行清扫时它的升降操作主要是通过设备中的液压油缸的伸缩来实现清扫设备的升降问题的，而在绝缘子清扫中带电作业就要保障清扫设备的绝缘性，那么液压油缸的绝缘性就要相当好，对于目前机器人清扫设备研究以及试验来看，清扫设备绝缘油缸在反复的升降操作过程中，由于油缸的反复摩擦、受力以及温度的变化会使绝缘油缸出现漏油的现象[4]，这对于一个带电作业来说就打破了清扫设备绝对绝缘的限制，会给清扫工作带来导电的危险性，所以为了保障清扫设备绝缘油缸在操作过程中的绝对封闭性，就要对清扫设备的绝缘油缸进行改造，并且还要保障绝缘油缸与设备的协调与整体性，不能一味的保障油缸的封闭性而忽视清扫设备其他方面的研究和设计。
3.3 绝缘传感器的设计和信号传导问题
清扫机器人之所以能够很好的清扫高压环境下的绝缘子主要是该清扫设备的伸缩臂和清扫手抓上存在位置和安全限位的传感器，能够很好的对绝缘子的清扫部位以及清扫环境做出信号收集，然后将收集到的信号通过传感器传输到车载计算机上进行分析，但是它们的绝缘问题在设计研究的时候是一个难控制的地方，所以为了能够使清扫设备的伸缩臂和手抓上传感器的绝缘性足够好就要做好它们的绝缘性控制分析和设计，这样才能保障清扫信号的有效传输和工作的安全性。
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4绝缘子带电清扫设备组成系统分析
4.1 清扫设备的控制系统
带电清扫机器人设备能够很好的对绝缘子进行清扫主要是它的内部工作的各个系统之间的协调以及发挥的作用比较好，它作为一种清扫设备那么它的有效控制对于它的工作效率是非常重要的。清扫设备的控制系统在机器人带电清扫的过程中主要是通过计算机控制技术来实施的，将机器人置于绝缘子上面，操作人员通过计算机对清扫目标进行识别、分析、以及进行清扫决策，而机器人则需要完成组织、协调以及和相关的执行功能，在这个人机相互协调的过程中，虽然需要人机很好的搭配写作，但是在清扫的过程中还是由机器人进行操作，操作过程中有效的发挥机器人的控制系统的灵活性是非常重要的，比如在清扫时机器人需要不断的变化清扫姿势、绝缘子需要清扫的部位也在随着清扫工作的进行而不断的发生这变化，所以清扫机器人在工作过程中就会不停的进行升降操作，这些都要经过设备的控制系统来完成。
4.2绝缘平台数据采集系统
绝缘平台数据采集系统故名思议就是对清扫过程中作业运动状态以及污垢清扫目标数据的收集系统，但是由于绝缘的要求，电气类的传感器在带电清扫中是不能够应用的，所以只能设计绝缘性足够好的传感器用于带电清扫的设备上，因此在数据传到过程中多用光纤作为数据传到的载体，将收集到的数据从绝缘平台上传下来[5]。数据传输过程中主要是机器人清扫设备的手抓处光纤传感器对清扫位置进行清扫信号传输，然后是码盘和驱动手抓处的传感器进行清扫信号传导，确定手抓根据清扫位置的回转角度信息传递给清扫设备的控制系统，对清扫设备的动作进行准确控制。然后就是码盘与操作机械臂处的纤维传感器将手臂需要伸出的距离信号传导出去，通过控制系统进行控制，根据清扫设备与绝缘子污垢处的距离控制清扫设备机械臂伸缩的距离，保障伸缩臂动作的准确性，完成清扫信号的传导作业。
4.3清扫设备的车载控制系统
清扫设备的车载控制系统在机器人带电清扫绝缘子的过程中主要是对绝缘瓷瓶清扫轨迹进行控制以及设备移动中快速进行自动跳屏处理，而且在机器人进行清扫的过程中如果遇到突发状况还可以进行快速的响应，尽量减少突发事件对机器人清扫的影响。清扫时机器人通过该系统控制的视觉观察系统智能化对绝缘瓷瓶的清扫进行控制，然后对瓷瓶上的污垢进行清扫定位，然后在将跟踪的清扫数据通过光纤传感器传到到车载控制系统[6]，然后通过信号数据分析做出反应，对绝缘瓷瓶进行回转清扫动作，在动作过程中车载控制系统也给它提供了一个稳定的调整基础，随着动作的进行迅速调平车体支架，保障动作的平稳性。
4.4清扫设备的操作台控制系统
清扫设备的操作台控制系统在机器人作业时主要是实现对机器人的遥控操作，机器人操作过程中的动作图像采集和操作监视功能。在机器人清扫设备中该系统的设计能够使操作过程通过计算机网络技术呈现到计算机屏幕上，由于能够实现远程操作，所以操作人员无需在绝缘子清扫现场进行操作，提高了绝缘子带电清扫的安全性。操作台控制系统在工作过程中主要是通过机器人清扫时纤维传感器对清扫污垢进行定位和信号传导，操作人员通过操作台显示的数据分析结构进行操作控制，计算机控制分析系统对机器人通过清扫情况和达到的清扫效果进行动作控制，同时控制清扫中可能出现的意外情况。
4.5清扫设备的机械控制系统
清扫设备的机械控制系统主要是对机器人设备中的轻型卡车、绝缘升降平台、机器人的操作手臂、机器人的手抓、刷盘以及其他移动的零部件进行控制。轻型卡车主要是机器人的移动载体，在机器人作业时支持机器人的移动，而且它能够在高压危险环境中进行移动，这也是机器人清扫设备的一大特点。绝缘升降平台主要是基于绝缘的工作需要，它的制成材料是采用的高强度绝缘材料，在机器人作业过程中承载着机器人操作手臂以及操作人员，机器人的操作手臂具有很强的伸缩性，在绝缘子带电清扫的过程中，它根据清扫距离的需要能够准确的进行伸缩控制，而机器人的手抓主要是安装在操作臂的末端，它也是耐高压的绝缘物质做成的，清扫时与绝缘子上污垢紧密接触，进行清扫。
4.6清扫设备的电控系统
清扫设备的电控系统主要是通过手推遥控操作台和车载电控箱来进行操作控制作业的。其工作过程中主要是由操作人员进行手推遥控操作台和车载电控箱来实现的，车载电控箱通过接收到的各项执行信号，然后对清扫的部位进行锁定清扫，它执行动作时还需要驱动液压阀和液压马达，所以在此系统作业时要注意漏油问题，以保障作业过程中的绝缘性。
5结论
通过以上对绝缘子带电清扫设备研究和设计的相关分析，我们可以清楚地明白，现在工业的发展离不开电力的支持，为保障我国工业和居民生产生活对电力的需求，电力企业一定要对在电压输送过程中起着绝对作用的绝缘子的清扫和保护有了高度的重视，绝缘子不像其他的电气设备可以置于室内进行工作，它们都是暴露在环境中的，受到环境中各种因素的影响比较大，尤其是绝缘子上污垢和风霜雨雪的影响较为明显，如果不及时清理掉绝缘子上的污垢容易使绝缘子发生污闪而影响供电系统的稳定性，从而造成大面积的停电现象，这对于用户和生产企业来说都是有很大的经济损失的，为了加快电力企业的稳定发展，保障供电服务水平，有效的进行绝缘子带电清扫设备的研究和设计是非常有意义的。
参考文献：
[1]张涛，毕睿华，张云翔，陈昊，张明，潘朝贤.基于化学清洗剂与气动清洗机的绝缘子带电清扫技术的研究[J].四川电力技术. 2015（03）
[2]顾毅，翁新华，杨汝清，宋涛.超高压带电清扫机器人可变半径清扫手爪设计及优化[J].上海交通大学学报.2007（11）
[3]孙斌，安鲁陵，杨汝清.绝缘子清扫机器人的动力学建模及轨迹优化[J].南京航空航天大学学报.2004（03）
[4]戚晖，彭商贤，鲁守银.高压带电作业机器人升降系统振动分析及控制补偿策略[J].中国机械工程，2003，14（9）：744-746.
[5]陈亮，杨汝清，谢霄鹏.基于视觉的高压带电清扫机器人瓷瓶自动定位伺服系统[J].机器人，2004，26（2）：161-165.
[6]顾毅，翁新华，杨汝清，等．关节式超高压带电清扫机器人HVCR-Ⅱ[J]。上海交通大学学报，2006，40（12）：2173-2176．
论文作者:黄平,林寿生,观贵安
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
标签：绝缘子论文; 设备论文; 机器人论文; 过程中论文; 操作论文; 控制系统论文; 作业论文; 《电力设备》2017年第21期论文;