[发明专利]一种三路共轴透射式CO2激光烧蚀装置

说明书

为解决传统高压电线搭接异物清除方式安全性低、维护成本高、清除效率低，以及现有CO₂激光烧蚀简易装置不适用于远距离或异物较小时的清除的技术问题，本发明提供了一种三路共轴透射式CO₂激光烧蚀装置。采用共轴分光镜组实现了CO₂激光扩束聚焦系统、可见光摄相机及激光测距系统三路共轴，CO₂激光扩束聚焦系统基于离轴RC镜组，无中心遮拦，轻质且可满足大口径使用需求；可见光摄相机的光轴与CO₂激光扩束聚焦系统的光轴保持共轴，能够确保烧蚀效果最佳；测距系统的光轴与CO₂激光扩束聚焦系统的光轴保持共轴，能够确保调节负透镜组中最大的负透镜时，实现CO₂激光的远距离聚焦；利用可见光摄像机结合二维旋转机构能够实现异物目标的搜索、捕获和锁定。

技术领域

本发明涉及一种光学非接触式CO₂激光烧蚀装置，具体涉及一种三路共轴透射式CO₂激光烧蚀装置，可用于高压输电线异物清除，尤其适用于远距离高压输电线异物清除。

背景技术

高压及特高压电网是电力系统中进行远距离大规模电能输送的重要物理传导网络。输电电网使用多条高压、超高压物理线缆，并绝缘架空在20m～100m高的塔架之间。由于线缆常年暴露在自然环境中，客观自然或人为原因，常常使得塑料等非金属异物搭接在电缆、塔架、绝缘子等电网设施上。导致高压电力线缆间绝缘性变差，存在引发电力线路短路跳闸等故障的隐患是当前电力系统正常运转的重大威胁之一。

通常高压电网在输电线路设计中，导线与导线之间都留有固定的安全间距。正常情况下，只要导线间保持这个空气间隙，架空输电线路就可以安全运行。若在电线之间存在空气以外的非绝缘物体，比如风筝线、气球、塑料布等，极易造成线与线之间短路，使得变电站开关跳闸。常见异物为风筝、气球等非金属物品，一旦搭接高线电网之间，输电线路就会立刻跳闸导致电网故障。即使异物绝缘性较高，在雨天或空气湿度大时，电流也有可能会通过雨水(或水汽)击穿放电，引发电网故障。

传统的清除高压电线搭接异物的主要方法有两大类：一是停电后电工或机器人上线摘除；二是等电位带电作业摘除。这两种方法都需要投入较多的人力、物力，且作业程序复杂、时间长、工作强度大，安全性低。即使采用机器人等非人工手段，当前清除电缆异物的用时依然较长。机器人等自动化设备在电网带电的情况下对电网的安全运行存在一定的威胁且机器人的使用、维护成本较高，难以大规模推广应用。

激光清理电缆上异物的原理是在地面上发射激光，精确控制激光方位使其辐射异物表面，异物被辐射部分由于吸收激光能量从而温度升高，最终燃烧脱落，达到清理异物的目的。电缆上的异物一般为非金属材料的，CO₂激光器能够在燃烧绝大部分异物的情况下，对金属电缆不造成损伤。现有的CO₂激光烧蚀简易装置需要人工瞄准异物，不适用于远距离或异物较小时的清除。

发明内容

基于以上背景，为解决传统高压电线搭接异物清除方式安全性低、维护成本高、清除效率低，以及现有CO₂激光烧蚀简易装置不适用于远距离或异物较小时的清除的技术问题，本发明提供了一种三路共轴透射式CO₂激光烧蚀装置。

本发明的技术解决方案是：

一种三路共轴透射式CO₂激光烧蚀装置，其特殊之处在于：包括CO₂激光扩束聚焦系统、共轴分光镜组、可见光摄像机、测距系统、二维旋转机构及显控终端；CO₂激光扩束聚焦系统、可见光摄像机、测距系统和共轴分光镜组封装于一体，设置于二维旋转机构上；

CO₂激光扩束聚焦系统包括CO₂激光器和CO₂激光扩束聚焦光学系统；