CN110764556A - 一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置 - Google Patents

一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及线路覆冰监测装置，具体涉及一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，包括固定在模拟导线安装架上的安装板，安装板底部通过第一连杆与安装座固定，安装座底部通过第二连杆与摄像头固定，安装座内部贯穿并固定有模拟导线，模拟导线上与安装座固定的端部安装有拉力传感器，第二连杆上固定有风速传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器，安装板上固定有控制盒，控制盒内底部固定有第一驱动电机，第一驱动电机驱动轴通过贯穿控制盒顶部的第一转杆与横板固定，横板上固定有第二驱动电机；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的给原有输电线路的结构带来安全隐患、检测覆冰厚度准确度较低的缺陷。

Description

一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置
技术领域
本发明涉及线路覆冰监测装置，具体涉及一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置。
背景技术
输电线路覆冰后，导线的综合荷载发生变化，覆冰对输电线路的危害主要有下面几种：1、过负荷，即由于线路覆冰之后，实际重量远超过设计值，从而导致架空输电线路发生电气和机械方面的故障；2、导线覆冰舞动、脱冰跳跃事故；3、绝缘子串冰闪事故。
使用覆冰在线监测装置代替人工巡线，为除冰提供及时、准确的工作参数，以提高除冰效率。目前，常见的几种输电线路覆冰测量装置是直接安装在输电线路或绝缘子串上的，需要线路带电或停电安装，工作量较大，成本相对较高。采用模拟导线的线路覆冰测量方法，其思路是在线路杆塔上悬挂1根与输电线路同型号、同材质的模拟导线，在相同气象条件下模拟出输电线路的覆冰情况，并通过测量模拟导线的重量变化来确定覆冰厚度，从而等同推测输电线路的综合荷载和覆冰厚度。
然而，现有的大部分覆冰监测装置都安装在原有输电线路上，会给原有输电线路的结构带来安全隐患，并且检测覆冰厚度的准确度较低，没有排除气象因素的影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，能够有效克服现有技术所存在的给原有输电线路的结构带来安全隐患、检测覆冰厚度准确度较低的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，包括固定在模拟导线安装架上的安装板，所述安装板底部通过第一连杆与安装座固定，所述安装座底部通过第二连杆与摄像头固定，所述安装座内部贯穿并固定有模拟导线，所述模拟导线上与所述安装座固定的端部安装有拉力传感器，所述第二连杆上固定有风速传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器；
所述安装板上固定有控制盒，所述控制盒内底部固定有第一驱动电机，所述第一驱动电机驱动轴通过贯穿所述控制盒顶部的第一转杆与横板固定，所述横板上固定有第二驱动电机，所述第二驱动电机驱动轴通过第二转杆与太阳能电池板固定；
所述控制盒上安装有加热装置，所述控制盒内部包括控制器，与所述控制器相连的用于从所述摄像头拍摄视频中提取图像的图像提取模块，与所述控制器相连的用于对所述图像提取模块提取的图像进行分析的图像分析模块，与所述控制器相连的用于根据所述图像分析模块的分析结果计算模拟导线覆冰厚度的数据计算模块，以及为装置供电的蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电池板电性连接；
所述控制器根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰厚度，所述控制器综合根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器得出的覆冰厚度以及所述数据计算模块的计算结果后进行误差修正得到最终覆冰厚度，所述控制器通过无线通信模块将所述最终覆冰厚度发送给移动终端。
优选地，所述控制器根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰重量W，则根据所述覆冰重量W得到覆冰厚度D1采用如下公式：
Figure BDA0002221952020000021
其中，W为覆冰重量；ρ为冰密度，取0.9g/cm；h为模拟导线长度；Ri为模拟导线截面半径。
优选地，所述数据计算模块根据所述图像分析模块的分析结果采用如下公式计算模拟导线覆冰厚度D2：
Figure BDA0002221952020000031
其中，R0为模拟导线截面半径，x1为未覆冰时模拟导线***轮廓对应的像素点数量；x2为覆冰后模拟导线***轮廓对应的像素点数量。
优选地，所述风速传感器、风向传感器、雨雪传感器的检测数据发送给所述控制器，当出现雨雪时，所述控制器根据所述风速传感器、风向传感器的检测数据驱动所述第一驱动电机、第二驱动电机将所述太阳能电池板移动到背风侧。
优选地，所述温湿度传感器的检测数据发送给所述控制器，当温度低于阈值时，所述控制器驱动所述加热装置为所述控制盒加热。
优选地，所述加热装置为设置在所述控制盒侧壁内部的电加热带。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，具有以下有益效果：
1、控制器根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰厚度，控制器综合根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器得出的覆冰厚度以及数据计算模块的计算结果后进行误差修正得到最终覆冰厚度，通过实际计算和图像分析两种方法得到最终覆冰厚度，并且排除了气象因素的影响，使得检测结果更加精确；
2、风速传感器、风向传感器、雨雪传感器的检测数据发送给控制器，当出现雨雪时，控制器根据风速传感器、风向传感器的检测数据驱动第一驱动电机、第二驱动电机将太阳能电池板移动到背风侧，防止太阳能电池板落上积雪，保证太阳能电池板的发电效率，使得整个装置供电不受输电线路停电的影响；
3、温湿度传感器的检测数据发送给控制器，当温度低于阈值时，控制器驱动控制盒侧壁内部的电加热带为控制盒加热，保证装置核心电气元件不受低温影响，正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明***示意图；
图2为本发明结构示意图；
图中：
1、安装板；2、第一连杆；3、安装座；4、第二连杆；5、摄像头；6、控制盒；7、第一驱动电机；8、第一转杆；9、横板；10、第二驱动电机；11、第二转杆；12、太阳能电池板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，如图1和图2所示，包括固定在模拟导线安装架上的安装板1，安装板1底部通过第一连杆2与安装座3固定，安装座1底部通过第二连杆4与摄像头5固定，安装座3内部贯穿并固定有模拟导线，模拟导线上与安装座3固定的端部安装有拉力传感器，第二连杆4上固定有风速传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器；
安装板1上固定有控制盒6，控制盒6内底部固定有第一驱动电机7，第一驱动电机7驱动轴通过贯穿控制盒6顶部的第一转杆8与横板9固定，横板9上固定有第二驱动电机10，第二驱动电机10驱动轴通过第二转杆11与太阳能电池板12固定；
控制盒6上安装有加热装置，控制盒6内部包括控制器，与控制器相连的用于从摄像头5拍摄视频中提取图像的图像提取模块，与控制器相连的用于对图像提取模块提取的图像进行分析的图像分析模块，与控制器相连的用于根据图像分析模块的分析结果计算模拟导线覆冰厚度的数据计算模块，以及为装置供电的蓄电池，蓄电池与太阳能电池板12电性连接；
控制器根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰厚度，控制器综合根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器得出的覆冰厚度以及数据计算模块的计算结果后进行误差修正得到最终覆冰厚度，控制器通过无线通信模块将最终覆冰厚度发送给移动终端。
控制器根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰重量W，则根据覆冰重量W得到覆冰厚度D1采用如下公式：
Figure BDA0002221952020000051
其中，W为覆冰重量；ρ为冰密度，取0.9g/cm；h为模拟导线长度；Ri为模拟导线截面半径。
数据计算模块根据图像分析模块的分析结果采用如下公式计算模拟导线覆冰厚度D2：
其中，R0为模拟导线截面半径，x1为未覆冰时模拟导线***轮廓对应的像素点数量；x2为覆冰后模拟导线***轮廓对应的像素点数量。
风速传感器、风向传感器、雨雪传感器的检测数据发送给控制器，当出现雨雪时，控制器根据风速传感器、风向传感器的检测数据驱动第一驱动电机7、第二驱动电机10将太阳能电池板12移动到背风侧。
温湿度传感器的检测数据发送给控制器，当温度低于阈值时，控制器驱动加热装置为控制盒6加热。
加热装置为设置在控制盒6侧壁内部的电加热带。
控制器根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰厚度，控制器综合根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器得出的覆冰厚度以及数据计算模块的计算结果后进行误差修正得到最终覆冰厚度，通过实际计算和图像分析两种方法得到最终覆冰厚度，并且排除了气象因素的影响，使得检测结果更加精确。
控制器根据拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰重量W，则根据覆冰重量W得到覆冰厚度D1采用如下公式：
Figure BDA0002221952020000062
其中，W为覆冰重量；ρ为冰密度，取0.9g/cm；h为模拟导线长度；Ri为模拟导线截面半径。
数据计算模块根据图像分析模块的分析结果采用如下公式计算模拟导线覆冰厚度D2：
Figure BDA0002221952020000071
其中，R0为模拟导线截面半径，x1为未覆冰时模拟导线***轮廓对应的像素点数量；x2为覆冰后模拟导线***轮廓对应的像素点数量。
风速传感器、风向传感器、雨雪传感器的检测数据发送给控制器。当出现雨雪时，控制器根据风速传感器、风向传感器的检测数据驱动第一驱动电机7、第二驱动电机10将太阳能电池板12移动到背风侧，防止太阳能电池板12落上积雪，保证太阳能电池板12的发电效率，使得整个装置供电不受输电线路停电的影响。
可在控制盒6顶部设置四个呈“十”字分布设置的光照传感器，借助光照传感器判断太阳方位，便于雨雪后及时调节太阳能电池板12朝向位置，并且能够进一步提升太阳能电池板12的发电效率。
温湿度传感器的检测数据发送给控制器，当温度低于阈值时，控制器驱动控制盒6侧壁内部的电加热带为控制盒6加热，保证装置核心电气元件不受低温影响，正常工作。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：包括固定在模拟导线安装架上的安装板(1)，所述安装板(1)底部通过第一连杆(2)与安装座(3)固定，所述安装座(1)底部通过第二连杆(4)与摄像头(5)固定，所述安装座(3)内部贯穿并固定有模拟导线，所述模拟导线上与所述安装座(3)固定的端部安装有拉力传感器，所述第二连杆(4)上固定有风速传感器、风向传感器、雨雪传感器、温湿度传感器；
所述安装板(1)上固定有控制盒(6)，所述控制盒(6)内底部固定有第一驱动电机(7)，所述第一驱动电机(7)驱动轴通过贯穿所述控制盒(6)顶部的第一转杆(8)与横板(9)固定，所述横板(9)上固定有第二驱动电机(10)，所述第二驱动电机(10)驱动轴通过第二转杆(11)与太阳能电池板(12)固定；
所述控制盒(6)上安装有加热装置，所述控制盒(6)内部包括控制器，与所述控制器相连的用于从所述摄像头(5)拍摄视频中提取图像的图像提取模块，与所述控制器相连的用于对所述图像提取模块提取的图像进行分析的图像分析模块，与所述控制器相连的用于根据所述图像分析模块的分析结果计算模拟导线覆冰厚度的数据计算模块，以及为装置供电的蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电池板(12)电性连接；
所述控制器根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰厚度，所述控制器综合根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器得出的覆冰厚度以及所述数据计算模块的计算结果后进行误差修正得到最终覆冰厚度，所述控制器通过无线通信模块将所述最终覆冰厚度发送给移动终端。
2.根据权利要求1所述的基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：所述控制器根据所述拉力传感器、风速传感器、风向传感器计算排除竖直方向风力给予模拟导线载荷后的覆冰重量W，则根据所述覆冰重量W得到覆冰厚度D1采用如下公式：
Figure FDA0002221952010000021
其中，W为覆冰重量；ρ为冰密度，取0.9g/cm；h为模拟导线长度；Ri为模拟导线截面半径。
3.根据权利要求1所述的基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：所述数据计算模块根据所述图像分析模块的分析结果采用如下公式计算模拟导线覆冰厚度D2：
Figure FDA0002221952010000022
其中，R0为模拟导线截面半径，x1为未覆冰时模拟导线***轮廓对应的像素点数量；x2为覆冰后模拟导线***轮廓对应的像素点数量。
4.根据权利要求1所述的基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：所述风速传感器、风向传感器、雨雪传感器的检测数据发送给所述控制器，当出现雨雪时，所述控制器根据所述风速传感器、风向传感器的检测数据驱动所述第一驱动电机(7)、第二驱动电机(10)将所述太阳能电池板(12)移动到背风侧。
5.根据权利要求1所述的基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：所述温湿度传感器的检测数据发送给所述控制器，当温度低于阈值时，所述控制器驱动所述加热装置为所述控制盒(6)加热。
6.根据权利要求5所述的基于模拟导线的输电线路覆冰监测装置，其特征在于：所述加热装置为设置在所述控制盒(6)侧壁内部的电加热带。
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