张斌斌 汪东
广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516001
摘要：针对现阶段难以通过近距离带电观察变电站高压设备来获取设备运行工况的问题，研究出一种组装式的变电站高压设备高处带电观察装置。该装置主要包括观察器、绝缘杆、限位环、显示器和遥控器五个部分，实现了对变电站高压设备的全方位观察，及时地掌握设备运行工况，提高了变电站运维人员的工作效率。
关键词：高压设备；带电观察；图像采集；无线遥控
0 引言
变电站高压设备由于电压等级较高，一般布置在较高的水平面上，以确保带电部位与地面、人等保持足够的安全距离。变电站运维人员需要定期对站内设备进行巡视及维护，实时掌握设备运行工况，及时发现并消除缺陷，从而保障电网的安全可靠运行。其中，刀闸的分合闸指示、设备的渗漏油、机械表计的示数、设备外观的完整度、部件的锈蚀程度等情况，需要运维人员就地观察来获取，对于位置较高的部位，通常借助望远镜来观察，但是存在无法观察的情况，例如主变或高压电抗器顶部的渗漏油情况、支撑绝缘子的细小裂纹等，究其原因，是因为存在视角的遮挡或不能近距离观察带电设备，因而，研究变电站高压设备的高处带电观察装置具有一定的实际意义。
1 高处带电观察装置的研究现状
目前，对于变电站高压设备高处带电观察装置的研究主要可以分为两类，一类是固定型的，将观察装置固定在需要观察位置的附近，在线对其进行观察，将采集到的数据或者图像传送至后台[1]；另一类是非固定型的，运维人员手持观察装置对需要观察的位置进行观察，其中非固定型观察装置又可以按工作原理分为两种，一种是基于潜望镜原理[2]，利用光的反射来实现，另一种是基于图像采集和无线传输原理[3]。
固定型观察装置的优点在于无需运维人员手持装置移动于观察位置之间，缺点在于有限的观察角度，同时，需要较多的装置数量来实现对各个高压设备各个位置的观察，成本较高。相比之下，非固定型观察装置比较灵活，可以任意改变观察角度，而且需求数量较少，每个变电站配备一到两个装置即可，成本较低。但是，现有的非固定型观察装置仍存在一些不足，例如通过连杆来调整观察角度的方法，操作不便利；通过移动终端如手机来控制观察角度的方法，由于手持观察装置者穿戴了厚厚的绝缘手套，需要另一个人来控制移动终端，不适用于单人操作。
因而，本文提出了一种组装式的变电站高压设备高处带电观察装置，可以任意调整观察角度，有效的绝缘隔离，同时，适合单人操作，使用便利。
2 观察装置的组成部分及实现
如下图1所示，为观察装置的前视图和侧视图，主要包括观察器、绝缘杆、限位环、显示器和遥控器五个部分，各个部分之间相互独立，使用时，经过组装形成一套完整的观察装置，使用后，拆卸并保存。
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图1 观察装置的组成部分
(1) 观察器
观察器主要实现观察装置的图像采集功能，内部电路设计如图2所示。图像采集模块将采集到的图像传给图像发送模块发送出去，信号接收模块接收到调整图像采集角度或开启照明时，经过控制器控制两个舵机，实现采集角度上下左右的调整，或开启照明灯在光线不足的情况下进行观察。
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图2 观察器内部电路设计
(2) 绝缘杆
由于观察器离高压设备距离较近，存在一定的感应电，绝缘杆实现了人与观察器之间的绝缘隔离，有效地避免了触电的人身风险。绝缘杆与观察器、各节绝缘杆之间，通过螺纹连接的方式进行组装。绝缘杆的长度，视所观察设备电压等级情况而定，对于500kV高压设备，安全距离不小于5米，220kV不小于3米，110kV不小于1.5米，35kV不小于1米。
(3) 限位环
限位环的作用在于提醒观察装置使用者，在使用过程中，手持部分不应超过限位环，否则与带电高压设备间的安全距离不够，存在一定的安全风险。
(4) 显示器
显示器通过图像接收模块接收观察器发送过来的图像信号，传输至驱动板进行解码，并在显示屏中显示出来，以实现对观察位置的图像显示，内部电路设计如图3所示。
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图3 显示器内部电路设计
(5) 遥控器
遥控器主要实现对图像采集角度的调整，以及夜间作业时，通过遥控开启观察器中的照明灯，提供足够的光源，内部电路设计如图4所示。
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图4 遥控器内部电路设计
显示器和遥控器均通过嵌入导槽的方式安装在绝缘杆的手持部分，如下图5所示，其中基座用螺栓固定于绝缘杆的手持部分，显示器和遥控器外壳上有棱状凸起部分，沿着基座上的导槽嵌入，从而实现显示器和遥控器的安装。
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图5 显示器和遥控器安装方式
3 观察装置的应用
本文提出的变电站高压设备高处带电观察装置的使用流程与高压验电器的使用流程相似：
1）装置的检查。使用前，开启观察器、显示器和遥控器三者的电源开关，检查装置电量是否充足，各部件功能是否正常。
2）将观察装置携带至需要观察的设备前，组装好观察装置。
3）戴好绝缘手套，将观察器伸至观察位置，通过拨动控制器摇杆，即可实现对高压设备不同角度的全面观察。
4）使用完成后，关闭相应的电源开关，拆卸观察装置的各个部分，置于装置盒中保存。
整体使用流程比较简单，操作方便。
4 结语
本文提出了一种组装式的变电站高压设备高处带电观察装置，可以任意调整观察角度，实现对高压设备的全面近距离观察，为运维人员更好的掌握设备运行工况提供了工具支持，有效的绝缘隔离也保障了运维人员的人身安全，同时，通过遥控器摇杆来控制观察角度的方式，即使穿戴着厚厚的绝缘手套也可以实现单人操作，使用便利，具有一定的应用价值和实际意义。
参考文献：
[1] 陈锴. 电气设备观察工具的研制[J]. 大科技(7):64-65.
[2] 汤娇. 变电设备便携式观察工具设计与应用[J]. 江西电力职业技术学院学报, 025(4):21-22.
[3]凌青. 一种带观察功能的变电站电力设备杂物清除工具的研制与应用[J]. 机电信息, 2019(32):129-130.