输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法

摘要

本发明属于电动升降机与带电线路作业技术领域，特别是一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法：利用无人机携带绝缘绳并将绝缘绳悬挂于导线，再通过绝缘绳牵引半静力绳将半静力绳悬挂在导线，等电位电工通过操作小飞人进入强电场并到达带电线路进行消除缺陷作业。步骤：设置无人机与绝缘绳，检查无人机，无人机抛绳，牵引半静力绳索，安装半静力绳索，安装小飞人与缓冲自锁器，等电位电工检查、连接，小飞人提升等电位电工并完成电位转移、挂硬质绝缘梯头、转位，进入等电位挂延长绳消除缺陷，退出等电位。作业人员使用小飞人升起，进入带电线路缺陷位置，不用攀登铁塔、攀爬软梯进出强电场，安全风险小，工作效率高，操作简单。

说明书

技术领域

本发明属于无人机、电动升降机在带电线路作业技术领域的应用，是一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法。

背景技术

随着超特高压电网的大力发展，供电可靠性的提高，人均维护线路公里数的不断加大，作业人员的工作量不断增大，超特高压输电线路因缺陷造成线路停电不仅仅经济损失巨大，且有很大的政治影响。超特高压线路具有高电压、强电场、铁塔高、档距大、部件机械荷载大、金具及绝缘子等部件结构大重量大等特点，随之带来一系列作业困难。超特高压输电线路带电及检修作业所需人员、工时较330kV及以下线路大幅增加，作业效率明显降低，但人均维护线路长度逐年增加，检修力量不足的矛盾日益突出。

目前，国内超特高压领域也仅仅是沿用传统的吊篮摆入法、跨二短三法和地面软梯法等进出强电场方法开展带电作业。国外发达国家多采用直升机直接进入强电场，但是参与带电作业的直升机和普通直升机不同，必须经过特殊制造，经历了高电压试验，一架价值在200万美金以上。并且目前，在世界上能驾驶这种直升机，在带电高压线间的飞行作业的驾驶员，总数仅几十个，此类飞行员最快的培训周期也在6～8年。

中国航空管制应该是世界上最为严格的国家，如果每次开展带电作业都要经过申请航线等诸多繁琐手续，必将错失消除缺陷的最佳时机，与带电作业迅速反应的要求相驳，而且每次都投入巨大，在我国实用性不强。

根据使用要求，等电位带电作业主要存在问题和难点是进出电场的过程，以传统跨二短三法进出±800kV输电线路强电场为例，进电场前需要进行绝缘子低零值检测，仅仅检测这一项就需要3个人同时操作，需要耗时30分钟左右，如遇到低零值绝缘子数量达到规定值，反而不能开展带电作业。跨二短三进入电场要穿过15.36～30.24m长的绝缘子串，等电位电工的体力已经消耗非常大，这时还没有开始作业，还要通过跨二短三退出强电场，这样对工作人员的身体素质要求极高，作业条件限制比较大。

截止目前我国尚无一种高效、通用性强、可开展多种作业类型的进出强电场的方法与工器具。所以本发明的技术路线是在现有技术和已知先进工器具的基础上，针对作业工具开展专门的研究，研究确定带电作业用进出强电场方法，从而使超特高压输电线路可开展的带电作业项目、适用塔型大大增加，也改变了传统进出强电场的方式，进而确保大电网的安全稳定运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法。该方法带电作业人员进出强电场时不用攀登铁塔、也不用攀爬软梯，可以很好的保留体力，确保顺利开展等电位上的消除缺陷工作，提高作业的安全系数。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法，其特征在于利用无人机携带绝缘绳并将绝缘绳悬挂于导线，再通过绝缘绳牵引半静力绳将半静力绳悬挂在导线，等电位电工通过操作小飞人进入强电场并到达带电线路进行消除缺陷作业。

本发明提供的作业方法步骤包括：设置无人机与绝缘绳，检查无人机，无人机抛绳，牵引半静力绳索，安装半静力绳索，安装电动升降机与缓冲自锁器，等电位电工检查、连接，电动升降机提升等电位电工并完成电位转移、挂硬质绝缘梯头、转位，等电位电工进入等电位挂延长绳消除缺陷，退出等电位；具体方法如下：

1、设置无人机与绝缘绳

距离边相导线垂直投影10m处设置观测线；在10米观测线外围依次并列设置停机坪和防潮绝缘帆布，在停机坪上设置无人机，在绝缘帆布上以S形布置绝缘绳，绝缘绳的一端连接垂球，垂球与无人机的拖扣装置连接。

2、检查无人机

检查确认无人机的机体结构、遥控器的电池电量、无人机与遥控器数据传输设施、拖扣装置的状态至正常。

3、无人机抛绳

检测风速，在满足无人机飞行要求的风速≤5m/s条件下，进行无人机抛绳，包括边相作业抛绳法和中相作业抛绳法：

3.1边相作业抛绳方法：无人机携带垂球和绝缘绳垂直起飞，在达到2倍的导线对地距离高度后，无人机向线路内侧平飞（即保持对地面垂直距离不变，以下同），观测手站在边相导线与地线之间的地面观测，当无人机到达边相导线与地线之间时，操控手遥控打开拖扣装置，使垂球携带绝缘绳垂直落下、坠落在地面，将绝缘绳搭挂在边相导线两侧，无人机原路返回，落回停机坪。

3.2中相作业抛绳方法：无人机携带垂球和绝缘绳垂直起飞，在达到2倍的导线对地距离高度后，无人机向线路内侧平飞，观测手站在中相导线与左地线之间的地面观测，当无人机到达左地线和中相导线之间时，操控手遥控打开拖扣装置，使垂球携带绝缘绳垂直落下、坠落在地面，

无人机原路返回，落回停机坪，在绝缘绳的另外一端连接好垂球，将垂球与无人机的拖扣装置连接，无人机携带垂球牵引绝缘绳的另一端从停机坪再次起飞，在达到两倍的导线对地距离高度后，无人机向线路内侧平飞，当无人机到达右地线和中相导线之间时，操控手遥控打开拖扣装置，使垂球携带绝缘绳垂直落下、坠落在地面，将绝缘绳搭挂在中相导线两侧，无人机原路返回，落回停机坪。

4、牵引半静力绳

地面工作人员拆除垂球，将两条半静力绳索绑扎连接于绝缘绳一端，牵引绝缘绳的另一端使半静力绳索搭挂在边相导线或中相导线两侧。

5、安装半静力绳索

两条半静力绳牵引过导线后将它们之间拉开间距，按下述安装每条半静力绳索：将半静力绳索与导线接触位置的那段绳索用护套包裹，同时在护套下端打蝴蝶绳扣；在导线另一侧的半静力绳索安装自锁装置，并用自锁装置连接至蝴蝶绳扣将导线两侧的半静力绳索相互自锁，牵拉半静力绳索使包裹有护套那段绳索置于边相导线或中相导线处。

6、安装小飞人与缓冲自锁器

打开小飞人的卡绳器，把半静力绳索安装到卡绳器里面；打开小飞人电源，检测确认小飞人上升下降功能、遥控装置与紧急停车至正常；在另外一条半静力绳索上安装缓冲自锁器。

7、等电位电工检查、连接

等电位电工穿着全套合格的屏蔽服，外套全方位航空式安全带；小飞人下方的卡环与安全带腰间的卡环相连，安全带的胸口的卡环与缓冲自锁器相连；而后，等电位电工对安全带及半静力绳索进行冲击试验；确认冲击试验合格后，等电位电工腰间悬挂电位转移棒与硬质绝缘梯。

8、小飞人提升等电位电工电位转移、挂硬质绝缘梯头、转位

等电位电工操作小飞人开始提升，在距离导线0.5m时停车；对人身进行电位转移，然后对小飞人进行电位转移；摘下腰间悬挂的硬质绝缘梯头，将硬质绝缘梯头悬挂在最下层的子导线上；等电位电工转移位置到硬质绝缘梯头后，把安全带挂在到导线上，然后摘除腰间与小飞人的连接、摘除胸口与缓冲自锁器的连接。

9、等电位电工进入等电位挂延长绳消除缺陷

等电位电工沿着硬质绝缘梯头进入等电位，到达导线后悬挂延长绳并将延长绳包裹住整相导线，脱开安全带与导线的连接；等电位转移到缺陷位置消除缺陷。

10、退出等电位

缺陷消除后进行等电位退出，退出顺序与进入顺序相反。

本发明所使用的无人机采用多旋翼无人机，也可采用其它无人机。小飞人是俗称，其正规名称为电动升降机；为了便于业内人员快速理解，本发明采用小飞人称谓。

本发明利用无人机精确抛投牵引绳，通过牵引绳来牵引安装有小飞人的半静力绳索，等电位作业人员直接使用小飞人升起，进入带电线路缺陷位置，作业人员不用攀登铁塔、更不用攀爬软梯进出强电场；这样，作业人员能够很好的保留体力，确保等电位上的消除缺陷工作很顺利的开展，体力的保留也提高了作业的安全系数。

以750kV电压等级为例，本发明与传统作业方法相比，主要优势有：

1、省人、省时、省力：避免了爬塔、走线、跨越绝缘子等诸多危险因素，省去了繁琐的工器具准备等环节。

2、精准、高效：传统作业方法中等电位作业人员处理缺陷需进行攀爬软梯至导线，再走线到缺陷位置进行消除，而新型作业方法等电位作业人员能够精准的直接到达缺陷位置，及时消除缺陷。

3、安全风险低：传统方法存在人身高处坠落、带电作业时人身触电、带电作业时短接电气部位等风险。本发明方法带电作业时虽然也存在短接电气部位的风险，但与传统方法相比，作业人员安全距离数倍增大，安全风险直线下降。

4、应用范围广：本发明适用于110kV～±800kV单回路各种塔型、任意相别的带电、停电检修工作。

本发明进行了与传统的跨二短三法的对比试验，表1是本发明与传统作业方法各要素对比表。

从表1得知：对于作业人员的体能年龄要求明显降低，大大减少了作业时间，提高了工作效率。本发明成功应用实施标志我国首次实现了特高压带电作业机械化，具有安全风险小、使用工器具少、作业人员少、操作简单等优点，并填补了特高压输电线路无人机带电作业的空白，解决了国内很多紧凑型塔无法开展带电作业的难题；开创了带电作业一个崭新的领域。使得超高压输电线路带电作业从常规的个人技能时代进入到了无人机机械化时代，是特高压输电线路带电作业一次划时代的转折点。

附图说明

图1是无人机边相抛绳平面示意图；

图2是无人机边相抛绳路径图；

图3是无人机边相抛绳示意图；

图4是无人机中相抛绳路径图；

图5是无人机中相抛绳至A抛投点的示意图；

图6是无人机中相抛绳完成示意图；

图7是半静力绳索包裹了护套并打蝴蝶绳扣的示意图；

图8是自锁装置自锁半静力绳索的示意图；

图9是等电位电工与小飞人、缓冲自锁器的连接关系示意图。

图中：1—铁塔，2—左相导线，3—中相导线，4—右相导线，5—左地线，6—右地线，7—停机坪，8—Φ4绝缘绳，9—防潮绝缘帆布，10—无人机，11—不锈钢围带，12—抛投点，121—A抛投点，122—B抛投点，13—半静力绳索，14—护套，15—蝴蝶绳扣，16—小飞人，17—等电位电工，18—电位转移棒，19—缓冲自锁器，20—自锁装置,21—垂球，L—边相导线垂直投影至不锈钢围带的距离，H—导线至地面的距离。

具体实施方式

实施例1；本实施例是左相导线边相作业时，输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法 (本领域的技术人员能够明白，当需进行右相导线4边相作业时，参照本实施例即可实现) ，其步骤如下：

1、设置无人机与Φ4绝缘绳

如图1与图2所示：边相导线垂直投影至不锈钢围带的距离为L，在L为10m处用三根不锈钢围带11设置10m观测线，紧挨10米观测线设置无人机停机坪7，紧挨无人机停机坪7设置防潮绝缘帆布9。在防潮绝缘帆布9上面以S形布置Φ4绝缘绳8，Φ4绝缘绳8一端连接有重0.5公斤垂球21，垂球21连接在无人机10下方的拖扣装置。无人机为多旋翼无人机。

2、检查无人机

首先对无人机的机体结构进行检查，而后检查无人机及遥控器的电池电量；接通无人机电源后，检查遥控装置、无人机与遥控器的数据传输设施，检查拖扣装置工作是否正常。

3、无人机抛绳

检测风速，在满足无人机飞行要求的风速即≤5m/s的条件下，进行左相导线2的作业抛绳，参见图2与图3：无人机10携带垂球21和Φ4绝缘绳8垂直起飞，不得飞入以左相导线为圆心的半径10m的范围内，测控手时刻检测无人机10的飞行高度，飞行高度必须达到两倍的导线至地面的距离H，到达两倍高度后无人机向导线侧飞入，观测手站在左相导线2与左地线5之间观测，当无人机10到达左相导线2与左地线5之间时，操控手遥控打开无人机10下方的拖扣装置，使垂球21携带Φ4绝缘绳8垂直落下，垂球21携带Φ4绝缘绳6坠落在地面抛投点12，将Φ4绝缘绳搭在左相导线2两侧，多旋翼无人机10原路返回，落回停机坪7。

4、牵引半静力绳

地面工作人员拆除垂球21，在Φ4绝缘绳一端绑扎两根半静力绳索13，将半静力绳索13与Φ4绝缘绳8连接，牵引Φ4绝缘绳8使半静力绳索13搭在左相导线2两侧。

5、安装半静力绳索

两条半静力绳索13牵引过左相导线2后将它们之间拉开间距，参见图7，按下述安装每条半静力绳索13：将半静力绳索13与左相导线接触位置的那段绳索用护套14包裹，同时在护套14下端打蝴蝶绳扣15；参见图8，在左相导线2另一侧的半静力绳索13安装自锁装置20，并用自锁装置20连接至蝴蝶绳扣15将左相导线2两侧的半静力绳索13相互自锁，牵拉半静力绳索13使包裹有护套14那段绳索置于左相导线2处。

6、安装小飞人与缓冲自锁器

参见图9：打开小飞16的卡绳器，把半静力绳索13安装到卡绳器里面；打开小飞人电源，检测确认小飞人上升下降功能、遥控装置与紧急停车至正常；在另外一条半静力绳索13上安装缓冲自锁器19。

等电位电工穿着全套合格的屏蔽服，外套全方位航空式安全带，使用小飞人下方的卡环与安全带腰间的卡环相连，安全带的胸口的卡环与安装在另外一条半静力绳上缓冲自锁器相连，所有连接完毕后，等电位电工对其进行冲击试验。冲击试验合格后，等电位电工携带电位转移棒、硬质绝缘梯。

7、等电位电工检查、连接

等电位电工17穿着全套合格的屏蔽服，外套全方位航空式安全带；小飞人下方的卡环与安全带腰间的卡环相连，安全带的胸口的卡环与缓冲自锁器19相连；而后，等电位电工对安全带及半静力绳索进行冲击试验；确认冲击试验合格后，等电位电工17腰间悬挂电位转移棒18与硬质绝缘梯。

8、小飞人提升等电位电工电位转移、挂硬质绝缘梯头及转位

等电位电工17操作小飞人16开始提升，在距离左相导线2约0.5m处停车；向工作负责人申请电位转移，确认获批后，先对人身进行电位转移，然后对小飞人16进行电位转移；摘下腰间悬挂的硬质绝缘梯头，将硬质绝缘梯头悬挂在最下层的子导线上；等电位电工17转移位置到硬质绝缘梯头后，把安全带挂在到左相的子导线上，然后摘除腰间与小飞人16的连接、摘除胸口与缓冲自锁器19的连接。

9、等电位电工进入等电位挂延长绳消除缺陷

等电位电工沿着硬质绝缘梯头进入等电位，到达左相导线后悬挂延长绳，延长绳必须包住整相导线，脱开安全带与左相导线的连接；等电位转移到缺陷位置消除缺陷。

10、退出等电位

缺陷消除后检查导线上无遗留物向工作负责人汇报，经工作负责人同意，进行等电位退出，退出顺序与进入相反。

实施例2；本实施例是需要达到中相导线作业时，输电线路无人机及电动提升装置组合式带电作业方法。

1、设置无人机与Φ4绝缘绳，同实施例1。

2、检查无人机，同实施例1。

3、无人机抛绳

检测风速，在满足无人机飞行要求的风速即≤5m/s的条件下，进行中相导线3的作业抛绳，参见图4与图5：多旋翼无人机10携带垂球21和Φ4绝缘绳8垂直起飞，不得飞入以导线为圆心的半径10m的范围内，测控手时刻检测无人机10的飞行高度，飞行高度必须达到两倍的导线至地面的距离H，到达两倍高度后无人机10向导线侧飞入，观测手站在左地线5与中相导线3之间观测，当无人机10到达左地线5和中相导线3之间时，操控手遥控打开拖扣装置，使垂球21携带Φ4绝缘绳8垂直落下、坠落在地面上的A抛投点121；将绝缘绳8搭挂在左相导线2与左地线5上。

无人机10原路返回，落回停机坪7，在Φ4绝缘绳的另外一端连接好垂球21，将垂球21与无人机19的拖扣装置连接，无人机10携带垂球21牵引Φ4绝缘绳8的另一端从停机坪7再次起飞，在达到两倍的至地面的距离H后，无人机10向线路内侧平飞，当无人机10到达右地线6和中相导线3之间时，操控手遥控打开拖扣装置，使垂球21携带Φ4绝缘绳垂直落下、坠落在地面上的B抛投点122，将绝缘绳8搭挂在中相导线3两侧，无人机10原路返回，落回停机坪7。

步骤4至步骤10：参照实施例1，因为是对中相导线3消除缺陷，自然用中相导线3替换实施例1中的左相导线2。

铁塔1塔头上面安装有左相导线2、中相导线3、右相导线4、左地线5与右地线6是属于现有技术。