高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方式桶唐。為確保供電可靠性,電力公司必須定期對線路設備進行巡檢,及時發(fā)現(xiàn)早期損傷和缺陷,安排必要的維護和修復族沃。目前,對輸電導線進行巡檢的方法主要有2 種:人工巡線 采用肉眼汹粤、望遠鏡或紅外成像儀等設備沿地面對轄區(qū)內(nèi)的電力線進行觀測命斧。這種方法勞動強度大,工作效率和探測精度低,可靠性差田晚。

移動機器人技術的發(fā)展,為架空電力線路巡檢提供了新的移動平臺。高壓巡線機器人是沿架空高壓輸電線路進行巡檢作業(yè)的全自動化的巡線裝置,能夠帶電工作,沿輸電導線全程運行(包括沿輸電導線的直線段和耐張線段實現(xiàn)滾動爬行,跨越及避讓懸垂線夾国葬、懸垂絕緣子贤徒、防震錘、耐張線夾汇四、桿塔等結構型障礙) ,利用攜帶的傳感儀器對桿塔接奈、導線及避雷線、絕緣子通孽、線路金具序宦、線路通道等實施接近檢測,代替工人進行電力線路的巡檢工作,提高巡線的工作效率和巡檢精度。作者所在的課題組在國家863 計劃資助下,已研制出巡線機器人樣機,并通過了現(xiàn)場運行試驗背苦。本文只討論巡線機器人中采用電流傳感器對夾緊力進行測量的一種方法互捌。

巡線機器人移動平臺是由兩小臂操作手機構和一個公共的變長大臂機構組成。在機器人爬行和跨越障礙物時,需要讓一個操作手夾緊導線,騰出另一操作手配合公共的變長大臂在空間做動作,此時操作手能否夾緊導線就顯得尤為關鍵:夾緊力過大,會損壞機械結構或驅動電機;夾緊力不夠,機器人就可能從導線上掉下來腋钞。由于機器人工作在強電場茵沾、強磁場環(huán)境下,且高壓輸電導線為柔性導索,夾緊機構的夾持角度不固定,待夾導線和障礙的直徑也不相同,使其對夾緊力傳感器的選用十分苛刻,必須具備以下條件:(1)能避免強電場、強磁場的干擾肺倾。(2)能自適應夾緊不同直徑的物體负腻。(3)結構小巧、重量輕圈咬、便于安裝淡窘。本文采用磁補償式電流傳感器間接測量巡線機器人夾緊力,效果良好。

2 磁補償式電流傳感器原理

磁補償式電流傳感器由原邊線圈鹏汁、聚磁磁芯讼牢、霍爾電極、次級線圈磕艺、放大電路等部分組成,如圖1 所示,其工作原理為:原邊電流I1 通過原邊線圈N1 產(chǎn)生磁場B1 , 其磁力線集中在磁芯氣隙周圍凳赃。內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的mV 級電壓, 后續(xù)電路將這個微小信號轉換成副邊補償電流I2 , I2 流過次級線圈N2 產(chǎn)生補償磁場B2 。當原邊與副邊的磁場達到平衡時, 補償電流I2 即可反映原邊電流I1 的值,即I1 N1 = I2 N2 附垒。輸出電流I2 經(jīng)過測量電阻Rm , 則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。

3 系統(tǒng)構成

整個電流傳感器測力系統(tǒng)由直流驅動電機更耻、電流傳感器测垛、模擬/ 數(shù)字轉換(A/ D) 模塊、控制器及傳動與夾緊機構組成, 其中直流電機通過傳動機構驅動夾緊機構動作,電流傳感器串接在電機正極接線端子中,其輸出信號送入A/ D轉換模塊,控制器根據(jù)轉換結果控制電機的動作秧均。

4實驗數(shù)據(jù)處理

根據(jù)上述方法,選用CS005LX 型霍爾電流傳感器,原邊電流測量范圍- 5～5 A ,副邊額定輸出電壓4 V ,安裝在一臺220 kV 沿相線巡線機器人實驗樣機上食侮。由于機械摩擦阻力矩隨傳動機構的運動而變化,電流傳感器的輸出有振動現(xiàn)象,需要進行相應的軟件濾波處理,以保證夾緊效果。采用連續(xù)多次判斷采樣電流大于閥值的方法即可方便地濾除干擾,如圖4 所示目胡。

圖4 軟件濾波流程圖

6 結 論

通過對不同實驗條件下夾緊效果的檢測表明:采用電流傳感器測量夾緊力,根據(jù)預置閥值的不同可以達到不同的夾緊效果,反應靈敏,重復性較好;能自適應夾緊不同直徑的導線或障礙物,無需調整軟硬件;不受強電場锯七、強磁場的干擾,符合實際應用要求链快。

采用電流傳感器測量高壓巡線機器人的夾緊力,是對電流傳感器用法的一種全新嘗試。他區(qū)別于一般的通過形變來測量力的方法,通過對系統(tǒng)功耗的轉化,用電機的驅動電流間接地反應夾緊力眉尸。這種方法無需增加額外的儀器設備,不受結構的安裝位置限制,控制簡單,成本低廉,可應用于過載保護域蜗、拉壓力控制等場合。

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