摘要：随着目前配网带电作业次数的增加，带电作业的安全性逐渐得到供电企业的重视。10kV配电网带电作业主要采用绝缘操作杆作业法或绝缘手套作业法。传统的绝缘杆作业法是作业人员在地面或登杆等安全位置，与带电体保持一定的距离，再通过端部装上所需的工器具附件利用绝缘杆进行作业。该作业方法完全依赖人力操作，作业人员劳动强度高，且工作效率低。本文就绝缘操作杆作业法中在绝缘操作杆端部使用电动套筒扳手的智能化改造方案进行了探讨。
一、绝缘操作杆作业法现状调研
绝缘操作杆作业法是作业人员在地面或通过登杆工具（脚扣等）登杆至适当位置，保持与10kV电压相适应的安全距离，再应用端部装配不同工具附件的绝缘操作杆进行作业的一种带电作业方法。该作业方法的主要优势在于不受交通和地形条件的限制，缺点在于完全依赖人力操作，操作难度大，作业人员劳动强度高，工作效率低。
传统套筒操作杆将套筒安装在绝缘操作杆前端，通过人力旋转操作杆带动前端的套筒扳手，转动螺栓完成如并沟线夹的拆装等作业。由于绝缘操作杆较长，人力转动扳手扭矩不足，操作费力且无法保证螺栓固定紧固，存在一定的安全隐患。此外，在登杆作业时，作业人员的活动空间受限，需进行螺栓紧固或拆除作业的地点可能离作业人员较远。若作业点与作业人员不在同一垂线上，此时使用传统套筒扳手作业，套筒与螺栓成一定角度，难以对准，操作更加困难。10kV配电网导线间距离小，配电设施密集，作业人员活动范围窄小，目前绝缘杆操作法工作效率低下、工作人员操作难度大的问题一直没有得到很好的解决。
二、智能套筒操作杆的设计与实现
（一）设计思路
在现有高压操作杆基础上，以电动扳手（电动棘轮切刀）替代目前工器具，并增加智能操作模块，用电子控制模式远程控制电动工器具，降低操作的笨重性，保障固定异型并沟线夹的力矩，减少人力的负担，大大提高工作效率，达到带电作业工器具智能化的要求。
绝缘套筒操作杆智能化改造的关键和难点在于：
1）如何解决电动工器具与现有绝缘操作棒联动操作；
2）如何保证电动工器具与绝缘操作棒联动操作后的绝缘性能；
3）如何实现电动工器具远程控制的方法。
（二）智能套筒操作杆的实现
（1）绝缘操作杆与电动套筒扳手的固定。
设计机械部件将绝缘操作杆与电动工器具相结合、固定，该部件的设计将影响整套方案的可实施性、安全性，必须考虑中轴、重量、稳固性等多种因素。绝缘操作杆与电动套筒扳手的结合，需考虑以下几个方面：1）不影响绝缘工作性能；2）合理设计模块重量分布，避免操作时晃动过大；3）合理分配模块设计外形，保证视线良好；4）具有可拓展性，功能可拓展。
最终设计实现：1）结合部件角度可调，电动套筒扳手可与操作杆成一定角度，适应更多作业环境，工具使用更加灵活；2）中轴一线设计，保证重心，避免晃动过大；3）模块小型化设计，合理布局，减少对操作人员视线的遮挡；4）高性能轻重量的电机和电池选型，控制总重量，便于操作。
（2）电动套筒扳手的控制。
通过拆解电动工具、研究电动工具内部电路、研究电动工具工作模式，开发控制电路和无线通信模块、设计程序等流程执行。
1）采用2.4G无线通信遥控，实现对电动套筒扳手的实时遥控；2）高耐压电路设计技术，保障电动套筒扳手的正常工作；3）国家安全无线频段选择及技术应用，保障电动套筒扳手在强电磁场干扰下的正常工作；4）通用电子模块设计，保证通用性；5）嵌入式系统设计，采集显示相关数据和信息；6）友好的界面，操作人员可带绝缘手套进行操作。
控制系统的结构如图1。
（三）智能套筒操作杆的技术指标
（1）电动套筒扳手技术指标。最大扭矩：250Nm；空载转速：0～2200rpm；冲击次数：0～3200ipm；夹头：1/2英寸四方头；电池：18V/2.0Ah（锂电池）。
（2）遥控端技术指标：采用蓝牙通信模块，通信距离可达100米，操作终端反应时间小于0.05秒；提供LCD屏进行UI交互，具有按键可控制功能，并提供语音模块通知用户。
（3）受控端技术指标：采用蓝牙通信模块与遥控终端进行通信，通过协议获取指令。主控芯片直接控制电机，驱动电动工具工作。
（四）智能套筒操作杆的功能特点
（1）将电动套筒扳手加入到绝缘操作杆作业法工具中，代替传统工具的人力操作，显著提升作业效率；
（2）电动套筒扳手扭矩大，螺栓固定更加紧固，提高线路安全性；
（3）通过无线遥控电动工具，解决了电机控制和操作人员的绝缘安全问题；
（4）通过可旋转的连接头，电动工具可以与操作杆固定成一定角度，适用各种操作环境，具有更强的操作灵活性；
（5）通过使用高性能的电机和电池，在保证电动套筒扳手出力的情况下，将系统总重量保持在了一个合适的范围内。
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图1控制系统结构图
在实际测试过程中，使用智能套筒操作杆登杆进行异型并沟线夹的安装和拆卸工作，只需几秒种就能旋紧或松开一根螺栓，相比传统套筒操作杆需要1分钟左右的操作时间，大大提高了作业效率，且降低了作业难度和作业人员的体力负担。此外，用智能套筒操作杆旋紧的螺栓，难以用传统套筒操作杆拆除，螺栓固定更加紧固，提高了线路安全性。
四、结束语
随着我国电网建设和技术的发展，带电作业已成为送配电设备测试、检修、改造的重要手段。本文与实际工作相结合，在现有工器具和作业方式上进行创新，研制智能套筒操作杆，为带电作业提出有效的解决措施。智能带电作业工器具以无线方式与电子模块通信，智能带电作业工器具接收遥控器控制信号做出相应操作，完成作业，大大提高了操作的灵活性和精确度。智能套筒操作杆的研发与应用，可以有效降低作业人员的劳动强度和操作难度，提高工作效率和线路安全性。其设计思路可以进一步推广到其他电动工具上，应用到更广泛的场景中。随着智能套筒操作杆推广与应用，将使智能化的电动工器具在电力带电作业上得到更大的应用。
参考文献
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[3]胡毅.输配电线路带电作业技术的研究与发展[J].高电压技术，2006(11):1-10.
作者简介
郑罡，1976年4月，男，河南开封，本科，高级工程师，北京交通大学计算机科学与技术，国网河南省电力公司开封供电公司。
南钰，1990年6月，男，河南开封，本科，工程师，河南工程学院，国网河南省电力公司开封供电公司。
岳纲毅，1989年6月，男，河南郑州，硕士，工程师，华北电力大学，国网河南省电力公司信息通讯公司，河南开封，邮编450015。
论文作者:郑罡1,南钰2,岳纲毅3
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：作业论文; 操作论文; 套筒论文; 扳手论文; 器具论文; 螺栓论文; 人员论文; 《电力设备》2020年第1期论文;