專利名稱：用于從架空線上清除如積雪和冰之類的外來物質(zhì)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于從電力架空線，如懸掛在兩桿塔之間的導線上清除如積雪和冰這樣的外來物質(zhì)的裝置和方法。
特別是對于暴露在冬季山區(qū)，林區(qū)和北方地區(qū)的高壓電力線，積雪和冰附著在這些電力線上，并因此可能將這些電力線壓倒，這將可能會導致電力中斷和損壞，即意味著需進行花費巨大的維修。這對于電力公司和線路公司來說，可能構(gòu)成了一個巨大的問題。在有些情況下，大量的積雪和冰將導致電網(wǎng)中的短路，而在其它一些情況下，可能會損壞電力線高壓桿塔。
架空通訊線和數(shù)據(jù)線也可能會遭遇同樣的問題。
目前為止，還沒有任何有效的自動化或遙控系統(tǒng)，用來探測和清除架空線上的如積雪和冰之類的外來物質(zhì)。現(xiàn)在最常用的方法是，用絕緣桿人工碰撞這些電力線。在一些電力線較大的情況下，使用來自直升機轉(zhuǎn)子葉片的空氣流，吹去積雪和冰塊，或者在直升機下面的吊鉤上安裝一個振動器，隨后直升機飛至電力線上空并提拉該電力線，由此振落上面的積雪和冰。該發(fā)明可能非常有效，但問題是積雪和冰之所以裹附在電力線上，是由于天氣狀況的原因，而這樣的天氣狀況也意味著不能使用直升機。通常，電力線也可能載有纖維光纜，在這種情況下，由于直升機吊鉤可能會損壞纖維光導體，因此即使在良好的飛行條件下，也不能使用上面提到的最后一個方法。
專利文獻對于用以解決上述問題的技術(shù)方法也作出了一些嘗試。挪威公開的公開物NO.157997中，公開了一種用于清除電力架空線上的積雪和冰的裝置，該裝置使用懸掛在電線上的弓形裝置，用繩索沿著線牽拉該弓形裝置，由此去除線上的積雪和冰。換句話說，這更是一個手工方法，該方法與上面提到的用絕緣桿碰撞電力線的方法差別不大。
瑞典專利公開物NO.503724公開了一種用于被冰覆蓋的電力線的“除冰裝置”，此處所提出的解決辦法，也是基于沿著電力線運行的一種裝置。該運行裝置具有滾筒件，該滾筒件使電力線在滾筒之間彎曲，結(jié)果是使冰覆蓋層破碎并跌落。由于該裝置必須沿著電力線牽拉，因此該方法看起來更象在挪威公開的公開物中的方法。
美國專利5,411,121(挪威專利申請?zhí)枮?996 3975)公開了一種用于電纜的更具有技術(shù)性的自動化除冰裝置。該裝置包括沿著被除冰的電纜成螺旋型環(huán)繞的導線對。這些導線在其一端被連接至在導線內(nèi)產(chǎn)生電磁脈沖的脈沖裝置，在相對的一端，導線被連接在一起。當電磁脈沖進入導線內(nèi)時，在導線之間將會產(chǎn)生排斥力，該排斥力將使導線震動，因此使可能已經(jīng)附著在電纜上的冰爆裂。該裝置也是基于用于除冰系統(tǒng)的探測裝置和附屬的致動裝置。換句話說，設置有一種自動工作的系統(tǒng)。然而問題僅是實際測試顯示，根據(jù)該美國專利的裝置，有實際情況下對于解決問題不是非常有效。
這樣，對于在實際情況下，可有效地從架空線上自動地或遙控地去除冰/雪這樣的外部物質(zhì)的裝置，現(xiàn)在仍存在有需求。本發(fā)明的目的就是提供一種解決該問題的裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在此提供一種從例如高壓線這樣的電力架空線上清除雪和冰這樣的外來物質(zhì)的裝置，該裝置的特征在于它具有一個可操作控制的電磁振動器，半固定地安裝在架空線部分(例如，相鄰高壓電線桿塔之間的線部分)，如權(quán)利要求1中所描述的。
從從屬權(quán)利要求2-21中可看到根據(jù)本發(fā)明裝置的最佳實施例。
本發(fā)明還包括用于從電力架空線，如高壓線上清除雪和冰這樣的外來物質(zhì)的方法，該方法的特征在于在架空線上半固定安裝有一電磁振動器，該振動器根據(jù)控制單元的控制進行致動，這樣使外來物質(zhì)從導線上松動的振動，從該振動器開始沿著導線傳播。該方法在權(quán)利要求22中作出相應的限定。
由從屬權(quán)利要求23-25可看到根據(jù)本發(fā)明方法的最佳實施例。
以下，通過對一些具體實施例的描述可更詳細的了解本發(fā)明，附圖中對這些實施例作出了描述，其中

圖1，示出了具有三個架空相線的典型電力線的一個簡略部分。
圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個實施例，該裝置連接于架空線。
圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的一個替換實施例，該裝置使用在適于平行運行的三相導線上。
圖4，示出了一替換實施例，該實施例也用在平行運行的三相導線上。
圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的功效。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明裝置在架空線上的總體安裝。圖中示出了載有高壓線1的電力線高壓桿塔或桿塔14，在圖示情況下，有三根這樣的線，并且其中的每一根都配備有用于清除兩桿塔14之間的高壓線上的外來物質(zhì)的裝置20。為了在兩個方向上都提供同樣的功效，裝置20大約裝在高壓線的中間位置處。但是，本發(fā)明并不限于此位置。實際測試表明，裝置20對于在兩個方向上超過其最近的電力線高壓鐵塔和桿塔14的高壓線鐵塔和桿塔也是有效的，因此往往沒有必要在兩個方向上的下一高架線上配備同樣的裝置。這意味著在室外地區(qū)，每隔一個高架線配置一個除冰裝置20就足夠了。
圖2詳細地示出了裝置20，可看出在該實施例中，裝置20具有三個實體單元，稱為振動器5，控制單元7和電流互感器4。此外，需要用以檢測外來物質(zhì)的出現(xiàn)的傳感器20，該傳感器由附圖標記8表示?？刂茊卧?由通過導線9從電流互感器4接收到的電流所操縱。電流互感器還給振動器5提供工作電力，并且控制單元7根據(jù)由信號線13接收到的來自傳感器8的信號，來控制振動器5的開/關(guān)轉(zhuǎn)換。控制單元7位于密封外殼內(nèi)，并且可具有其形式為微處理器的電子電路，該微處理器具有計數(shù)器功能或其他功能，例如從外部發(fā)射器開始通過無線(光學的或RF)連接，與遙控的在開/關(guān)之間轉(zhuǎn)換的振動器連接。這意味著控制單元7也具有同樣類型的信號接收器。
在圖2示出的實施例中，振動器5安裝在安裝支架2上，該安裝架又固定安裝在高架線1上，但是可以從導線1上拆卸。支架2由連接零件3，例如鉗子，剛性安裝于高架線1。控制單元7通過振動吸收懸掛裝置6安裝在安裝支架2上。振動器5本身為現(xiàn)貨供應部件，可從一些產(chǎn)品中直接獲得，例如美國WACKER公司的，Wacker 400w ER型。
在此示出的傳感器8，可為常規(guī)的或傳統(tǒng)型的應變儀。此應變儀8感測高架線內(nèi)的變形，該變形是高架線上的外來物質(zhì)重力作用的結(jié)果。因此，當測量到超過特定極限值的變形時，控制單元7將認為該測量結(jié)果表示外來物質(zhì)，雪/冰的數(shù)量已經(jīng)達到必須清除的程度。然后，給振動器5提供電流，該振動器5將提供高架線的振動。
可替換的傳感器類型可以為直接探測重力或壓力的傳感器，例如其形式為力敏開關(guān)，當它被施加某力時？，例如，?；蛘?，通過光學(IR)測量，檢測線上雪和冰厚度的傳感器，例如？可對控制單元7進行預編程，以在預定時間間隔期間維持振動器的動作，或振動器反應于來自傳感器8的信號內(nèi)的變化而被關(guān)斷。當傳感器信號達到表示導線上具有符合要求的少量外來物質(zhì)的某極限值時刻后，適當?shù)倪\算法則可將振動維持一段時間。
設置用于控制單元7的振動吸收懸掛裝置6的原因是，使來自靠著安裝支架的振動器的強烈振動，不會損壞控制單元7內(nèi)的部件。電流互感器4也可以通過振動吸收懸掛裝置安裝，以減小電流互感器損壞的可能性。此外，圖2中示出的電流互感器的實施例，為最佳形式。該電流互感器構(gòu)造為具有半月形交叉部分的兩部分，這樣可以用非常簡單的方式將其安裝在高壓線1上。
控制單元7密封封裝在殼體內(nèi)，其構(gòu)造為可經(jīng)受惡劣天氣狀況的影響。
圖3示出了一個實施例，其中三個平行運行的相引線1由僅一個除冰裝置同時作用。圖3中的許多特征與圖2中所示的那些特征相同，例如，電流互感器4，傳感器8和振動器5，其通過鉗子3被順次連接于引線1，但是控制單元7的安裝與安裝支架2稍有不同，雖然它們都帶有振動吸收懸掛裝置6。
在此處的特定特征為，絕緣子12剛性裝設于三個相線之間，以傳輸來自最左側(cè)導線的振動/晃動，此處振動由振動器5產(chǎn)生。在這種方式中，三個導線的振動被同時獲取。
從圖4可看出同一思想的另一變形，在該圖中，安裝支架2的放置不同于前兩種情況。在這種情況下，安裝支架2也具有直接安裝在其上的振動器5，并且剛性固定有三個絕緣子12，通過夾鉗11將這三個絕緣子在它們的相對端剛性連接于三導線1。由此，振動從振動器5開始，通過安裝支架2和絕緣子12傳送到三個導線1。與先前情況相似，驅(qū)動功率來自和上述電流互感器類型相同的電流互感器，傳感器8與控制單元7一起按照和先前描述的同樣的方式工作。在該例中，控制單元也以振動吸收方式裝設于安裝支架2。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明除冰裝置的功效。在圖上部示出的情況中，導線1由于雪/冰的重力而垂下，因此開始振動，這樣一些靠近裝置20的冰/雪開始松動，這隨后具有的效果是導線稍微變輕，并且向上稍微移動了一點。由于與正在進行的振動一起作用，因此該效果有助于更進一步使冰向外爆裂，這樣通過來自導線的矯直幾何作用可使除冰效果增強。
圖下部示出了最終情形，即正常的高架線，其僅有少量下垂并且不帶有冰或雪負載。
本領(lǐng)域公知，給導線上加載一大的冰負載，則可以使用本發(fā)明優(yōu)選實施例中的雙重動作振動器，例如具有兩阻礙振動器裝置的振動器，當兩個這樣的振動器裝置沿著導線方向連續(xù)放置時，在相對相階段工作時，可產(chǎn)生已被證明是非常有效的特殊振動器的動作。此“線性”振動動作可導致破碎并且清除甚至是由過度冷卻的雨引起的堅硬的純結(jié)冰。
由于直接從電力線上獲取能量，因此根據(jù)本發(fā)明的用于清除外來物質(zhì)的裝置對于供給振動器，控制單元和傳感器的能量不需要任何特殊限制。在已經(jīng)討論過的示范性實施例中，該情形可通過放置在電力線周圍的互感器裝置以教導性的方式發(fā)生。在適用于不傳送高壓能量的電力線的另一實施例中，可以使用線內(nèi)電流來驅(qū)動振動器，控制單元和傳感器。最好，從鄰近除冰/雪裝置的兩相平行運行的相導線處設置一直流出口。在另一使用于通訊線路的實施例中，由最近的桿塔可分別供給控制單元和傳感器工作電流。
每次當振動器開始工作時，控制單元也可以啟動將信號傳送給控制中心的調(diào)制解調(diào)器，然后控制中心記錄哪一裝置已經(jīng)啟動，例如在電力線上哪個位置必須進行振動。同時，在啟動振動裝置前，需要了解已經(jīng)有多少雪/冰附著在電力線上。除非，根據(jù)本發(fā)明的裝置能通過無線電信號啟動，例如，基于來自顯示電力線上的雪/冰狀況信息的大功率機。
在最常見的形式中，根據(jù)本發(fā)明的裝置具有僅一個安裝于高架線上的振動器。工作電力可通過單獨的導線供給，如前面提到的那樣，然后可將用于開/關(guān)轉(zhuǎn)換的控制單元遠離振動器放置，例如在工作電力線的端部。優(yōu)選實施例具有如上所示的和振動器一起的控制單元。
在圖中，所示的實施例僅帶有一個傳感器，但是當然它也可以使用多個放置在桿塔之間的位于高架線不同位置處的傳感器，并且與除冰裝置相連。
由裝置振動器產(chǎn)生的力，振幅，以及頻率，必須與導線的主類型相適，并且和桿塔/高壓鐵塔的主類型相適。眾所周知，相比于較小尺寸的導線部分，在桿塔之間的粗導線和長部分之間的連接中必須具有較大的力。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)從線網(wǎng)上探測，清除象冰和雪之類的外來物質(zhì)的可能性。由此，由此類外來物質(zhì)引起的系統(tǒng)崩潰的可能性得以減小。
權(quán)利要求
1.用于從電力高架線(1)，例如高壓線上，清除冰和雪之類的外來物質(zhì)的裝置，其特征在于它具有可操作控制的電磁振動器(5)，其半固定地安裝在高架線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于它進一步具有系統(tǒng)(4，7)，用于從高架線(1)自身電流分接出工作電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述用于分接工作電力的系統(tǒng)具有電流互感器(4)，環(huán)繞導線(1)安裝，靠近振動器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于所述系統(tǒng)進一步具有控制單元(7)以控制開和關(guān)振動器(5)操作的時刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于控制單元(7)安裝在安裝支架(2)上，該安裝支架(2)通過連接裝置(3)又安裝在導線(1)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于安裝支架(2)也用作振動器(5)的安裝，所述連接裝置(3)適于提供安裝支架(2)和導線(1)之間的剛性和直接接觸，同時控制單元(7)通過減震懸掛裝置(6)連接于安裝支架(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于由至少一個傳感器(8)探測外來物質(zhì)的出現(xiàn)或數(shù)量，并且通過信號線將信號發(fā)送給控制單元(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述控制單元(7)適于詢問并且可激勵所述傳感器(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于由至少一個傳感器(8)用于探測沉積在導線上的外來物質(zhì)的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于由至少一個傳感器(8)探測導線(1)內(nèi)的變形，所述變形是導線(1)上的外來物質(zhì)的重力/負載作用的結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于所述控制單元(7)具有微處理器，其適于根據(jù)從傳感器(8)接收到的測量信號，來自外部的控制信號，例如以無線方式來自人工操作的和地面附近的手攜發(fā)射器，或根據(jù)預編程，控制從電流互感器(4)至振動器(5)的電力的斷開和連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于振動器(5)和控制單元(7)安裝在其上剛性安裝有絕緣子(12)的安裝支架(2)上，其中一個絕緣子剛性裝設于導線(1)，其余絕緣子剛性連接于分別平行運行的架空線(1)，最好通過夾鉗裝置(11)與相引線連接在一起，所述振動器(5)剛性直接安裝在所述安裝支架(2)上，同時控制單元(7)通過減震懸掛裝置(6)安裝。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于用于分接工作電力的系統(tǒng)具有連接在導線(1)上的分接點和緊鄰從屬相引線(1)上的相應分接點之間的直流分接導體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于系統(tǒng)進一步包括在控制單元(7)處被分接在電流分接導體上，以控制開和關(guān)振動器(5)操作的時刻。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于振動器(5)和相連控制單元(7)適于通過單獨的電線接收來自外部電力的工作電力。
16.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于控制單元(7)適于調(diào)整供給振動器(5)的瞬時電力，例如使振幅和振動速度與所探測到的導線(1)上的外來物質(zhì)的量相適。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，多個導線(1)與所述導線(1)一起平行懸掛于高架構(gòu)造，其特征在于堅硬絕緣子(12)剛性安裝于所述導線(1)和多個緊鄰于振動器(5)的所述導線(1)之間，通過這種方式，當所述振動器(5)工作時，所述多個導線(1)也進入振動狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于振動器(5)具有兩個平行但在相對相工作的振動器組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于振動器(5)大體連接于架空部分的中部，例如兩桿塔之間的中部。
20.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于電流互感器(4)大體構(gòu)形為具有半月形交叉部分的兩部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于控制單元(7)裝有將無線信號傳送至地平面上的接收器的發(fā)射器，以記錄象致動率和例如平均致動時間的參數(shù)，該信號傳送可以通過地平面上的手攜接收器的詢問而觸發(fā)。
22.一種用于從電力架空線(1)，例如高壓線上清除雪和冰之類的外來物質(zhì)的方法，其特征在于將電機振動器(5)半固定連接在高架線上，根據(jù)來自控制單元(7)的控制啟動振動器(5)，振動從振動器(5)開始沿著導線(1)傳送，外來物質(zhì)松動離開導線(1)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其特征在于根據(jù)來自至少一個安裝在導線(1)上的傳感器(8)的引入信號的控制單元(7)內(nèi)的值，執(zhí)行啟動。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其特征在于基于由地平面上的手攜發(fā)射器至控制單元(7)的引入無線信號，執(zhí)行啟動。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其特征在于振動器(5)的工作電力通過安裝在接近振動器(5)附近的電流互感器(4)分接自導線(1)本身。
全文摘要
為了從高架線(1)上清除雪和冰，在兩桿塔之間的導線上半固定連接一個可操作控制的機電振動器(5)。最好靠近振動器(5)設置一個冰/雪傳感器(8)。振動器最好由靠近安裝的電流互感器(4)驅(qū)動，以感應延伸來自導線(1)自身的電力，該操作最好通過控制單元(7)控制。
文檔編號H02G7/16GK1486525SQ01821899
公開日2004年3月31日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者羅杰·漢森, 羅杰 漢森 申請人:普羅特拉公司