CN109084673A - 一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，所述弧垂监测***包括信号采集单元、信号传输单元、数据处理单元、中央控制单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元；所述弧垂监测***根据所述弧垂最低位置测量的电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况和实时天气状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，通过所述显示单元进行显示，通过所述通信单元上传至监控中心。本发明提供一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***和方法，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂，提高弧垂监测的准确性。
Description
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***及其监测方法。
背景技术
随着我国电力行业的快速发展，人们对电力***的安全性和可靠性要求也越来越高。输电线路作为电力***的重要组成部分之一，为保证电力***的安全性和可靠性，需要对输电线路进行实时有效的监测。弧垂监测是输电线路监测的重要内容之一，若弧垂太小，会增加杆塔荷载，进而可能发生断线、倒塔和掉串等事故；若弧垂太大，会使导线与地面的树木、建筑物等发生接触并放电，从而导致线路跳闸断电。由于输电线路长时间经受自然界环境影响，弧垂会发生一定变化，进而需要对弧垂进行监测，以确保输电线路的安全运行。
目前，弧垂监测主要采取人工巡检法、图像监测法、雷达传感器测量法等，但这些方法易受外界及天气影响，准确性不太高，本发明提出一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂，并结合实时天气状况进行分析判断弧垂是否正常，提高弧垂监测的准确性，进而保证输电线路安全、可靠的运行。
发明内容
本发明提供一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***和方法，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂，并结合实时天气状况进行分析判断弧垂是否正常，提高弧垂监测的准确性。
本发明具体为一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，所述弧垂监测***包括信号采集单元、信号传输单元、数据处理单元、中央控制单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述数据处理单元、所述中央控制单元顺序连接，所述中央控制单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接，所述弧垂监测***根据所述弧垂最低位置测量的电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况和实时天气状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，通过所述显示单元进行显示，通过所述通信单元上传至监控中心。
所述信号采集单元采用MEMS电场强度传感器，具有体积小、重量轻、能耗低特点，输出电压信号，并采用ZigBee通讯技术传输至所述信号传输单元；所述MEMS电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面，所述弧垂最低位置对应的地面采用雷达检测设备确定。
所述数据传输单元包括第一通信站和第二通信站，所述第一通信站安装在所述塔杆上，所述信号采集单元通过无线网络将采集的数据输至所述第一通信站，再通过OPGW光缆输至所述第二通信站，实现现场数据的传输。
所述数据处理单元包括放大模块、滤波模块和A/D转换模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数、报警值设置，所述报警值包括弧垂大小和弧垂变化率，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。
本发明还提供一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：通过所述电场强度传感器测量所述弧垂最低位置对应的地面电场强度，并通过无线网络传输至所述第一通信站；
步骤(2)：所述第一通信站通过OPGW光缆将采集的信号输至所述第二通信站，实现现场数据的上传；
步骤(3)：通过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；
步骤(4)：通过所述低通滤波器滤除高频谐波信号；
步骤(5)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并将采集的信号存入所述存储单元；
步骤(6)：所述中央控制单元根据现场测量的电场强度以及所述电力线路电压值、电流值计算出所述弧垂大小，并进行存储显示；
步骤(7)：所述中央控制单元通过所述通信单元调取所述实时天气状况，根据不同的天气状况选择对应的报警值，并与所述弧垂大小进行比较判断，若在所述报警值范围内，则继续检测；若小于所述报警值范围，发出弧垂太小报警；若大于所述报警值范围，发出弧垂太大报警，通过所述通信单元将报警信息上传至所述监控中心；
步骤(8)：所述中央控制单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述报警值进行比较，若大于所述报警值，通过所述报警单元发出弧垂变化异常报警。
附图说明
图1为本发明一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的弧垂监测***包括信号采集单元、信号传输单元、数据处理单元、中央控制单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述数据处理单元、所述中央控制单元顺序连接，所述中央控制单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接，所述弧垂监测***根据所述弧垂最低位置测量的电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况和实时天气状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，通过所述显示单元进行显示，通过所述通信单元上传至监控中心。
所述信号采集单元采用MEMS电场强度传感器，具有体积小、重量轻、能耗低特点，输出电压信号，并采用ZigBee通讯技术传输至所述信号传输单元；所述MEMS电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面，所述弧垂最低位置对应的地面采用雷达检测设备确定。
所述数据传输单元包括第一通信站和第二通信站，所述第一通信站安装在所述塔杆上，所述信号采集单元通过无线网络将采集的数据输至所述第一通信站，再通过OPGW光缆输至所述第二通信站，实现现场数据的传输。
所述数据处理单元包括放大模块、滤波模块和A/D转换模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数、报警值设置，所述报警值包括弧垂大小和弧垂变化率，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。
本发明还提供一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：通过所述电场强度传感器测量所述弧垂最低位置对应的地面电场强度，并通过无线网络传输至所述第一通信站；
步骤(2)：所述第一通信站通过OPGW光缆将采集的信号输至所述第二通信站，实现现场数据的上传；
步骤(3)：通过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；
步骤(4)：通过所述低通滤波器滤除高频谐波信号；
步骤(5)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并将采集的信号存入所述存储单元；
步骤(6)：所述中央控制单元根据现场测量的电场强度以及所述电力线路电压值、电流值计算出所述弧垂大小，并进行存储显示；
步骤(7)：所述中央控制单元通过所述通信单元调取所述实时天气状况，根据不同的天气状况选择对应的报警值，并与所述弧垂大小进行比较判断，若在所述报警值范围内，则继续检测；若小于所述报警值范围，发出弧垂太小报警；若大于所述报警值范围，发出弧垂太大报警，通过所述通信单元将报警信息上传至所述监控中心；
步骤(8)：所述中央控制单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述报警值进行比较，若大于所述报警值，通过所述报警单元发出弧垂变化异常报警。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (6)
1.一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，其特征在于，所述弧垂监测***包括信号采集单元、信号传输单元、数据处理单元、中央控制单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述数据处理单元、所述中央控制单元顺序连接，所述中央控制单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接，所述弧垂监测***根据所述弧垂最低位置测量的电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况和实时天气状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，通过所述显示单元进行显示，通过所述通信单元上传至监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，其特征在于，所述信号采集单元采用MEMS电场强度传感器，具有体积小、重量轻、能耗低特点，输出电压信号，并采用ZigBee通讯技术传输至所述信号传输单元；所述MEMS电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面，所述弧垂最低位置对应的地面采用雷达检测设备确定。
3.根据权利要求2所述的一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，其特征在于，所述数据传输单元包括第一通信站和第二通信站，所述第一通信站安装在所述塔杆上，所述信号采集单元通过无线网络将采集的数据输至所述第一通信站，再通过OPGW光缆输至所述第二通信站，实现现场数据的传输。
4.根据权利要求3所述的一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，其特征在于，所述数据处理单元包括放大模块、滤波模块和A/D转换模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。
5.根据权利要求4所述的一种基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数、报警值设置，所述报警值包括弧垂大小和弧垂变化率，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于弧垂最低位置电场强度测量的输电线路弧垂监测***的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：通过所述电场强度传感器测量所述弧垂最低位置对应的地面电场强度，并通过无线网络传输至所述第一通信站；
步骤(2)：所述第一通信站通过OPGW光缆将采集的信号输至所述第二通信站，实现现场数据的上传；
步骤(3)：通过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；
步骤(4)：通过所述低通滤波器滤除高频谐波信号；
步骤(5)：通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并将采集的信号存入所述存储单元；
步骤(6)：所述中央控制单元根据现场测量的电场强度以及所述电力线路电压值、电流值计算出所述弧垂大小，并进行存储显示；
步骤(7)：所述中央控制单元通过所述通信单元调取所述实时天气状况，根据不同的天气状况选择对应的报警值，并与所述弧垂大小进行比较判断，若在所述报警值范围内，则继续检测；若小于所述报警值范围，发出弧垂太小报警；若大于所述报警值范围，发出弧垂太大报警，通过所述通信单元将报警信息上传至所述监控中心；
步骤(8)：所述中央控制单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述报警值进行比较，若大于所述报警值，通过所述报警单元发出弧垂变化异常报警。
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| CN111666705A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-15 | 上海工程技术大学 | 一种基于有限元分析的导线弧垂检测方法及*** |
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