一種用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電自動(dòng)化是提高供電可靠性的必要手段，國(guó)家電網(wǎng)公司已在省會(huì)城市全面開展配電自動(dòng)化建設(shè)，并明確要求2020年所屬315個(gè)地市公司城市市區(qū)及縣公司實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化全覆蓋。
[0003]終端設(shè)備是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，用于配電開關(guān)、配變等配電設(shè)備的監(jiān)控。配電自化系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀況和應(yīng)用需求配置相應(yīng)的二遙或三遙終端。
[0004]配電自動(dòng)化是在電氣一次設(shè)備智能化的基礎(chǔ)上，配置相應(yīng)的配電自動(dòng)化終端，通過(guò)該終端采集一次設(shè)備模擬量、開關(guān)量并上傳至配調(diào)主站供監(jiān)控。
[0005]由于目前使用的配電自動(dòng)化技術(shù)實(shí)用化時(shí)間并不長(zhǎng)，幾乎所有配電自動(dòng)化終端僅僅實(shí)現(xiàn)了一次系統(tǒng)的電氣相關(guān)量的采集，對(duì)自身運(yùn)行情況、環(huán)境情況和自我保護(hù)等方面缺乏研究和設(shè)計(jì)。
[0006]柱上配電自動(dòng)化終端均安裝在帶有柱上斷路器或變壓的桿上，該桿通常為耐張或終端桿，長(zhǎng)期承受不平衡張力，在覆冰或大風(fēng)時(shí)尤為明顯；而變壓器、斷路器重量為幾百千克到幾噸重，極大的提高了水泥桿的重心，助增了桿塔所受不平衡張力;是配電線路桿塔發(fā)生傾覆的主要原因之一。
[0007]長(zhǎng)期以來(lái)，電力系統(tǒng)缺乏對(duì)這種重要桿塔的監(jiān)測(cè)能力，而變壓器和斷路器是電力系統(tǒng)的最重要的兩種設(shè)備，這也導(dǎo)致很多本可以避免的停電事故的發(fā)生。
[0008]目前柱上配電自動(dòng)化終端缺陷如下:
[0009]1.現(xiàn)階段的配電自動(dòng)化終端僅僅實(shí)現(xiàn)了一次系統(tǒng)的電氣相關(guān)量的采集，無(wú)法檢測(cè)所在桿塔的運(yùn)行情況，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行和早期事故預(yù)警。
[0010]2.配電自動(dòng)化終端遭受外力破壞拆解或盜取，桿塔初現(xiàn)傾斜或倒桿無(wú)法預(yù)警或報(bào)塾目ο
[0011]3.發(fā)生故障或事故時(shí)由于無(wú)法報(bào)告，影響停電恢復(fù)時(shí)間，造成經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面社會(huì)影響。
[0012]因此，有必要設(shè)計(jì)一種新型的用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置及方法，該用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置及方法易于實(shí)施，有利于保障電力塔桿的安全性，避免安全事故發(fā)生。
[0014]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0015]—種用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置，包括控制器、輸出單元、遠(yuǎn)程通信模塊和電子式六軸陀螺儀;所述的輸出單元、遠(yuǎn)程通信模塊和電子式六軸陀螺儀均與控制器相連;電子式六軸陀螺儀設(shè)置在電力塔桿上；
[0016]所述的電子式六軸陀螺儀用于檢測(cè)電力塔桿的傾斜角度；
[0017]所述的輸出單元用于控制電力塔桿上的斷路器的合閘或跳閘；
[0018]遠(yuǎn)程通信模塊用于向調(diào)度站發(fā)送報(bào)警信息；
[0019]控制器通過(guò)電子式六軸陀螺儀檢測(cè)到電力塔桿的傾斜角度大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊向調(diào)度中心發(fā)送報(bào)警信息，或通過(guò)輸出單元控制斷路器跳閘以避免觸電事故或電網(wǎng)事故擴(kuò)大。輸出單元也稱為D0輸出板。
[0020]所述的用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置還包括與控制器相連的接入端口，控制器通過(guò)接入端口與電力塔桿的電力狀態(tài)信息采集模塊相連;所述的電力狀態(tài)信息采集模塊用于采集以下信息的至少一種:(1)斷路器、負(fù)荷開關(guān)或變壓器的電流、電壓信息，(2)斷路器或負(fù)荷開關(guān)的位置信息及工況信息，(3)變壓器的工況信息。
[0021 ]電子式六軸陀螺儀為串口式電子式六軸陀螺儀。
[0022]控制器為嵌入式處理器。
[0023]輸出單元和接入端口均通過(guò)總線與控制器相連。
[0024]遠(yuǎn)程通信模塊包括支持以太網(wǎng)、ΕΡ0Ν的光纖模塊和無(wú)線模塊中的至少一種；
[0025]所述的無(wú)線模塊為GPRS通信模塊、3G或4G通信模塊。
[0026]所述的用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置還包括與控制器相連的聲光報(bào)警模塊。
[0027]電子式六軸陀螺儀向控制器發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，控制器也向聲光報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警，通過(guò)燈光閃爍或蜂鳴器等方式報(bào)警，提醒民眾注意或提醒維護(hù)人員盡快處理。
[0028]電子式六軸陀螺儀還檢測(cè)傾斜速度信息和自身加速度信息；
[0029]若電子式六軸陀螺儀檢測(cè)到傾斜角大于5°，則向控制器發(fā)“桿塔傾斜報(bào)警”信息；
[0030]若電子式六軸陀螺儀檢測(cè)到傾斜角大于45°或傾斜變化角速度ω> jt/6S，則向控制器發(fā)“桿塔傾覆”信息；
[0031]若檢測(cè)到自身加速度大于0.5G，G為重力加速度，則向控制器發(fā)“外力破壞”信息，此時(shí)由控制器通過(guò)輸出單元控制斷路器跳閘。并對(duì)相關(guān)預(yù)警信息(包括傾斜角、自身加速度和傾斜變化角速度以及具體預(yù)警判斷信息(如桿塔傾覆等))進(jìn)行記錄和保存。
[0032]一種用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，采用前述的用于電力塔桿的智能監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)在電力塔桿設(shè)置的電子式六軸陀螺儀檢測(cè)電力塔桿的狀態(tài)信息，并基于檢測(cè)到的狀態(tài)信息向調(diào)度站發(fā)出報(bào)警或通過(guò)輸出單元控制斷路器跳閘以避免觸電事故或電網(wǎng)事故擴(kuò)大。
[0033]電子式六軸陀螺儀還檢測(cè)傾斜速度信息和自身加速度信息；
[0034]若電子式六軸陀螺儀檢測(cè)到傾斜角大于5°，則向控制器發(fā)“桿塔傾斜報(bào)警”信息；
[0035]若電子式六軸陀螺儀檢測(cè)到傾斜角大于45°或傾斜變化角速度較大ω> V6s，則向控制器發(fā)“桿塔傾覆”信息；
[0036]若檢測(cè)到自身加速度大于0.5G，G為重力加速度，則向控制器發(fā)“外力破壞”信息。
[0037]陀螺儀為電子式六軸陀螺儀，它能檢測(cè)到桿塔傾斜角度、傾斜的速度以及自身位置變化的情況。
[0038]若檢測(cè)到一定的傾斜角，則通過(guò)自帶串口傳輸至嵌入式處理單元，發(fā)“桿塔傾斜報(bào)警”信息；
[0039]若檢測(cè)到傾斜角大于45°或傾斜變化角速度較大(即或傾斜變化角速度ω> π/6s)，則通過(guò)自帶串口傳輸至嵌入式處理單元，發(fā)“桿塔傾覆”信息；
[0040]若檢測(cè)到自身加速度大于0.5G，則通過(guò)自帶串口傳輸至嵌入式處理單元，發(fā)“外力破壞”信息；
[0041]以上信息通過(guò)處理、記錄后，可通過(guò)光纖模塊接入配電自動(dòng)化ΕΡ0Ν網(wǎng)絡(luò)傳輸至調(diào)度(即調(diào)度站，或稱為調(diào)度中心)，或通過(guò)無(wú)線模塊用GPRS等網(wǎng)絡(luò)傳輸至調(diào)度。
[0042]檢測(cè)到桿塔傾覆(滿足傾斜角大于45°或傾斜變化角速度ω2 V6s)時(shí)，可通過(guò)嵌入式處理單元校驗(yàn)后，通過(guò)總線D0輸出板對(duì)斷路器開關(guān)進(jìn)行跳閘，防止人身觸電或電網(wǎng)事故擴(kuò)大。
[0043]DI接入模塊是配電自動(dòng)化終端的模擬量和數(shù)字量輸入模塊，完成對(duì)柱上斷路器或負(fù)荷開關(guān)的電流、電壓采集，斷路器位置及工況采集；
[0044]DO模塊是執(zhí)行CPU命令的輸出單元，為空接點(diǎn)輸出，可控制斷路器跳閘、遠(yuǎn)方儲(chǔ)能(斷路器操作機(jī)構(gòu)在調(diào)度室遙控儲(chǔ)能)等；
[0045]總線采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線，如CAN總線等，是CPU、主板和各模塊的傳輸紐帶；
[0046]嵌入式處理單元為系統(tǒng)的中央處理器，通過(guò)自帶的串行接口可接入其他外設(shè)，如圖示的報(bào)警模塊、支持以太網(wǎng)、ΕΡ0Ν的光纖模塊、支持GPRS等的無(wú)線模塊，同時(shí)，以串行的方式接入本發(fā)明所述的“串口六軸電子陀螺儀”，經(jīng)處理后實(shí)現(xiàn)前述的監(jiān)控、報(bào)警功能。
[0047]EP0N(Ethernet Passive Optical Network，以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))，顧名思義，是基于以太網(wǎng)的Ρ0Ν技術(shù)。它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。ΕΡ0Ν技術(shù)由IEEE802.3EFM工作組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發(fā)布了ΕΡ0Ν標(biāo)準(zhǔn)一IEEE802.3ah(2005年并入IEEE802.3-2005標(biāo)準(zhǔn))。在該標(biāo)準(zhǔn)中將以太網(wǎng)和Ρ0Ν技術(shù)結(jié)合，在物理層采用Ρ0Ν技術(shù)，在數(shù)據(jù)鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用Ρ0Ν的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入。因此，它綜合了 Ρ0Ν技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容、方便管理等。
[0048]有益效果:
[0049]本發(fā)明的智能監(jiān)測(cè)裝置是一種配電自動(dòng)化終端，能對(duì)桿塔傾斜預(yù)警、傾覆報(bào)警，并對(duì)預(yù)警報(bào)警信息加以處理