專利名稱：基于差分gps的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路導(dǎo)線測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于差分 GPS(GlobalPositioning System)的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)30年代以來，輸電線路舞動事故較多的美、加、蘇、英、日等國相繼投入了 巨大的人力與物力，從舞動機理、防舞措施及相關(guān)理論、模型與現(xiàn)場試驗、計算機仿真等方 面進行了研究。輸電線舞動是發(fā)生于惡劣的自然條件下受許多因素影響的三維運動，發(fā)生機理非 常復(fù)雜，迄今還沒有被普遍接收的機理學(xué)說，特別是線路采用分裂導(dǎo)線后，增添了子導(dǎo)線問 相互影響的因素，問題更趨復(fù)雜。導(dǎo)線舞動的影響因素研究主要來源于現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù)，因 此，導(dǎo)線舞動監(jiān)測技術(shù)在舞動研究中具有重要地位，通過監(jiān)測，可以掌握舞動發(fā)生的范圍、 頻度、以及易于舞動的氣象、地形條件，監(jiān)測又是驗證防舞動設(shè)計計算理論、確定防舞動方 案以及防舞動效果的重要手段。盡管世界上早在上世紀(jì)30年代就開始對導(dǎo)線的風(fēng)偏問題開始研究，但因其機理 十分復(fù)雜，迄今為止的研究成果還遠不能滿足工程實際的需求。由于我國風(fēng)偏研究工作開 展較晚，監(jiān)測工作還遠未跟上，顯然，為了獲取全面、可靠的第一手資料，有必要加強導(dǎo)線風(fēng) 偏實時監(jiān)控，同時也應(yīng)對導(dǎo)線風(fēng)偏的監(jiān)測技術(shù)加以研究。導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測的目的是獲取有關(guān)風(fēng)偏的一系列基本數(shù)據(jù)，從而進一步為風(fēng)偏分析 研究提供科學(xué)依據(jù)和基本資料?；谶@一目的，風(fēng)偏監(jiān)測的內(nèi)容可分為兩個部分，一部分是 風(fēng)偏時的氣象資料；另一部分是風(fēng)偏本身的振動特征參數(shù)，包括一檔內(nèi)的振動半波數(shù)、振動 頻率、振幅及張力變動等內(nèi)容。輸電線舞動、風(fēng)偏遠程監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實時監(jiān)測原理，監(jiān)測輸電線舞動、風(fēng)偏時現(xiàn)場 的氣候條件、實時地遠程監(jiān)測高壓輸電線的舞動風(fēng)偏情況。通過無線網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)護中心計算 機保存，實時分析在各種天氣條件下的舞動、風(fēng)偏特點和規(guī)律，為舞動、風(fēng)偏的理論研究提 供第一手資料，為電力部門的運行提供可以參考的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于差分GPS的輸電線路導(dǎo) 線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，克服現(xiàn)有方法在實時測量輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏時的不 足，實現(xiàn)對輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏的實時準(zhǔn)確測量。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案差分GPS基準(zhǔn)站和多個差分GPS移動站；所述差分GPS基準(zhǔn)站，包括第一 GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、第一無線發(fā)送與接收機， 第一 GPS天線；所述第一 GPS天線通過電纜線與第一 GPS接收機連接；所述第一 GPS接收機 通過串口線與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相連，將獲得的差分信號傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接口與第一無線發(fā)送與接收機連接；所述第一無線發(fā)送與接收機以無線傳輸方式將 差分信號發(fā)送給差分GPS移動站的第二無線發(fā)送與接收機；所述差分GPS移動站，包括第二 GPS天線、第二 GPS接收機、第二無線發(fā)送與接收 機、網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置；所述第二 GPS天線通過電纜線連接第二 GPS接收機；所述第二 GPS 接收機將獲得的定位信息通過串口線傳送到網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置；所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置將 差分信號通過串口線傳送到第二 GPS接收機；所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二無線發(fā)送與接 收機連接；所述第二無線發(fā)送與接收機以無線傳輸方式接收來自差分GPS基準(zhǔn)站傳輸過來 的差分信號。所述差分GPS基準(zhǔn)站和差分GPS移動站，還分別包括蓄電池、太陽能電池、感應(yīng)取 能裝置；所述感應(yīng)取能裝置用于在輸電線路有電流流過時為差分GPS基準(zhǔn)站或差分GPS移 動站提供電能；所述太陽能電池用于當(dāng)輸電線路沒有電流流過時，通過太陽能來給GPS基 準(zhǔn)站或差分GPS移動站的各個元件提供電能；所述蓄電池用于儲存多余電能。所述差分GPS基準(zhǔn)站，還包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，該數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 連接，用于保存測量數(shù)據(jù)。所述感應(yīng)取能裝置由感應(yīng)取能部件和轉(zhuǎn)換與控制電路構(gòu)成，所述 感應(yīng)取能部件采用電流互感器的形式，其中可閉合的鐵心套多單根高壓線作為互感器的原 邊，鐵心上所繞的線圈作為互感器的副邊；所述轉(zhuǎn)換與控制電路包括整流逆變電路以及電壓、電流的控制電路部分；所述感應(yīng)取能部件與所述轉(zhuǎn)換與控制電路部分的線路濾波元件的輸入端相連，線 路濾波元件的輸出端通過導(dǎo)線與一次整流部分的輸入端連接，一次整流的輸出端與功率因 數(shù)改善部分的輸入端相連。所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二無線發(fā)送與接收機之間的信息傳遞是雙向傳輸；所 述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二 GPS移動站接收機之間通過兩根串口線分別單向傳輸。所述差分GPS基準(zhǔn)站的第一 GPS天線，安裝在輸電線路桿塔或變電站內(nèi)桿塔上；所述差分GPS移動站的第二 GPS天線，安裝在需要測量的輸電線路的導(dǎo)線上。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1)能對輸電線路導(dǎo)線的舞動與風(fēng)偏進行全天候?qū)崟r監(jiān)測；2)既能在線監(jiān)測輸電線路的舞動，也能在線監(jiān)測輸電線路的風(fēng)偏情況；3)基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)的定位精度高，定位誤 差在0. 1米內(nèi)；4)同時采用高壓線感應(yīng)取電裝置、太陽能電池板加蓄電池的聯(lián)合供電方式，可保 證系統(tǒng)長期在線工作時的可靠供電，抗干擾能力非常強。


圖1是本發(fā)明提供的差分GPS基準(zhǔn)站的定位設(shè)備構(gòu)成示意圖。圖2是本發(fā)明提供的差分GPS移動站的定位設(shè)備構(gòu)成示意圖。圖3是本發(fā)明提供的差分GPS基準(zhǔn)站和差分GPS移動站的安裝位置示意圖。圖4是本發(fā)明中差分GPS基準(zhǔn)站和差分GPS移動站之間的差分GPS信息交換示意 圖。
圖5是本發(fā)明實施例中采用DL-4雙頻后處理方案的基準(zhǔn)站(DL-V3-L1L2)和移動 站(ProPak-V3-RT2-A)之間的差分GPS信息交換示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的基于差分全球定位系統(tǒng)(GPS)的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān) 測系統(tǒng)，具體采用以下技術(shù)方案，具體結(jié)合圖1-2詳細描述本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)基于差分全球定位系統(tǒng)(GPS)的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括一 個差分全球定位系統(tǒng)(GPS)基準(zhǔn)站和多個差分全球定位系統(tǒng)(GPS)移動站；1、差分GPS基準(zhǔn)站包括GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、無線發(fā)送與接收機(電臺)、蓄電 池、太陽能電池、感應(yīng)取能裝置、GPS天線，下面結(jié)合圖1所示的差分GPS基準(zhǔn)站的定位設(shè)備 構(gòu)成示意圖詳細描述GPS天線通過電纜線與GPS接收機連接，GPS天線把接收到的GPS衛(wèi)星信號通過電 纜傳輸給GPS接收機，再通過GPS接收機把接收到的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換成反映GPS天線位置的 信息，這些信息包括精度、緯度、高度等，這些轉(zhuǎn)換之后的天線位置信息與之前通過精確測 量得到并保存在GPS接收機的天線的位置信息進行比較，得出通過GPS基準(zhǔn)站接收機得到 的定位信息與精確測量的位置信息的差值，把這個差值作為移動站GPS的差分信號，基準(zhǔn) 站GPS接收機通過串口線與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相連，把得到的差分信號傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器再通過網(wǎng)絡(luò)接口與無線發(fā)送與接收機(電臺)連接，通過無線發(fā)送與接收機(電臺) 就把基準(zhǔn)站GPS接收機得到的差分信號發(fā)送給移動站端的無線發(fā)送與接收機(電臺)，實現(xiàn) 了差分信號的傳輸。感應(yīng)取能裝置、太陽能電池、蓄電池都是給差分GPS基準(zhǔn)站的各個元件提供電能 的裝置，感應(yīng)取能裝置是用來在輸電線路有電流流過的時候來提供電能的，在提供電能的 同時還把一部分電能儲存到蓄電池中，而太陽能電池是主要用來當(dāng)輸電線路沒有電流流過 的時候通過太陽能來給GPS基準(zhǔn)站各個元件提供電能的，同時也能把一部分電能儲存到蓄 電池中。具體連接見圖1，其中感應(yīng)取能裝置及蓄電池通過雙線箭頭給GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服 務(wù)器、無線發(fā)送與接收機(電臺)三個元件提供電能。而差分信號是通過單線箭頭傳輸，其 傳輸方向是先GPS接收機，然后是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，最后是無線發(fā)送與接收機(電臺)。需要說明的是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與無線發(fā)送與接收機(電臺)之間的信息傳遞是雙向 的，他們通過網(wǎng)絡(luò)連接線相連，從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器到無線發(fā)送與接收機(電臺)的是差分信息， 而從無線發(fā)送與接收機(電臺)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的是差分GPS移動站部分的經(jīng)過差分信號校 正的定位信息，基準(zhǔn)站還包括服務(wù)器，該服務(wù)器通過串口線與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相連，以保存來自 差分GPS移動站部分測量得到的定位數(shù)據(jù)。基準(zhǔn)站還包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，以保存測量數(shù)據(jù)。感應(yīng)取能裝置由感應(yīng)取能部件和轉(zhuǎn)換與控制電路構(gòu)成。感應(yīng)取能部件采用電流 互感器的形式，其中，可閉合的鐵心套多單根高壓線作為互感器的原邊，鐵心上所繞的線圈 作為互感器的副邊。當(dāng)線路流過額定范圍的電流時，可由互感器轉(zhuǎn)換成合適等級的電壓供 給電壓轉(zhuǎn)換與控制電路。轉(zhuǎn)換與控制電路包括整流逆變電路以及輸入、輸出電壓、電流的控 制電路部分，通過感應(yīng)取能部件電流互感器獲得的電流進入轉(zhuǎn)換與控制電路部分，接入線路濾波的輸入端，經(jīng)過線路濾波、一次整流、功率因數(shù)改善、逆變等環(huán)節(jié)，逆變之后在根據(jù)電 壓、電流輸入、輸出的控制信號調(diào)整電流輸入輸出的大小，電流調(diào)整之后經(jīng)過二次整流得到 低壓直流電，最后轉(zhuǎn)換與控制電路部分輸出可控的低壓直流供監(jiān)測系統(tǒng)及蓄電池使用。感應(yīng)取能部件和轉(zhuǎn)換與控制電路的連接關(guān)系是感應(yīng)取能部件與轉(zhuǎn)換與控制電路 部分的線路濾波元件的輸入端相連，線路濾波元件的輸出端通過導(dǎo)線與一次整流部分的輸 入端連接，一次整流的輸出端與功率因數(shù)改善部分的輸入端相連，功率因數(shù)改善部分輸出 端又與逆變電路的電流信號輸入端相連，同時轉(zhuǎn)換與控制電路部分的電壓、電流控制部分 通過一個通/斷時間比控制電路與逆變電路的控制信號的輸入端相連，逆變電路的輸出端 與二次整流平滑電路部分的輸入端相連，二次整流平滑電路部分的輸出端直接與監(jiān)測系統(tǒng) 及蓄電池相連，給它們提供電能。由于基準(zhǔn)站和移動站定位設(shè)備的供電存在困難，采取利用感應(yīng)取電的方式直接從 輸電線路的導(dǎo)線上獲取，通過感應(yīng)取能裝置將線路上的交流電流變?yōu)橹绷麟姽┰O(shè)備使用。 由于線路電流是變化的，為了獲得穩(wěn)定的直流電源，利用蓄電池存儲電能，在線路電流偏小 時，利用蓄電池供電，在線路電流偏大時，對蓄電池充電。為了保證在輸電線路停電時不間 斷測量，利用太陽能電池作為后備供電。感應(yīng)取能裝置、太陽能電池和蓄電池之間的連接關(guān) 系如圖1和圖2所示。感應(yīng)取能裝置通過導(dǎo)線與蓄電池連接，給蓄電池提供充電，太陽能電 池也通過導(dǎo)線跟蓄電池連接來給蓄電池提供電能。同時蓄電池通過導(dǎo)線分別與GPS接收 機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、無線發(fā)送與接收機(電臺)相連，給他們提供穩(wěn)定合格的電能。2、差分全球定位系統(tǒng)(GPS)移動站組成結(jié)構(gòu)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)天線、差分 全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機、無線發(fā)送與接收機(電臺)、感應(yīng)取能裝置、太陽能電池、蓄電 池和機箱，下面結(jié)合圖2所示的差分全球定位系統(tǒng)(GPS)移動站的定位設(shè)備構(gòu)成示意圖詳 細描述差分GPS移動站部分包括GPS移動站接收機、GPS天線、無線發(fā)送與接收機(電 臺)、網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置、感應(yīng)取能裝置、太陽能電池、蓄電池和機箱。GPS天線是用來接收 來自全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星信號，該信號通過電纜傳送給GPS移動站接收機，同時來自差分 GPS基準(zhǔn)站的差分信號通過差分GPS移動站部分的無線發(fā)送與接收機(電臺)接收到，再 通過網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)串口線傳輸?shù)紾PS移動站接收機。這樣GPS移動站接收機既有來 自差分GPS移動站天線的衛(wèi)星信號，又有來自差分GPS基準(zhǔn)站部分的差分信號，GPS移動站 接收機把來自GPS移動站天線的衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)換成反映GPS移動站天線位置的定位信息，這 些定位信息在經(jīng)過差分信號校正之后就得到了比較精確的定位信息。GPS移動站接收機把 得到的定位信息通過串口線傳送到網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置部分，網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與無線發(fā)送 與接收機(電臺)連接，這樣差分定位信息就通過無線發(fā)送與接收機(電臺)發(fā)送到差分 GPS基準(zhǔn)站的無線發(fā)送與接收機(電臺)，差分GPS基準(zhǔn)站的無線發(fā)送與接收機(電臺)在 把定位信息傳輸給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器最后定位信息就被保存到差分GPS基準(zhǔn)站 的服務(wù)器中。感應(yīng)取能裝置、太陽能電池、蓄電池都是給差分GPS移動站的各個元件提供電能 的裝置，感應(yīng)取能裝置是用來在輸電線路有電流流過的時候來提供電能的，在提供電能的 同時還把一部分電能儲存到蓄電池中，而太陽能電池主要是用來當(dāng)輸電線路沒有電流流過 的時候通過太陽能來給GPS移動站各個元件提供電能的，同時也能把一部分電能儲存到蓄電池中。具體連接見圖2，其中感應(yīng)取能裝置及蓄電池通過雙線箭頭給GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)信 號轉(zhuǎn)換裝置、無線發(fā)送與接收機(電臺)三個元件提供電能。而信號是通過單線箭頭來傳 輸，差分信號的傳輸方向是先無線發(fā)送與接收機(電臺)，在是網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置，最后是 移動站GPS接收機，如圖2所示。需要說明的是網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與無線發(fā)送與接收機(電臺)之間的信息傳遞 是雙向傳輸?shù)?，他們之間通過網(wǎng)絡(luò)連接線相連，從網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置到無線發(fā)送與接收機 (電臺)的是來自GPS移動站接收機差分定位信息，而從無線發(fā)送與接收機(電臺)到網(wǎng)絡(luò) 信號轉(zhuǎn)換裝置的是來自差分GPS基準(zhǔn)站部分的差分信號。網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與GPS移動站 接收機之間的信息傳遞是通過兩根串口線分別單向傳輸?shù)?，從網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置到GPS移 動站接收機的是來自差分GPS基準(zhǔn)站部分的差分信號，他們之間通過一根串口線相連，而 從GPS移動站接收機到網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置的是來自GPS移動站接收機的定位信息，他們之 間通過另外一根串口線相連。感應(yīng)取能裝置通過導(dǎo)線與蓄電池連接，給蓄電池提供充電，太陽能電池也通過導(dǎo) 線跟蓄電池連接來給蓄電池提供電能。同時蓄電池通過導(dǎo)線分別與GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 器、無線發(fā)送與接收機(電臺)相連，給他們提供穩(wěn)定合格的電能。3、差分GPS基準(zhǔn)站、差分GPS移動站之間沒有電路連接，他們之間在各組成部分的 連接上相互獨立，他們之間只有差分信號與定位信息的相互傳輸，他們之間信息的傳輸是 通過各個裝置部分的無線發(fā)送與接收機(電臺)來實現(xiàn)的，無線發(fā)送與接收機(電臺)通 過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)差分信息與定位信息的傳輸?shù)摹２罘諫PS基準(zhǔn)站通過無線發(fā)送與接收機(電臺)把差分信號發(fā)送給各個差分GPS 移動站的無線發(fā)送與接收機(電臺)，在通過網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置到達GPS移動站接收機；差 分GPS移動站通過無線發(fā)送與接收機(電臺)把經(jīng)過差分后的定位信息發(fā)送給差分GPS基 準(zhǔn)站的無線發(fā)送與接收機(電臺)，再通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器把定位信息保存在差分GPS基準(zhǔn)站的 服務(wù)器中。差分GPS移動站被安裝在需要進行實時監(jiān)測的導(dǎo)線上，一般安裝在兩根桿塔之間 導(dǎo)線下垂的最低點，如圖3中的移動站位置。而差分GPS基準(zhǔn)站是用來提供差分信號的裝 置，根據(jù)差分GPS的原理，基準(zhǔn)站天線需要放置在一個經(jīng)度、緯度、高度等信息已知的位置， 這樣才能與基準(zhǔn)站接收機測量信號進行比較得到差分信號，一般可以通過精確測量手段測 量出變電站或者導(dǎo)線桿塔上某一位置的精確經(jīng)度、緯度、高度等信息，把差分GPS基準(zhǔn)站天 線固定在這一經(jīng)度、緯度、高度等信息精確已知的位置處，在通過GPS基準(zhǔn)站接收機接收衛(wèi) 星信號并轉(zhuǎn)換成該位置的經(jīng)度、維度、高度等定位信息，得到的定位信息與通過精確測量得 到的位置信息進行比較就得到了差分信號，該差分信號作為差分GPS移動站接收機測量信 號的校正信息，以減小差分GPS移動站接收機的測量誤差，提高監(jiān)測系統(tǒng)精確性。為了利用GPS定位技術(shù)得到輸電線路導(dǎo)線舞動和風(fēng)偏的軌跡，需采取差分GPS定 位的方式，即測量系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和移動站組成?；鶞?zhǔn)站只需有一個，而移動站根據(jù)需要配置 一個到多個。基準(zhǔn)站安裝在一個地理位置已知(可通過精確測量得到)的固定點上，如可 安裝在變電站中，也可安裝在移動站附近的輸電線路桿塔上。移動站安裝在需要監(jiān)測的輸 電線路的各相導(dǎo)線上，如圖3所示。
下面對本發(fā)明提供的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)的 工作模式予以描述差分GPS定位系統(tǒng)工作于“Real Time Kinematic-RTK”模式?；鶞?zhǔn)站與移動站的 GPS差分數(shù)據(jù)交換方式為基準(zhǔn)站用無線發(fā)送與接收機(電臺)把差分數(shù)據(jù)發(fā)送給移動站， 移動站進行RTK差分解算后，實時輸出基準(zhǔn)站和移動站之間的基線在三維空間的向量(東 北天三個方向，實時輸出經(jīng)過差分之后的定位信息，通過基準(zhǔn)站的差分信號可以提高移動 站的定位精度)。實時差分定位數(shù)據(jù)的更新頻率為IOHz或更高。移動站再通過網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn) 換裝置把經(jīng)過差分之后的移動站定位信息進行轉(zhuǎn)換，再通過無線發(fā)送與接收機(電臺)把 移動站的定位信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器再把實時定位結(jié)果傳輸并保存在數(shù)據(jù)處 理服務(wù)器的硬盤中，如圖4所示。由于基準(zhǔn)站是固定的，導(dǎo)線上的移動站是隨導(dǎo)線一起發(fā)生 運動的，所以移動站位置的變化就導(dǎo)致移動站輸出的定位信息發(fā)送變化，而定位信息中的 經(jīng)度、緯度、高度的變化便可以實時反映輸電線路導(dǎo)線的舞動與風(fēng)偏情況。為了繪出導(dǎo)線的舞動與風(fēng)偏軌跡，需要進行坐標(biāo)變換，需將基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)處理服務(wù) 器硬盤中保存的移動站所處位置的經(jīng)度、緯度和高度坐標(biāo)(即實時差分定位數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換成 三維笛卡爾坐標(biāo)系中的坐標(biāo)X、Y、Z。三維笛卡爾參考系假定地球為剛體，Z軸平行于地球的平自轉(zhuǎn)軸，即指向國際習(xí)用 原點，朝北為正，X軸平行于相應(yīng)的赤道面，位于為了計算國際標(biāo)準(zhǔn)時間所定義的格林尼治 子午面內(nèi)，Y軸則與X、z軸正交，朝東90°。坐標(biāo)原點則選定在任一適宜的參考橢球中心 上。假設(shè)地面上某點的大地經(jīng)緯度為L、B,該點相對于橢球面的大地高為h，則該點的三維 笛卡爾坐標(biāo)X、Y、Z為X = (h+N) X cos (B) Xcos(L) (1)Y = (h+N) X cos (B) X sin (L) (2)Z = [h+N X (1-e Xe)] X sin (B) (3)上述各式中，N為緯度B處的卯酉圈曲率半徑；e為橢球第一偏心率。 ΑΤ __a_
權(quán)利要求
一種基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括差分GPS基準(zhǔn)站和多個差分GPS移動站；所述差分GPS基準(zhǔn)站，包括第一GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、第一無線發(fā)送與接收機，第一GPS天線；所述第一GPS天線通過電纜線與第一GPS接收機連接；所述第一GPS接收機通過串口線與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器相連，將獲得的差分信號傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接口與第一無線發(fā)送與接收機連接；所述第一無線發(fā)送與接收機以無線傳輸方式將差分信號發(fā)送給差分GPS移動站的第二無線發(fā)送與接收機；所述差分GPS移動站，包括第二GPS天線、第二GPS接收機、第二無線發(fā)送與接收機、網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置；所述第二GPS天線通過電纜線連接第二GPS接收機；所述第二GPS接收機將獲得的定位信息通過串口線傳送到網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置；所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置將差分信號通過串口線傳送到第二GPS接收機；所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二無線發(fā)送與接收機連接；所述第二無線發(fā)送與接收機以無線傳輸方式接收來自差分GPS基準(zhǔn)站傳輸過來的差分信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于所述差分GPS基準(zhǔn)站和差分GPS移動站，還分別包括蓄電池、太陽能電池、感應(yīng)取能裝置；所述感應(yīng)取能裝置用于在輸電線路有電流流過時為差分GPS基準(zhǔn)站或差分GPS移動站 提供電能；所述太陽能電池用于當(dāng)輸電線路沒有電流流過時，通過太陽能來給GPS基準(zhǔn)站 或差分GPS移動站的各個元件提供電能；所述蓄電池用于儲存多余電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于所述差分GPS基準(zhǔn)站，還包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，該數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器連接， 用于保存測量數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于所述感應(yīng)取能裝置由感應(yīng)取能部件和轉(zhuǎn)換與控制電路構(gòu)成，所述感應(yīng)取能部件采用電 流互感器的形式，其中可閉合的鐵心套多單根高壓線作為互感器的原邊，鐵心上所繞的線 圈作為互感器的副邊；所述轉(zhuǎn)換與控制電路包括整流逆變電路以及電壓、電流的控制電路部分；所述感應(yīng)取能部件與所述轉(zhuǎn)換與控制電路部分的線路濾波元件的輸入端相連，線路濾 波元件的輸出端通過導(dǎo)線與一次整流部分的輸入端連接，一次整流的輸出端與功率因數(shù)改 善部分的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于所述網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二無線發(fā)送與接收機之間的信息傳遞是雙向傳輸；所述網(wǎng) 絡(luò)信號轉(zhuǎn)換裝置與第二 GPS移動站接收機之間通過兩根串口線分別單向傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于所述差分GPS基準(zhǔn)站的第一 GPS天線，安裝在輸電線路桿塔或變電站內(nèi)桿塔上； 所述差分GPS移動站的第二 GPS天線，安裝在需要測量的輸電線路的導(dǎo)線上。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路導(dǎo)線測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明包括差分GPS基準(zhǔn)站和多個差分GPS移動站，差分GPS基準(zhǔn)站包括第一GPS接收機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、第一無線發(fā)送與接收機，第一GPS天線；差分GPS移動站，包括第二GPS天線、第二GPS接收機、第二無線發(fā)送與接收機、網(wǎng)絡(luò)信號裝換裝置。本發(fā)明能對輸電線路導(dǎo)線的舞動與風(fēng)偏進行全天候?qū)崟r監(jiān)測，基于差分GPS的輸電線路導(dǎo)線舞動與風(fēng)偏在線監(jiān)測系統(tǒng)的定位精度高，定位誤差在0.1米內(nèi)，同時采用高壓線感應(yīng)取電裝置、太陽能電池板加蓄電池的聯(lián)合供電方式，可保證系統(tǒng)長期在線工作時的可靠供電，抗干擾能力非常強。
文檔編號H02J7/00GK101986100SQ20101023412
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者文習(xí)山, 李洪江, 胡志堅 申請人:武漢大學(xué)