（苏州艾思兰光电有限公司 江苏苏州 215000）
摘要：目前清除架空输电线路上异物的方法主要是依靠人工攀爬杆塔方式或者借助无人机喷火等方式，这些操作耗时耗力且带电作业有一定的危险性，为了更好切割异物，提高切割效率，提高安全性，提出了一种便携式激光除异物装置；通过架设在云台上同轴相机的激光发射装置达到切除异物的效果，实验表明，在云台低速运行情况下可以有效清除电力线上的异物，切割速度较快，适用范围较广。
关键词：激光；电力线路；异物清除
1引言
我国高压输电线路范围广、跨度大、铺设长，沿线土地或城市上容易挂风筝和风筝线、大棚塑料布、宣传广告、建筑遮阳网等异物经常缠挂在输电线路上，严重时可造成短路、单相接地，导致电力线路跳闸停电或线路烧毁，垂下的异物或损毁的导线在雨雪天还可造成人畜触电伤亡，给电力系统造成了严重的经济损失和危害人员安全。因此，及时清理输电线路上的异物对于电力系统正常运行十分重要。
清除输电线路上异物经常采用等电位带电作业处理或者停电处理方式，主要方法有：
1）使用绝缘杆处理，不仅操作距离有限，而且需要登高杆塔，费时费力，且具有危害人员安全；
2）绝缘绳牵引清除，需要将清除装置抛掷到架空输电线路上，对于离地十几米高线路上异物操作起来比较困难，清除过程也比较困难；
3）使用吊篮、软梯进行手工处理，需要人员登高杆塔，作业难度系数高，具有危害人员安全；
4）用绝缘斗臂车处理，可处理区域大范围异物，但受地形条件和高度限制大；
5）使用遥控爬行清除装置等新颖的装置，首先需要将装置安装到线路上，也需要人员登高杆塔；
6）无人机喷火处理，需要专业人员操作无人机，对场地气象等条件要求较高，需要添加汽油，存在着火风险。
上述的清除异物的工具和方法，普遍具有作业流程繁琐、操作时间长、人员体力消耗大、作业安全风险高、消耗过多人力物力等问题[1-2]。
2激光源选择与研究
激光（LASER的音译，取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的首字母），就是被引诱（激发）出来的光子队列，这光子队列中的光子们，光学特性一样，步调极其一致。
激光广泛用于医学、军事、通信及工业领域，如激光治疗、激光美容、激光武器、激光通信、激光测速、激光焊接、激光切割等。人们在使用激光过程中，发现激光对人体尤其是眼睛具有伤害性，针对危险性的不同，将普通激光器分为以下安全等级：1级激光多指红外激光或激光二极管产生的不可见激光辐射，它们不会产生有害的辐射也不会引起火灾。
2级激光辐射功率一般较低，连续光的辐射功率通常限制在lmW。这类激光产品通常可由包括眨眼反射在内的回避反应提供眼腈保护。
3级激光分为3a级和3b级。3a级可见激光输出功率限制在2级激光输出功率 的5倍，即5 mW。3b级激光规定连续激光的输出功率大于500mW— lW，3b级激光对肉眼和皮肤会造成伤害，该激光的漫反射光也会对眼睛造成伤害。
平均功率超过500mW的连续或可重复脉冲激光归为4级，4级激光 有使可燃物燃烧的可能，一般激光功率密度达 到2 W／cm2时就会有引发火灾的可能。
相对于可见光和紫外波段激光，红外激光对金属表面吸收率较低，对人眼相对安全，传输时受大气气溶相对于可见光和紫外波段激光，红外激光对金属表面吸收率较低，对人眼相对安全，传输时受大气气溶胶的吸收和散射比可见光和紫外光小很多，本文中选择光纤激光器功率200W作为实验和设备的激光光源[3-4]。
3激光除异物装置与研究
3.1装置组成
为了解决传统除异物的多种不便，在充分考虑激光除异物的可行性、有效性和安全性之后，通过集成高精度云台、高清晰瞄准镜、可视化终端等，研发出适用于电网输电线路的输电线路异物激光远程清除装置。该装置主要由激光发生器、激光发射器、高精度云台及控制器、高清晰瞄准镜、可视化终端、高密电池、野战光缆、三脚架等组成。其中激光发生器、激光发射器、高密电池及野战光缆为该装置的主体设备[5]。
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图1便携激光除异物装置
Fig1 Portable Laser foreign body remover device
3.2操作性
将装置整体置于工程车后备箱（普通SUV即可），将车开到需要除异物的现场，选取位置。尽量选择视野开阔，无遮挡，与异物的仰角在40°~75°之间，不逆光的位置。
激光发生器及高密电池不用从后备箱取出，将三脚架置于平坦地面，将高精度云台安装在三脚架上（螺丝固定），然后将一体式激光发射器及高清瞄准镜安装在云台上（卡扣固定），连接高精度云台控制器及可视化终端（线缆插接连接）。在安装过程中，务必注意光缆不能折，不能压。做好现场防护措施，如拉围挡、专人负责观察周边人员车辆情况、准备手提式灭火器等。
通过控制高精度云台控制器，调节激光发射器的角度，从可视化终端中观察异物情况，使标准镜中的十字对准异物根部。确认现场安全之后，打开激光发生器的开关，然后再打开激光发射器的开关，进行异物去除。异物去除后，关闭发射器的开关，关闭发生器的开关，完成一次操作。专人去异物掉落地，观察是否有着火情况。
采用输电线路便携式激光异物装置清除输电线路异物无需停电，不用爬塔，简单便捷。整个装置布置安装只需20分钟左右时间，操作简便，可视化程度高，操作人员经过简单培训即可上手。
该装置针对输电线路常见异物设计，能有效去除绿网布、塑料薄膜、风筝及风筝线、广告布等[6]。
3.3安全性
该装置去除异物的过程无需爬塔、不需要带电作业，不存在坠落及触电风险。该装置所采用的激光经过特别挑选及多次试验，该激光波长容易被塑料、麻绳等绝缘材质吸收，而难以被金属材料吸收，短时间照射对金属导线无伤害。激光发生器和激光发射器分别有开关控制，双重开关来保证不会因为误操作而发射激光。
严格按照操作规程进行操作，提前做好地面防护措施及防火措施，确保不会形成二次拖挂、对地面人员车辆设施造成损伤以及引发火灾[7]。
4结论
实验和工程应用证明，激光清除异物设备清除架空线路异物具有便携性、安全性、高效性等特点，能大幅度提高异物清除效率，减少异物清除工作耗费的人力和物力资源，减少高空作业和高压作业，降低作业难度和风险，提高工作人员工作安全性，减少生产安全责任事故，提高异物清除及时性，降低异物导致的电力事故发生率。该技术是激光技术在电力系统的一项重要创新应用，对于提升电力系统的安全性和可靠性具有重要的意义。
参考文献：
[1]楼平，岳灵平，李龙.新型激光除异物技术在特高压输电线路的应用[J].浙江电力，2018（6）.
[2]王红亮，程中普，窦灵慧，等.架空线路激光除异物设备的安全防护研究[J].电工技术，2019（12）.
[3]吴弟友.特高压输电线路新型激光除异物技术的应用[J].通讯世界，2018，000（011）：211-212.
[4]周维维，樊卫华，姜姗.激光异物清除器装置研究[J].计算机测量与控制，2018.
[5]王英军.激光标准技术在电网异物清除方面应用研讨[J].中国标准化，2017（16）.
[6]谢宏，邓磊，陈诚，等.激光技术对架空线路塑料薄膜异物处理特性的研究[J].2017.
[7]姜文东，王笑棠，初金良，等.输电线路上异物的激光远程清除装置及方法研究[J].数字通信世界，2018，166（10）：72-73.