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架空线路激光除异物设备的安全防护研究

文档作者：王红亮１,程中普１,窦灵慧２,王　刚１文档来源：１．许继电气股份有限公司２．许昌市人力资源劳务派遣合作有限公司		点击数：	更新时间： 2025年07月13日
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架空线路激光除异物设备的安全防护研究
王红亮１,程中普１,窦灵慧２,王　刚１
(１．许继电气股份有限公司,河南许昌４６１０００;２．许昌市人力资源劳务派遣合作有限公司,河南许昌４６１０００)
摘　要:本文介绍了几种架空线路激光除异物设备的安全防护措施,包括周界防护、防倾倒保护、安全管控等,在
激光作业时能有效保护人身及设备的安全.
关键词:架空线路;激光;异物清除;安全防护
ResearchonSafetyOrotectionofLaserRemovalEquipmentforForeignObjectsinOverheadLines
WANG Hongliang１,CHENGZhongpu１,DOULinghui２,WANGGang１
(１．XJElectricCorporation,Xuchang４６１０００,China;２．XuchangHumanResourcesLaborDispatching
CooperationCo．,Ltd．,Xuchang４６１０００,China)
Abstract:ThispaperintroducesseveralsafetyprotectionmeasuresoflaserremovalequipmentforforeignobjectsinoverＧ
headlines,includingperimeterprotection,antiＧtopplingprotectionandsafetycontrol,whichcaneffectivelyprotectthe
safetyofpersonsandequipmentduringlaseroperation．
Keywords:overheadline;laser;removalofforeignobjects;safetyprotection
收稿日期:２０１９Ｇ０３Ｇ２４
作者简介:王红亮(１９７９－),工程师,从事运维服务及调研工作;
程中普(１９８３－),工程师,从事继电保护产品研发工作;窦灵慧
(１９９５－),工程师,从事继电保护产品研发工作;王刚(１９８３－),
工程师,从事继电保护产品研发工作.
１ 概述
激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等
优点,已成为性能最好、应用最广的光源.激光技术及其
应用的迅速发展,使得激光的应用范围扩展到国民经济的
诸多领域[１].近年来,激光在电力系统的应用越来越多,
有一些研究机构将激光应用到架空线路异物清除作业中,
取得了很好的效果.
目前,架空线路激光除异物设备采用的激光功率多为
１００~３００W,激光波长多为１０６４nm 或１０６４０nm 两种.
激光在最大功率下工作时,如果误操作照射到人体,对人
体的伤害较大,尤其是对眼睛的伤害非常大.人眼屈光介
质对光吸收率[２]见表１.
表１ 人眼屈光介质对光吸收率[２]
Tab．１ Opticalabsorptivityofrefractingmediaofhumaneyes[２]
波长/nm 角膜吸收率/ ％ 房水吸收率/ ％ 晶状体吸收率/ ％ 玻璃体吸收率/ ％
＜２８０ １００ ０ ０ ０
３００ ９２ ６ ２ ０
３４０~４００ － － 主要吸收体－
７８０~１４００ － － 主要吸收体－
１４００~１９００ 主要吸收体主要吸收体－ －
＞２０００ １００ ０ ０ ０
　　由表１分析,１０６４nm 的光纤激光主要被晶状体吸收,
被１０６４nm 激光照射可能产生白内障、视网膜损伤;
１０６４０nm 的二氧化碳激光主要被眼角膜吸收,被１０６４０
nm 激光照射可能产生角膜损伤.由此可见激光对眼睛的
伤害非常大,激光功率越大、照射时间越长,伤害越严
重,有可能造成不可逆的伤害.所以激光设备的安全防护
非常重要.
２ 周界防护
２．１ 周界防护功能
激光发射时,进行周界防护,如果有人畜闯入,立即
停止出光,保护人畜安全.
２．２ 周界防护原理
周界防护原理框图如图１所示,利用放置于激光发射
口的两个超声波传感器进行周界监视,当有人畜通过时,
超声波传感器将信息传送到传感器接收模块,接收模块对
信息进行处理后上送到控制中心,控制中心将停止出光指
令发送到光源控制模块,控制激光停止出光.
图１ 周界防护原理框图
Fig．１Principleblockdiagramofperimeterprotection
２．３ 周界防护距离
周界防护距离如图２所示,架空线路激光除异物设备
７２
电工技术　电力自动化
　　
激光发射腔体放于云台之上,云台高度大约１．５m,激光
发射角度一般不小于１５°,安全高度不小于３m.按照云台
１．５m,发射角度１５°,安全高度３m 计算,周界防护距离
为(３－１．５)÷tan１５°＝５．６m.
图２ 周界防护距离示意图
Fig．２Schematicdiagramofperimeterprotectiondistance
在安全高度不变的情况下,发射角度越大,要求的周
界防护距离就越小,所以周界防护的距离以６m 为宜.周
界防护距离太小,保护范围越小,保护就会产生盲区;周
界防护距离太大,对设备的操作空间要求越大,对设备的
使用环境要求越高.
３ 防倾倒保护
３．１ 防倾倒保护功能
激光发射时,进行防倾倒保护,如果设备发生倾倒超过
倾斜角度设定值时,立即停止出光,保护人身及设备安全.
３．２ 防倾倒保护原理
防倾倒原理如图３所示,利用放置于电动云台中的角度
传感器进行设备角度监视,当人为碰撞或大风等原因导致设
备倾倒时,角度传感器将实时设备角度上送到角度计算模块,
倾斜角度超过设定值时上送到控制中心,控制中心发送停止
出光的指令至光源控制模块,控制激光停止出光.
图３ 防倾倒保护原理框图
Fig．３PrincipleblockdiagramofantiＧtopplingprotection
３．３ 倾斜角度
倾斜角度如图３所示,架空线路激光除异物设备在正
常使用时,云台的角度为９０°,即与水平垂直,可利用云
台的水平仪进行调整,误差不超过１°.
图４ 倾斜角度示意图
Fig．４Schematicdiagramofinclinationangle
人的应急反应时间大约为０．５~１s,设备倾斜到４５°
的时间大约为０．５~１s,所以设备倾倒时,倾斜角度从０°
~４５°的时间内,对周围的人身造成危害的可能最大.
倾斜角度设定值小于１０°时,灵敏度太高,可能会影
响设备正常使用;倾斜角度设定值大于４５°时,灵敏度太
低,不能有效保护人身及设备安全.因此倾斜角度设定范
围可取０°~４５°,最佳倾斜角度设定值为１５°.
４ 安全管控
４．１ 安全管控功能
激光光源采用两级控制管理,激光启动管控和激光发
射控制.对激光启动进行安全管控,通过智能锁控制,
利用安全管控系统对智能钥匙进行授权管理,只有授权
的智能钥匙才能开启智能锁,进入激光准备状态;激光
发射由控制键操作,只有接受过专业培训的人才能进行
操作.
４．２ 安全管控操作流程
安全管控操作如图５所示,安全管控系统进行远程或
就地授权,对智能钥匙、操作人进行授权管理,只有授权
的智能钥匙和操作人在授权的操作时间内,才能控制激光
启动智能锁进行智能锁开锁操作,进入激光准备状态.
图５ 安全管控操作流程图
Fig．５Flowchartofsafetycontroloperation
４．３ 安全管控优点
目前,架空线路激光除异物设备采用的激光启动锁具
主要有安全管控解锁和指纹解锁两种,与指纹解锁相比,
安全管控解锁的优点主要有:
(１)操作受控.安全管控解锁可实现远程或就地授权,
对智能钥匙、操作人、操作时间进行操作管控.而指纹解
锁,一次授权后操作人、操作时间不再受控.
(２)实时监控.可对智能锁状态及操作、操作人、操
作时间进行实时监控.
(３)无源智能锁.智能锁采用无源设计,节约能源.
(４)无线充电.智能钥匙通过无线充电技术给智能锁
充电,方便快捷.
(５)无线通信.智能钥匙与智能锁采用无线载波通信,
无接口更可靠.
(下转第７６页)
７３
电力自动化　电工技术
　　
图３ 评价指标体系设计流程
Fig．３ Designflowofevaluationindexsystem
３．１ 确定评价目标
节能减排评价指标体系是热电厂节能减排技术评价的总
体要求,必须反映出热电厂的节能减排工作与电力行业节约
发展可持续发展之间的协调平衡,不断转变为更加低碳环保
以及高效的发展模式.因而在热电厂节能减排评价体系的目
标设定时就必须能够反映出热电行业中节能减排的成效.
３．２ 建立评价指标数据库
热电厂节能减排评价体系建立的前提就是要初步建立一
个完善的评价指标数据库,从而进一步筛选各个指标.对于
指标的筛选可以采用文献阅读法,通过大量系统的阅读文献
获得当前研究的关键信息,首先必须对目前节能减排评价有
全面整体的把握,之后研究其设计的要求、分类的特点,以
及具体指标的设置情况,从而为指标体系的设计建立一个完
善的评价指标数据库.初选指标数据库如图４所示.
准则层方案层
资源能源消耗
节煤情况
节电情况
节水情况
节油情况
污染物排放大气污染水污染
污染物回收利用
粉煤灰综合利用率
工业废水利用率
脱硫石膏综合利用率
技术性能
单位发电量标煤耗
环保设备投入水平
发电设备平均利用小
时数节能设备使用率
经济效益内部收益率资本金利润率
节能减排管理组织机构员工管理管理制度安全管理
图４ 初选指标数据库
Fig．４Preliminaryindexdatabase
３．３ 指标的筛选
为了保障节能减排评价指标体系的科学性,采取专家
打分的方式,向有关的企业和学者征求相关意见,结合指
标选取时的重要原则,不断完善评价指标体系,对数据库
中的指标进行合理的筛选.在指标体系的筛选中,经过综
合考虑,将单位发电量标准煤炭消耗量、发电设备的平均
利用时长以及安全管理三个指标删除,最终确定的评价指
标体系如图５所示.
图５ 热电厂节能减排评价指标体系
Fig．５ Evaluationindexsystemforenergysavingandemissionreduction
ofthermalpowerplant
４ 结语
随着我国电力行业的迅猛发展,节能减排对于热电企
业的影响也越来越大.作为节能减排领域的新课题,热电
厂节能减排技术的路径探索设计以及评价指标体系的建立
对于其行业的产业结构调整及节能减排工作有着极大的推
动作用.随着研究工作的深入,在不久的将来热电厂节能
减排必然为电力行业可持续发展提供有力的保障.
参考文献
[１]王子然．热电联产节能减排技术改造及评价研究[J]．科学技
术创新,２０１３(２５):１０２．
[２]潘娟,宋德武．电厂热力系统节能问题与研究[J]．科技与企
业,２０１４(０２):１１７．
[３]王立琴．电厂热力系统节能分析方法的研究[J]．科技创新与
应用,２０１６(２７):１５０．
[４]李士祥．电厂热力系统节能分析的线性化处理及其改进[J]．
科技创新导报,２０１２(２６):１０６．
[５]孟宪军,赵思懿．火力发电厂热力系统节能分析与改进[J]．
中国科技博览,２０１０(２９):２３４．
(上接第７３页)
５ 结语
本文介绍了架空线路激光除异物设备的安全防护措
施,通过周界防护和防倾倒保护可有效保护人身及设备
安全,提高设备的安全系数;通过安全管控实现设备的
操作人、操作时间、操作状态的实时管控,提高设备的
管理安全性.
参考文献
[１]薛亮,黄茜．激光技术在电力工程中的的应用[J]．上海电力
学院学报,２０１４,３０(４):３８３Ｇ３８７．
[２]李强,何炳阳．激光对人眼的损伤分析[C]．全国第十四届红
外加热暨红外医学发展研讨会,无锡,２０１３．
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电工技术　电力自动化

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