專利名稱：架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測裝置，尤其涉及一種輸電線路的監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
受大氣候、微地形和微氣象條件的影響，輸電線路覆冰在我國比較廣泛，覆冰災(zāi)害造成的斷線、倒塔、閃絡(luò)等事故頻繁發(fā)生，這會嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常運行。因此需要對輸電線路的覆冰狀況進行監(jiān)測，監(jiān)測得到的導(dǎo)線現(xiàn)場圖像結(jié)果直觀，可通過人工或者圖像識別的方式判斷覆冰情況，但在惡劣氣候條件下可能發(fā)生攝像鏡頭冰雪遮蔽和凍結(jié)的問題。目前進行導(dǎo)線覆冰監(jiān)測主要采集的狀態(tài)包括導(dǎo)線現(xiàn)場圖像、現(xiàn)場微氣候和導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線懸掛點傾角、導(dǎo)線位移、加速度、導(dǎo)線懸掛點張力等。微氣候和導(dǎo)線溫度是判斷覆冰狀況的主要間接參數(shù)。懸掛點傾角可以反映風(fēng)對導(dǎo)線的作用和導(dǎo)線狀態(tài)的變化。導(dǎo)線位移、加速度則是監(jiān)測導(dǎo)線覆冰舞動軌跡的重要參量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于局部放電超聲波檢測的拋物面反射器，其能夠克服在傳統(tǒng)檢測過程中接收到的超聲波信號較弱而不利于后期數(shù)據(jù)處理的缺陷。對于架空輸電線路來說，直線塔垂直張力能直觀反映導(dǎo)線垂直覆冰荷重的變化，但耐張塔懸掛點承受更大的張力，且能準(zhǔn)確的反映整個耐張段內(nèi)線路狀態(tài)的變化，對線路安全運行意義重大。因此，本技術(shù)方案通過測量耐張段軸向張力和懸掛點傾角，來監(jiān)測輸電線路穩(wěn)態(tài)覆冰狀況?；谏鲜霭l(fā)明構(gòu)思，為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其包括一張力傳感器，其設(shè)于輸電線路的耐張塔和絕緣子串之間，以檢測輸電線路的軸向張力；一傾角傳感器，其固定設(shè)置在張力傳感器上，以檢測輸電線路懸掛傾角；一主控MCU，其與所述張力傳感器和傾角傳感器連接，采集張力傳感器檢測到的輸電線路的軸向張力和傾角傳感器檢測到的輸電線路懸掛傾角；一 GPRS模塊，其與所述主控MCU連接；一中心監(jiān)控主站，其通過所述GPRS模塊與主控MCU實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，接收主控MCU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。進一步地，所述傾角傳感器為二維傾角傳感器。進一步地，所述架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)還包括一風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。進一步地，所述架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)還包括一日照輻射傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集日照輻射傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。進一步地，所述架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)還包括一溫度濕度傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集溫度濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。該架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)在工作時，由主控MCU采集軸向張力、導(dǎo)線懸掛傾角、風(fēng)速風(fēng)向、環(huán)境的溫度濕度、日照輻射溫度，然后通過GPRS模塊通過短消息業(yè)務(wù)(SMS)或者移動分組交換業(yè)務(wù)(GPRS)將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至中心監(jiān)控主站，同時中心監(jiān)控主站可以根據(jù)實際需要，進行線路監(jiān)測終端的參數(shù)設(shè)置。中心監(jiān)控主站接收到主控MCU采集的數(shù)據(jù)后，利用覆冰相關(guān)的理論模型來分析被監(jiān)測輸電線路的覆冰情況。更進一步地，為了對張力傳感器輸出的微弱信號進行調(diào)理放大，所述架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)還包括一張力信號調(diào)理模塊，其連接于張力傳感器和主控MCU之間，所述張力信號調(diào)理模塊包括依次連接的一過壓保護電路、一差分濾波器、一前置放大器和一線形光耦，所述過壓保護電路與張力傳感器連接，所述線形光耦與主控MCU連接。本實用新型所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測輸電線路的應(yīng)力、傾角、弧垂，從而分析覆冰的發(fā)展過程和嚴(yán)重程度。在輸電線路張力超過最大使用張力時，及時發(fā)出報警信息，防止冰害事故的發(fā)生。該系統(tǒng)能采集大量的輸電線路覆冰的實時數(shù)據(jù)，對于覆冰理論的深入研究有重要意義。

圖1是本實用新型所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)在一種實施方式中的拓?fù)鋱D。圖2是本實用新型所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)中張力信號調(diào)理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3顯示了輸電線路覆冰厚度和輸電線路軸向張力、輸電線路懸掛傾角之間的關(guān)系O
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例來對本實用新型所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)做進一步的解釋說明。如圖1所示，本實施例中，架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)包括張力傳感器，其設(shè)于輸電線路的耐張塔2和絕緣子串I之間，以檢測輸電線路的軸向張力；二維傾角傳感器，其固定設(shè)置在張力傳感器上，以檢測輸電線路懸掛傾角；風(fēng)速風(fēng)向傳感器，用以檢測風(fēng)速風(fēng)向；日照輻射傳感器，用以檢測日照輻射；溫度濕度傳感器，用以檢測環(huán)境的溫度和濕度；主控MCU與張力傳感器、二維傾角傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器、日照輻射傳感器和溫度濕度傳感器分別連接，采集張力傳感器檢測到的輸電線路的軸向張力、二維傾角傳感器檢測到的輸電線路懸掛二維傾角、風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測到的風(fēng)速風(fēng)向信號、日照輻射傳感器檢測到的日照輻射信號，以及溫度濕度傳感器檢測到的溫度濕度信號；然后主控MCU通過GPRS模塊將采集到的各個信號傳輸?shù)街行谋O(jiān)控主站，中心監(jiān)控主站接收到主控MCU采集的數(shù)據(jù)后，利用覆冰相關(guān)的理論模型來分析被監(jiān)測輸電線路的覆冰情況。在本實施例中，太陽能供電系統(tǒng)為主控MCU供電。在本實施例中，張力傳感器內(nèi)部測量等效電路為雙臂電橋，張力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變從而改變橋臂電阻值，產(chǎn)生對應(yīng)張力信號，綜合輸出精度小于O. 05%。二維傾斜角傳感器采用高性能的集成敏感元件，可以同時準(zhǔn)確給出正交的X和Y兩個方向的傾斜角度變化對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化模擬量輸出，分辨率為O. 015°。校準(zhǔn)X、Y軸方向，使其角度變化分別反映輸電線路垂直投影面內(nèi)懸掛點A的傾角θνΑ和導(dǎo)線風(fēng)偏角η。另外，在本實施例中，采用Analog Devices公司的高精度低溫漂基準(zhǔn)源ADROl，其初始精度為0.1%，配合驅(qū)動電路為張力傳感器提供穩(wěn)定的IOV基準(zhǔn)電壓。此外，由于張力傳感器的輸出信號微弱(張力滿量程時輸出僅為12.4mV),本實施例還設(shè)置了對張力傳感器輸出的信號進行調(diào)理放大的張力信號調(diào)理模塊。如圖4所示，張力信號調(diào)理模塊，包括依次連接的過壓保護電路、差分濾波器、前置放大器和線形光耦，其中過壓保護電路與張力傳感器連接，線形光耦與主控MCU連接。過壓保護電路利用氣體放電管和瞬態(tài)抑制二極管的配合，能將通過線路感應(yīng)到終端系統(tǒng)的過電壓迅速鉗位在安全電壓水平，保護后級的電路不受影響。由于張力測量信號為低頻信號，差分濾波器為低通濾波，濾除影響測量的高頻噪聲。前置放大器中采用高共模抑制比、低功耗高精度的儀表運放AD621，將張力傳感器輸出信號放大。為切斷信號線感應(yīng)的干擾信號回路，張力信號調(diào)理電路中采用高精度的線性光耦將模擬信號部分和數(shù)字采集部分隔離開。經(jīng)過張力信號調(diào)理模塊，原有的張力傳感器輸出的微弱信號得到有效放大，使主控MCU能進行精確的AD轉(zhuǎn)換。另外，為減小信號傳輸過程中的受到強電磁場干擾，測量傳感器的信號線均采用雙層屏蔽電纜線，在靠近絕緣子串接頭處和終端屏蔽盒處分別有效接地。為了驗證本技術(shù)方案，在某電網(wǎng)IlOkV線路上安裝上述架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)。該輸電線路導(dǎo)線為鋼芯鋁絞線LGJ-300/40，綜合截面積338. 89mm2，直徑23. 94mm,線膨脹系數(shù)19.6X10_5°C ―1，彈性系數(shù)73kN/mm2，單位長度質(zhì)量1. 133kg/m，最大使用張力27464N，破斷張力87609N。監(jiān)測耐張段代表檔距236m，安裝桿塔導(dǎo)線懸掛點高25m，懸掛點聞差4m。根據(jù)實際測量得到的張力傾角和氣象信息，計算得到導(dǎo)線的最大弧垂與現(xiàn)場測量值對比如表I所示。表I
權(quán)利要求1.一種架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括一張力傳感器，其設(shè)于輸電線路的耐張塔和絕緣子串之間，以檢測輸電線路的軸向張力；一傾角傳感器，其固定設(shè)置在張力傳感器上，以檢測輸電線路懸掛傾角；一主控MCU，其與所述張力傳感器和傾角傳感器連接，采集張力傳感器檢測到的輸電線路的軸向張力和傾角傳感器檢測到的輸電線路懸掛傾角；一 GPRS模塊，其與所述主控MCU連接；一中心監(jiān)控主站，其通過所述GPRS模塊與主控MCU實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，接收主控MCU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傾角傳感器為二維傾角傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括一風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。
4.如權(quán)利要求3所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括一日照輻射傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集日照輻射傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。
5.如權(quán)利要求4所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括一溫度濕度傳感器，其與所述主控MCU連接，所述主控MCU采集溫度濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)信號。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括一張力信號調(diào)理模塊，其連接于張力傳感器和主控MCU之間，所述張力信號調(diào)理模塊包括依次連接的一過壓保護電路、一差分濾波器、一前置放大器和一線形光耦，所述過壓保護電路與張力傳感器連接，所述線形光耦與主控MCU連接。
專利摘要本實用新型公開了一種架空輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，其包括一張力傳感器，其設(shè)于輸電線路的耐張塔和絕緣子串之間，以檢測輸電線路的軸向張力；一傾角傳感器，其固定設(shè)置在張力傳感器上，以檢測輸電線路懸掛傾角；一主控MCU，其與所述張力傳感器和傾角傳感器連接，采集張力傳感器檢測到的輸電線路的軸向張力和傾角傳感器檢測到的輸電線路懸掛傾角；一GPRS模塊，其與所述主控MCU連接；一中心監(jiān)控主站，其通過所述GPRS模塊與主控MCU實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，接收主控MCU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
文檔編號G01D21/02GK202853653SQ20122046259
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者孫旭日, 李啟昌, 劉亞東, 張洪偉, 孟昭利, 孫岳, 盛戈皞, 江秀臣 申請人:山東電力集團公司聊城供電公司, 上海交通大學(xué)