CN102422138A - 架空电力线监视器 - Google Patents

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CN102422138A
CN102422138A CN2010800192463A CN201080019246A CN102422138A CN 102422138 A CN102422138 A CN 102422138A CN 2010800192463 A CN2010800192463 A CN 2010800192463A CN 201080019246 A CN201080019246 A CN 201080019246A CN 102422138 A CN102422138 A CN 102422138A
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Abstract

用于监视和测量电力导线的电参数和机械参数的装置。该装置的传感器测量导线温度、架空导线的倾斜角、导线中流动的电流以及到地的电压。该装置具有不测量电力导线的参数的低功率模式。在检测到电力导线的电参数值或机械参数值的变化时，该装置在返回低功率模式之前、在预定长度的时间内测量电力导线的参数。

Description

架空电力线监视器
本申请要求2009年4月30日提交的美国临时申请61/174,228的优先权，该临时申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明大体涉及用于监视和测量电力导线的运行参数的设备。更特别地，可以将该设备安装在架空电力传输线上，以监视AC或DC电力***的电运行、热运行和机械运行的状态。
背景技术
可以将用于测量电力线参数的仪器安装在电力线上。这种电力线监视器包括传感器以感测电力线的电特性及机械特性。某些电力线监视器包括用于分析架空电力导线的特定参数的性能的能力。典型地，这些仪器对完整分析电力***所需的众多参数的子集进行测量。
电力线对人可能有危险，并且通常被架高到地面上方不容易到达的安全距离处。由于电力线监视器通常位于架空电力线上，可能难以提取感测到的参数。典型地，将来自各电力线监视器的感测到的参数和分析结果无线传送至各地面站。即，各仪器收集数据以经由本地地面接收站进行传输，相应地，本地地面接收站将原始数据和分析后的数据再传送至中央控制站以进行进一步的相关和分析。
由于架空电力线上的电力线监视器的位置不便，因而可能难以向电力线监视器提供例如电力和数据通信的服务。特别地，需要向监视器中的电子元件供电。典型地，一些电力线监视器从通电电力线周围的电场吸取电力以向电子元件供电。在此情况下，电力线中的电流使得在电力线周围建立了磁场。该磁场在监视器内部的线圈中感应出电流，随后利用该电流向电子元件供电。
发明内容
本申请公开了用于监视电力导线的运行的设备和方法。该设备包括用于测量与电力导线相关联的各个参数的一个或多个传感器。设置水平传感器以检测电力导线的一个或多个参数的变化并且响应于检测到的变化而使该设备从第一运行模式切换至第二运行模式。该设备的电源独立于电力导线。当该设备处于第二运行模式时，所述一个或多个传感器在预定长度的时间内测量与电力导线相关联的各个参数，并且在第一运行模式下，所述一个或多个传感器不测量各个参数。
附图说明
图1是安装在悬链(catenary)电力导线上的本发明的设备；
图2是本发明的设备的外部示意图；
图3是本发明的设备的部分剖面图；
图4是本发明的设备的实施例的内部部件的示意图；
图5是电子部件的实施例的外部示意图；
图6是电子部件的实施例的内部示意图；
图7是本发明的设备中的电子框图；
图8A和8B是主控制器的框图。
具体实施方式
图1示出与电力导线110一起使用的架空电力线***100的特定应用，其可以是例如向电动列车、电车或其它交通工具供电的类型。本发明的电力线监视器用于感测或测量向交通工具供电的电力导线的参数。针对电动列车***，电力线监视器可以用于监视电力线的诸如电流、温度、电压、倾角和振动等的参数。在本应用中，将电力线监视器安装在被示出为悬链线的导线110上，并且电力线监视器包括接受从用于监视滑接线120的温度的温度测量装置150所输入的外部温度的能力。电动列车与滑接线电接触，其中，滑接线提供来自架空电力导线的电力以提供使交通工具运行的电力。
电动列车吸取由馈电站(未示出)提供给架空电力线***中的电力导线110和120的电流。有源电力导线是承载电流的导线。可以利用列车上的诸如集电弓、弓形集电器、集电杆或其它装置等的集电器抵接架空电力线***100的滑接线或接触线120。集电器是导电性的，并且集电器使得电流能够经由集电器流到列车马达和列车的其它电气装置并经由例如列车的钢轮和轨道的一侧或两侧的运行轨返回到馈电站。
通过电力导线110从上方支撑滑接线120，这里，电力导线110还称为“悬链线”、“电力导线”、“吊线”、“电力线”、“传输线”和“导线”。悬链线跟随悬挂在两点之间的线的自然路径，从而形成悬链曲线。以规律的间隔通过引下线(drop wire)将悬链线110连接至滑接线120。悬链线自身由诸如塔等的机械结构(未示出)规律地支撑，从而创建多个悬链线段。当电动列车进入悬链线支撑件之间的悬链线段时，对该特定悬链线段供电。
以下说明的电力线监视器140位于悬链线110上。可以利用诸如电阻温度检测器(RTD)等的温度测量装置150来监视悬链线110的温度和滑接线120的温度。电力线监视器包括用于感测与悬链线相关联的电参数和机械参数的传感器。传感器可以包括用于测量导线电压、导线电流、导线温度、导线振动和导线倾角的装置。
电力线监视器包括水平传感器以感测电力导线的一个或多个机械参数和电参数的变化。水平传感器可以感测跨越了预定阈值的参数或者相对于先前值变化了预定量的参数。相应地，水平传感器提供信号以改变电力线监视器的运行模式。例如，当导线中的电流达到预定阈值时，水平传感器提供信号。在特定实施例中，当来自电流传感器的信号表示导线电流的升高大于预设安培水平时，水平传感器提供信号。在一个实现中，用于产生信号的导线电流的升高在10安培以下的范围内，例如0.1安培。或者，水平传感器可以将来自垂度(sag)传感器、振动传感器或温度传感器的信号与预定阈值相比较，并且如果该信号达到阈值则提供输出。在一个实现中，导线倾角增大0.1度以上(例如0.5度)将使得监视器切换至激活模式。在另一实现中，温度升高0.1摄氏度以上(例如5摄氏度)将使得监视器切换至激活模式。以下提供合适的水平传感器的例子。
在另一实施例中，当检测到导线的“驰振(galloping)”状态时，水平传感器提供信号。将“驰振”状态定义为导线的在约0.1Hz～1Hz范围内的低频振动持续了预定长度的时间，例如持续了0.1秒以上、持续了五分钟以上或者持续了好几个周期。可选地或附加地，当检测到风成(Aeolian)振动时，水平传感器提供信号。风成振动是电力导线的约1Hz～150Hz的振动持续了很少的几个周期。
可以采用外部地面站或中继站160作为安装在架空导线上的电力线监视器140的配套物。可以利用地面站来实现与一个或多个架空导线监视装置通信的双向远程通信信道170。地面站获取与诸如以下的电力线运行参数相关的数据：能够影响电力线监视器所测量到的导线温度的环境温度以及太阳辐射强度。地面站还可以用于存储从监视器收集到的数据，并且通过第二通信信道180将所存储的数据转发至远程计算机。第二通信信道包括GSM/GPRS无线数据服务、“普通老式电话***”地面线、因特网或其它无线连接。地面站可以由电池、光伏电池以及AC或DC电源中的任意一个或者结合来供电。
电力线监视器的电源优选独立于电力导线。可以利用板上电源、自身包含的电源，并整合电池电力、光伏电力以及超级电容器/超电容器以向监视器长期供电。即，在一个实现中，电源不从电力导线吸取电力。电力线监视器包括无线通信技术以将数据远程通信至用户设备、地面站160或安装在电力线上的其它设备。
电力线监视器优选具有以下更详细说明的两个运行模式。在第一运行(“待机”)模式中，电力线监视器不对电力导线进行测量。在第二运行(“激活”)模式中，电力线监视器在预定长度的时间内对电力导线进行测量。测量结果可以存储在电力线监视器中，并且远程通信至用户设备、地面站160或安装在电力线上的其它设备。电力线监视器可以基于来自水平传感器的信号在第一运行模式和第二运行模式之间切换。即，当水平传感器针对电力导线参数检测到一个或多个预先选择的水平变化时，电力线监视器从待机模式切换至激活模式。
图2示出电力线监视器200的实现。电力线监视器可以是无论电力导线是否承载电流都能够以可拆卸的方式安装在该导线周围的“面包圈形”装置。将传感器和监视器的电子元件置于外壳或壳体230中。在一个实现中，将监视器分割开以使其能够围绕电力导线配置。外壳围绕铰链210转动，从而打开外壳中的裂口240。电力导线穿过面包圈形监视器中的开口250。设计电力线监视器的其它围绕物以围绕有源电力线安装监视器。
电池开关220可在壳体上操作。电池开关220可以是瞬时接触推式按钮开关。当开关220致动时，开关220使电池不能向***供给电力，从而使例如从电力导线移除监视器的情况下的内部电池的消耗最小化。
使电力线监视器的电源独立于电力导线的一个优点是，使得线供电装置运行所需的被监视导线中的电流阈值最小。此外，该线电流必须是AC电流。即，有时，电力导线承载的电流可能不足以对监视器提供能量。在其它时候，导线可能具有DC电流。
作为另一优点，电力线监视器的独立电源不需要用于从被监视的电力线导出电力的磁芯。对于成束的导线、悬链状的悬挂导线和其它复杂几何形状的导线，当在监视器中利用磁芯来将与导线中流动的电流相关联的场转换为装置的运行电力时，该磁芯用作滤波扼流圈并且使得导线组件中安装有该装置的导线部分的阻抗相对于其它部分的阻抗增大了。电力导线的阻抗变化可能减小或者影响流经导线的一部分的电流，并且由此影响流经电力线监视器自身的电流。在导线束中，磁芯具有使一根导线中的电流相对于束内其它导线中的电流减小的作用。
在另一应用中，由于电力线监视器不需要从导线吸取电力，因而该监视器可以在直流(DC)电力导线上使用。
电力线监视器可以利用无线网状网络以进行数据远程通信。从一个电力线监视器向安装在电力线上的其它设备远程通信数据的优点是，以“菊花链”方式将感测到的数据传送至中央位置，减少了从电力线监视器收集数据所需的地面站的数量。
本发明的电力线监视器还可以用于监视诸如风力发电机等的分布式发电***，在风力发电机中，***中的电流可能来自各个方向-流入风力发电机或者从风力发电机流出。有时该电流可能低，使得用于从导线吸取电力以向电力线监视器提供能量的电流不足。
电压监视
电力线监视器可以包括电压传感器以利用例如监视器和地面之间的容性漏电流的主成分来测量导线电压。基于测量出的漏电流，可以将输入电压自动确定为从1kV～1100kV以上。
除导线电压之外，可以根据电力导线的容性漏电流信号来确定电压波形。在一个实施例中，以每秒至少10个样本、例如每秒600个样本的速率对波形进行采样，并且根据容性漏电流每秒测量一次RMS电压。样本可以存储在电力线监视器中并且用于检测和分析电力导线的变化。
电流监视
电力线监视器可以包括诸如Rogowski线圈等的电流传感器以测量电力导线中的电流。Rogowski电流感测线圈的输出是与输入电流成比例的电压。在一个实施例中，电力线监视器以每秒至少10个样本、例如每秒600个样本的速率对(从电流感测线圈导出的)电压波形进行采样。微控制器对采样到的波形每秒进行一次RMS计算。样本可以存储在电力线监视器中并且用于对干扰进行检测和分析。在一个实施例中，电流传感器在室温下以0.2％的读取精度来检测0～3000安培的电流。在另一实施例中，电流传感器在室温下以0.2％的读取精度来检测0～300安培的电流。
温度监视
电力线监视器可以通过例如诸如AEMC的型号为6250的微欧姆计或OMEGA白金pt100 RTD温度探测传感器等的电阻温度传感器(RTD)探测器来测量导线温度。
图3示出电力线监视器140的部分剖面图。可以将两个温度感测探测器410安装至监视器140。当监视器安装在电力导线上时，各温度探测器的端部412与该电力导线接触。温度探测器410应当与电力线监视器的壳体电绝缘和热绝缘。在此实施例中，温度探测器测量从-50摄氏度～+300摄氏度的导线温度，并且产生表示测量出的温度的输出信号。上文参照图1说明的第三和第四温度探测器150在电力线监视器壳体的外部，用于监视电动列车***用的滑接线的温度。
在一个实施例中，当电力线监视器处于激活模式时，每秒对表示导线温度的RTD的输出信号采样一次，并且维护最近十秒内的滑动平均(running average)，以使得在任意时刻所传送的温度是在紧前十秒内采到的样本的平均值。
倾角监视
电力线监视器可以包括诸如倾斜计或倾斜传感器等的传感器以测量导线的倾角，倾斜计的例子有Reiker液体电容性倾斜计或Spectron仪器Spectrotilt倾斜计等。在一个实现中，倾斜计能够以约0.02度的精度和约0.01度的分辨率测量导线相对于水平面的在-13～+13度之间的倾角。在激活模式下，电力线监视器维护最近三十秒内的倾角测量的滑动平均，从而使该监视器在任意时刻传送作为在紧前三十秒内感测到的倾角测量的平均倾角测量值。
振动监视
电力线监视器可以包括诸如Analog Devices加速度计等的传感器以测量导线的振动。在一个实现中，加速度计可以测量导线的在0.1～150Hz之间的振动。例如，测量在0.1～1Hz范围内的振动、在0.1～2Hz范围内的振动、在1～150Hz范围内的振动或者在10～150Hz范围内的振动。在激活模式下，电力线监视器传送作为在紧前三十秒内感测到的振动测量的平均振动测量值。
数据通信
在一个实施例中，电力线监视器具有至少两个适合同时通信的通信端口。第一通信端口可以用于与地面站、其它电力线监视器或其它外部源进行数据收发。例如，第一通信端口可以是低功率XBEE IEEE 802.15.4规格的无线电收发器等。第二通信端口可以用于现场更新(field update)电力线监视器的固件/软件。可以在监视器壳体的外部对第二通信端口进行访问。现场更新端口可以是有线RS-232通信接口，该接口允许与电力线监视器直接连接以进行制造以及在从电力导线上移除单元时进行诊断。当进行了针对现场更新端口的直接连接时，可以经由第二通信端口从外部源提供电力线监视器的电力。
当电力线监视器经由如图3所示放置在监视器壳体外部的天线420利用外部电力运行时，该监视器能够异步通信。
运行模式和模式切换
电力线监视器能够在待机模式和激活模式下运行。在待机模式下，电力线监视器仅运行所选择的部分以节省电力。例如，在待机模式下，监视通信端口的输入信号，但不从监视器进行传输。此外，在待机模式下，通过水平传感器监视所选择的传感器的输出信号，以确定来自这些传感器的输出信号何时超过预定阈值。然而，在待机模式下，既不采集也不记录电力导线参数的测量值。当电力线监视器处于激活模式时，采集并记录电力线参数。待机模式是用于在电池供电的监视器中节省电力的超低功率模式。通过减少到地的漏电流而部分节省了电力。例如在一个实施例中，来自电池的耗用电流小于1微安。
当处于待机模式时，在导线参数值跨越了预定阈值或导线参数值相对于先前值变化了预定量的情况下，水平传感器提供输出。在一个实施例中，水平传感器是将来自电力线监视器中的一个或多个传感器的输出信号与输出信号各自的预定阈值进行比较的比较器。例如，比较器包括用于接收来自各个传感器的传感器输出信号的一个或多个输入端，并且当传感器输出信号跨越了预定阈值时提供指示信号。该指示信号使电力线监视器的控制器将电力线监视器在待机模式和激活模式之间切换。比较器可以用来响应于来自电力线监视器的电传感器或机械传感器的输出而提供指示信号。
在一个实现中，电力线监视器用于感测诸如列车等的电动交通工具的悬链线的参数。当列车进入电力线的悬链线段时，由于列车从滑接线吸取电力并且因而从悬链线吸取电力，悬链线中的电流增加。因此，当悬链线中的电流出现预定的增长时，可以检测到列车的存在。
水平传感器可以将电流传感器的输出信号与预定阈值进行比较。当电流传感器的输出信号超过阈值从而表示列车存在时，水平传感器提供指示信号以使得电力线监视器切换至激活模式。例如，当电力导线中的电流上升到高于预设的安培水平时，水平传感器可以使电力线监视器切换至激活模式。当电流传感器感测到的导线中的电流降低到小于预定阈值、并且已完成这里所述的激活模式中进行的参数测量时，电力线监视器返回待机模式。
在另一实现中，当检测到机械变化时，水平传感器使电力线监视器切换至激活模式。例如，当来自倾斜角或垂度传感器的输出信号超过预定阈值时，可以将电力线监视器切换至激活模式以进行参数测量。水平传感器可以响应于参数传感器的输出变化。在一个实现中，水平传感器可以是如下的倾角开关，其中，当导线倾角超过阈值时将电力线监视器切换至激活模式，并且当导线倾角返回到阈值以下时将电力线监视器切换至待机模式。在另一实现中，水平传感器是热电偶，热电偶关闭(或开启)以在导线温度超过阈值时将电力线监视器切换至激活模式、并且在导线温度返回到阈值以下时将电力线监视器切换至待机模式。其它这样的水平传感器被设计为单独使用或者与比较器或其它电路结合使用。
在另一实现中，当检测到电力导线的诸如“驰振”状态等的反常特性时，水平传感器可以促成转变至激活模式。如上所述，可以通过诸如离散电子加速度计元件等的加速度计、倾斜计和倾斜传感器等来检测振动。
还设计了其它的机械触发模式和电触发模式。
运行
待机和激活模式
如上所述，只要水平传感器未检测到跨越了预定阈值的参数，电力线监视器就处于低功率待机模式。在另一实施例中，由例如现场技术员进行的外部电源安装使得电力线监视器转变至激活模式。
例如，当在电流感测线圈处感测到的电流等于或超过预定阈值时，以下说明的微控制器使电力线监视器在诸如500毫秒等的预定时间内切换至激活模式。
在激活模式下，电力线监视器消耗的电力量比在待机模式下的大。在待机模式下，既不记录也不传送参数，而在激活模式下，电力线监视器中的控制器使监视器开始对诸如电流、电压、温度和倾角等的导线参数进行采样，并且将采样到的参数传送到用户设备、地面站160或安装在电力线上的其它设备。在一个实施例中，存储采样到的参数，之后传送这些参数。
在一个实现中，在激活模式下，电力线监视器在电力线上对电流和电压值进行十个交流电周期的采样。然后，通过微控制器和计算单元等计算RMS电压和电流。可以利用诸如离散运算放大器比较器等的过零检测器，以通过检测从电压和电流传感器所输出的电压和电流波形过零之间的时刻差异来对I-V相位角进行采样。在下一秒开始时初始化四个周期的采样/计算模式，并且重复该模式总共十秒。在第一个十秒之后，可以以三十秒的间隔重复十个周期的处理，并且可以持续该处理额外的四分半钟，即十次。
在另一实现中，在激活模式下，电力线监视器对直流电流和电压值进行100毫秒的采样。电流和电压样本分别用于计算DC电流的RMS值和DC电压的RMS值。在此情况下，电流和电压根据定义为同相，因此I-V相位角为0。
可以每秒对温度和倾角值采样一次。然后计算十秒内采样值的平均。在第一个十秒之后，以三十秒的间隔重复进行另一个十秒的采样值的平均，并且该处理持续额外的四分半钟，即十次。
当电流感测线圈中的电流小于无论是AC、DC或某种结合的预设触发水平时，模式切换触发水平检测器使得电力线监视器转变至待机模式。
工厂模式：
电力线监视器还可以具有工厂模式。当对外部的现场更新端口施加外部电力时，电力线监视器在工厂模式下运行，其中，工厂模式是没有上述的激活模式采样限制的激活模式。在工厂模式下，电力线监视器总是处于激活模式，并且使待机模式无效。
例如，每秒对来自各传感器的温度和倾角值采样一次。然后计算十秒内读出的平均。在第一个十秒之后，以三十秒的间隔重复进行另一个十秒的采样值的平均。继续该处理直到关闭了监视器或者移除了外部电力为止。
***状态模式：
例如，可以以预定间隔将电力线监视器的状态传送至地面站160。电力线监视器中的看门狗定时器(未示出)以预定间隔生成信号，以使得电力线监视器的控制器初始化***状态模式。例如，该预定间隔可以在5分钟～480分钟之间。控制器生成包括例如实时RMS电压、RMS电流和导线温度的***状态消息。这些状态可以以“菊花链”方式传送至其它电力线监视器，以传送至中央位置或者直接传送至地面站。
电力线监视器已处于待机模式达例如一小时的用户可选择的报告间隔之后，控制器将电力线监视器切换至对电力导线的特定参数进行例如十秒的预定时间段的采样的激活模式。将采样到的参数发送至地面站。
在一个实现中，电力线监视器在第一通信端口接收来自地面站的信号，该信号指定可以在一段时间内覆盖用户设置的临时报告间隔，在该段时间之后，报告间隔恢复为用户所选择的间隔。
电子装配
图4示出本发明的实施例的内部图。电力线监视器的电子元件配置在两个电子部件520、530中。部件520如图5所示。电源510对部件520、530中的电子元件供电。将电源510(以下说明)示出为位于电子部件的外部。然而，也可以将电源配置在其中一个部件内。
图6示出电子部件520的内部图。电子部件520包括主控制器610，主控制器610是其上安装有电子元件的印刷电路板，并且以下将更详细说明。主控制器610具有安装在其上并用于控制电力线监视器的整体功能的微控制器620。
图7示出本发明的电力线监视器800的一个实施例的结构。电力线监视器800包括控制电力线监视器的整体运行的主控制器810。电力线监视器具有电源805、主控制器810、具有天线870的通信收发器850以及具有传感器820a～820e的电力导线部分。
电源805对监视器的电路供电。电源805可以是独立于电力导线的电池、超高电容、光伏或自身包含的其它电源。光伏是将光能转换为电能的电源。将电源805示出为主控制器810的一部分，但作为替代、电源805可以与主控制器分开。特别地，电源不从围绕通电电力导线的电场吸取电力。
电力线监视器包括用于提供表示电力导线的参数的信号的电传感器和机械传感器。电传感器的例子包括诸如电场电容或容性泄漏检测器等的电压感测电路820e以及诸如Rogowski线圈等的电流传感器。过零检测器(未示出)可以用于检测电压波形和电流波形的过零，其中，微控制器或其它处理器根据检测到的过零来确定各过零的时刻差异并且确定V-I相位偏移。机械传感器的例子包括用于提供表示导线的垂度的信号的倾斜计820c以及用于提供表示电力导线的振动的信号的诸如加速度计等的振动检测器820d。诸如RTD等的温度传感器820a提供表示电力导线的温度的信号。用于产生温度测量输出信号的RTD配置的一个实施例在图3中作为项410示出。
经由一个或多个传感器输入连接器830对主控制器810提供来自电传感器和机械传感器820a～820e的输出信号。通过信号调节器电路835将传感器输出信号调整为用于进行数字转换的适当形式。例如，信号调节器电路用于按照进行数字转换的需要，减小瞬时尖峰对传感器输出信号的影响或者调整模拟电压水平。通过A/D转换器840(图7)将所得到的调节后信号从模拟转换为数字格式、并且提供至微控制器860和模式切换触发器水平检测器845，以下将更详细说明。当电力线监视器处于待机模式时，检测器845将一个或多个调节后的传感器输出(例如来自传感器820a～820e的输出)与针对各传感器输出的预定阈值进行比较。当其中一个传感器输出超过预定阈值时，检测器将信号提供至微控制器860，微控制器860相应地将电力线监视器切换至激活模式。或者，检测器845检测调节后的传感器输出何时变化了预定量，例如何时导线温度上升了0.1摄氏度。
主控制器810包括用于经由天线870将信号发送至电力线监视器或者从电力线监视器接收信号的收发器电路850。如上所述，在激活模式下，电力线监视器传送电力线参数。此外，例如，电力线监视器可以从地面站接收外部信号，以使得微控制器在排定的时刻进入激活模式。
图8A和8B示出本发明的电力线监视器的另一实施例的框图1100。监视器具有位于监视器内部的主控制器部件。主控制器包括诸如德州仪器MSP430LF5等的低功率微控制器1110、无线电模块1120、数据存储器1130、本地电源1140a和1140b以及外部接口连接器1150a-1150d。向监视器电子元件提供调节后电压的电压调节器1145对本地电源进行调节。
在主控制器部件内部包括两个通信接口；这些接口包括可以是RS232异步串行端口的现场更新端口1160a以及在2.4GHz的发送/接收频率运行的短距离无线无线电模块1160b。
例如，主控制器部件包括用于从诸如电流感测线器1165a等的传感器以及从电阻温度检测器1165b、1165c接收信号的输入端1150a、1150b。将接收到的信号提供至信号调节器1170a-1170c。将倾斜计和用于电流-电压(I-V)相位定时(未示出)的时刻输入端(未示出)耦接至主控制器部件。
现场更新端口(“FUP”)可以是如下的有线RS-232通信接口，该接口允许外部输入端直接连接至电力线监视器以进行制造以及在从电力线移除单元时以工厂模式进行诊断。FUP包括针对电力和通信信号的输入端，并且提供对微控制器1110的访问以对电力线监视器软件进行现场和工厂更新。
主控制器部件包括用于记录由主控制器获取的数据和波形的长期数据存储器1130。当经由其中一个通信接口进行通信时，可以将所存储的数据传送至地面站、其它电力线监视器设备或其它外部设备。
主控制器1100对电力线监视器的传感器输出信号提供***级的组合和排序。在外部接口连接器1150a处从电流感测线圈1165a接收输出信号。调节器1170a对电流感测线圈的模拟信号进行处理，以能够接受通过微控制器1110的模数转换器(ADC)进行的转换。
其它实现在所附权利要求书的范围之内。

Claims (25)

1.一种监视设备，用于监视电力导线的运行，所述监视设备包括：
一个或多个传感器，用于测量与所述电力导线相关联的各个参数；
水平传感器，用于检测所述电力导线的一个或多个参数的变化，并且响应于检测到参数的变化而使所述监视设备从第一运行模式切换至第二运行模式；以及
电源，其独立于所述电力导线，其中
在所述监视设备处于所述第二运行模式时，所述一个或多个传感器在预定长度的时间内测量与所述电力导线相关联的各个参数，以及
在所述第一运行模式下，所述一个或多个传感器不测量所述各个参数。
2.根据权利要求1所述的监视设备，其特征在于，所述参数的变化是指该参数跨越了预定阈值。
3.根据权利要求2所述的监视设备，其特征在于，所述参数是电特性值。
4.根据权利要求3所述的监视设备，其特征在于，所述电特性值是所述电力导线中的电流的变化。
5.根据权利要求4所述的监视设备，其特征在于，所述预定阈值是至少为0.1安培的电流。
6.根据权利要求4所述的监视设备，其特征在于，所述电特性值是所述电力导线的电压的变化。
7.根据权利要求6所述的监视设备，其特征在于，所述预定阈值是至少为0.01千伏的电压。
8.根据权利要求1所述的监视设备，其特征在于，所述参数的变化是指该参数的值的变化达到了预定量。
9.根据权利要求8所述的监视设备，其特征在于，所述参数的值的变化是指所述电力导线中的电流的变化。
10.根据权利要求9所述的监视设备，其特征在于，所述电流的变化是指至少增长了0.1安培。
11.根据权利要求8所述的监视设备，其特征在于，所述参数的值的变化是指所述电力导线的电压的变化。
12.根据权利要求11所述的监视设备，其特征在于，所述电压的变化是指大于0.01千伏。
13.根据权利要求2所述的监视设备，其特征在于，所述电力导线的一个或多个参数的变化是机械变化。
14.根据权利要求13所述的监视设备，其特征在于，所述机械变化是指所述电力导线的大于零且小于预定频率的连续振动持续了预定长度的时间。
15.根据权利要求14所述的监视设备，其特征在于，所述预定频率在0.1Hz～1Hz的范围内，并且所述预定长度的时间大于0.1秒。
16.根据权利要求14所述的监视设备，其特征在于，所述预定频率在1Hz～150Hz的范围内，并且所述预定长度的时间大于0.1秒。
17.根据权利要求13所述的监视设备，其特征在于，所述机械变化是指所述电力导线的温度的预定变化。
18.根据权利要求13所述的监视设备，其特征在于，所述机械变化是指所述电力导线的预定倾角。
19.根据权利要求8所述的监视设备，其特征在于，所述参数是温度，并且所述电力导线的温度的变化是指温度变化了至少0.1摄氏度。
20.根据权利要求8所述的监视设备，其特征在于，所述参数是倾角，并且所述电力导线的倾角的变化是指倾角变化了至少0.1度。
21.根据权利要求1所述的监视设备，其特征在于，还包括通信装置，所述通信装置接收外部控制信号，并且响应于接收到所述外部控制信号而根据预定的安排使所述监视设备在所述第二运行模式下运行。
22.根据权利要求21所述的监视设备，其特征在于，所述通信装置能够从所述电力导线上的第一监视设备接收信息，并且向所述电力导线上的第二监视设备发送信息。
23.根据权利要求1所述的监视设备，其特征在于，所述电力导线是直流电力导线。
24.根据权利要求1所述的监视设备，其特征在于，还包括壳体，所述壳体能够以可拆卸的方式连接至有源电力导线。
25.一种监视方法，用于通过电力线监视器来监视电力导线的运行，所述监视方法包括：
从独立于所述电力导线的电源对所述电力线监视器供电；
检测所述电力导线的参数的变化；
响应于检测到所述变化，使所述电力线监视器从第一运行模式切换至第二运行模式；以及
当所述电力线监视器处于所述第二运行模式时，测量与所述电力导线相关联的参数，其中
当所述设备处于所述第二运行模式时，所述电力线监视器在预定长度的时间内测量与所述电力导线相关联的参数，以及
当所述设备处于所述第一运行模式时，所述电力线监视器不测量所述参数。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107850640A (zh) * 2015-06-03 2018-03-27 量子联合有限合伙公司 直流电表和使用方法
CN113848422A (zh) * 2021-09-22 2021-12-28 中国商用飞机有限责任公司 电缆导通测试装置

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010054072A1 (en) 2008-11-06 2010-05-14 Mark Lancaster Real-time power line rating
US10205307B2 (en) 2010-03-23 2019-02-12 Southwire Company, Llc Power line maintenance monitoring
US10131419B2 (en) * 2010-10-15 2018-11-20 Goodrich Corporation Systems and methods for detecting landing gear ground loads
US8941502B2 (en) 2011-06-17 2015-01-27 Impulse Inc. Llc Catenary safety monitoring system and method
US20130054162A1 (en) * 2011-08-31 2013-02-28 Tollgrade Communications, Inc. Methods and apparatus for determining conditions of power lines
ES2415580B1 (es) * 2011-12-21 2014-05-21 Golay Coding Modulation, S.L. Aparato para la monitorización de cables aéreos
EP2815479B1 (en) 2012-02-14 2017-01-04 Tollgrade Communications, Inc. Power line management system
US10816579B2 (en) * 2012-03-13 2020-10-27 Informetis Corporation Sensor, sensor signal processor, and power line signal encoder
US9217321B2 (en) * 2012-04-30 2015-12-22 Halliburton Energy Services, Inc. System and method of coiled tubing depth determination
FR2990759B1 (fr) * 2012-05-21 2014-05-02 Schneider Electric Ind Sas Capteur de courant mixte et procede de montage dudit capteur
US20140136140A1 (en) 2012-11-13 2014-05-15 Elwha Llc Systems and methods for detecting overhead line motion
CA2944440C (en) 2014-03-31 2022-10-25 Tollgrade Communication, Inc. Optical voltage sensing for underground medium voltage wires
US10203355B2 (en) 2014-08-29 2019-02-12 Aclara Technologies Llc Power extraction for a medium voltage sensor using a capacitive voltage divider
US9606146B2 (en) 2014-09-25 2017-03-28 Fluke Corporation Wireless rogowski coil system
EP3245696B1 (en) * 2015-01-13 2020-06-17 Trane International Inc. Improved wireless hvac components
US20210073692A1 (en) * 2016-06-12 2021-03-11 Green Grid Inc. Method and system for utility infrastructure condition monitoring, detection and response
US10880623B2 (en) * 2016-06-12 2020-12-29 Green Grid Inc. Method and system for utility power lines vegetation proximity monitoring and controlling
WO2018204878A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Southern States Llc Combined dc current, ac current and voltage sensor for high voltage electric power lines
US10969409B2 (en) 2018-12-28 2021-04-06 General Electric Company Miniaturized current sensors
US10978863B2 (en) * 2019-01-15 2021-04-13 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Power line sag monitoring device
US20200256886A1 (en) * 2019-02-11 2020-08-13 Marmon Utility Llc Powerline contact monitoring and alert system
US10607475B1 (en) * 2019-03-21 2020-03-31 Underground Systems, Inc. Remote monitoring system
US20210072325A1 (en) * 2019-09-05 2021-03-11 Aclara Technologies Llc System and method for sensing one or more power lines
CN110702545B (zh) * 2019-10-21 2021-09-28 西南交通大学 一种受电弓/接触网耦合***运行试验台及其试验方法
US20220406158A1 (en) * 2019-12-30 2022-12-22 Pacific Gas And Electric Company System, server and method for monitoring utility systems
US20210203151A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-01 Pacific Gas And Electric Company System, server and method for monitoring utility systems
DE102021112015A1 (de) 2021-05-07 2022-11-10 Dipl.-Ing. H. Horstmann Gmbh Autokalibrierungsverfahren für ein Spannungsmesssystem in Freileitungsanzeigern
US11846666B2 (en) * 2021-08-10 2023-12-19 Charter Communications Operating Llc System and method for detecting cable system signal ingress

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5181026A (en) * 1990-01-12 1993-01-19 Granville Group, Inc., The Power transmission line monitoring system
US5508606A (en) * 1994-04-25 1996-04-16 Eaton Corporation Direct current sensor
US20050040809A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Uber Arthur E. Power line property measurement devices and power line fault location methods, devices and systems
US7089099B2 (en) * 2004-07-30 2006-08-08 Automotive Technologies International, Inc. Sensor assemblies
WO2007011520A2 (en) * 2005-07-01 2007-01-25 Blackstone-Ney Ultrasonics, Inc. Apparatus, circuitry, signals, probes and methods for cleaning and/or processing with sound
WO2007134022A2 (en) * 2006-05-11 2007-11-22 Underground Systems, Inc. A power line temperature and sag monitor system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799005A (en) * 1983-04-13 1989-01-17 Fernandes Roosevelt A Electrical power line parameter measurement apparatus and systems, including compact, line-mounted modules
US6205867B1 (en) * 1998-10-07 2001-03-27 American Electric Power, Inc. Power line sag monitor
US7282944B2 (en) * 2003-07-25 2007-10-16 Power Measurement, Ltd. Body capacitance electric field powered device for high voltage lines
USRE44256E1 (en) * 2004-11-01 2013-06-04 Underground Systems, Inc. Electrical instrument platform for mounting on and removal from an energized high voltage power conductor
CA2618505C (en) * 2005-09-16 2014-11-25 Universite De Liege Device, system and method for real-time monitoring of overhead power lines
US7795877B2 (en) * 2006-11-02 2010-09-14 Current Technologies, Llc Power line communication and power distribution parameter measurement system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5181026A (en) * 1990-01-12 1993-01-19 Granville Group, Inc., The Power transmission line monitoring system
US5508606A (en) * 1994-04-25 1996-04-16 Eaton Corporation Direct current sensor
US20050040809A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Uber Arthur E. Power line property measurement devices and power line fault location methods, devices and systems
US7089099B2 (en) * 2004-07-30 2006-08-08 Automotive Technologies International, Inc. Sensor assemblies
WO2007011520A2 (en) * 2005-07-01 2007-01-25 Blackstone-Ney Ultrasonics, Inc. Apparatus, circuitry, signals, probes and methods for cleaning and/or processing with sound
WO2007134022A2 (en) * 2006-05-11 2007-11-22 Underground Systems, Inc. A power line temperature and sag monitor system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107850640A (zh) * 2015-06-03 2018-03-27 量子联合有限合伙公司 直流电表和使用方法
CN113848422A (zh) * 2021-09-22 2021-12-28 中国商用飞机有限责任公司 电缆导通测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1014777A2 (pt) 2016-04-19
CA2759045C (en) 2016-01-05
EP2425223A1 (en) 2012-03-07
WO2010127145A1 (en) 2010-11-04
US20120046799A1 (en) 2012-02-23
US9069018B2 (en) 2015-06-30
CA2759045A1 (en) 2010-11-04
EP2425223A4 (en) 2017-01-25

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