CN112461295A - 一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测*** - Google Patents

一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及配电网智能监控技术领域，公开了一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，包括单片机、非接触式取能模块、电源管理模块、4G模块、温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头。本发明***具有性能稳定、使用方便以及安全可靠的特点，可以在负荷较低的10kV配电线路长期运行，为10kV配电线路的覆冰舞动预警、故障诊断和运维提供可靠的监测数据，保证10kV配电线路的稳定运行，具有非常良好的经济效益和应用前景。

Description

一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***
技术领域
本发明涉及配电网智能监控技术领域，尤其涉及一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***。
背景技术
配电网是连接输变电***和用户侧的关键部分，其可靠运行对维持正常生产生活秩序，满足人民群众对美好生活的用电需求有着重要意义。但10kV配网架空线路往往运行环境恶劣，在冬季配电线路常常因为覆冰，或大风舞动而出现断线现象，极大影响了配电网供电可靠性，亟需对10kV配电线路的覆冰和舞动状态进行有效监测，指导配网运维人员及时采取相应措施。
目前，线路的覆冰状态监测装置主要集中在高电压等级的输变电***中，主要包括温湿度、输电线路的拉力和高清图像监测。这类监测装置需要在输电线路中配置取能互感器对设备进行供电。高电压等级的线路负荷较大，取能互感器输出的功率很容易满足监测装置的功耗需求，而在10kV配电网中，特别是易发生覆冰的微气象地区配电线路的负荷较小，取能互感器输出的功率较小。现有输变电***中的覆冰状态监测装置无法应用在10kV配电线路中。
由此可见，本领域需要一种新的能够在线路负荷较低时仍可靠工作的覆冰舞动状态监测***。
发明内容
针对10kV配电线路覆冰舞动易引起供电可靠性的问题，本发明设计了一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***。
本发明采用的技术方案是：
一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于：包括单片机、非接触式取能模块、电源管理模块、4G模块、温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头：
所述温湿度传感器根据单片机输出的控制命令对配电线路运行环境的温湿度情况进行监测；
所述倾斜角传感器根据单片机输出的控制命令对配电线路的舞动情况进行监测，可以监测配电线路三轴波动状态；
所述红外摄像头根据单片机输出的控制命令对配电线路的覆冰图像及其他工况进行监测；
所述4G模块基于4G信号，根据单片机输出的控制命令将监测***监测的线路舞动状态、温湿度以及覆冰图像数据发回远端监测平台；
所述单片机分别与4G模块、温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头相连接，所述单片机根据预设时间或预设判断逻辑，控制温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头的工作，对配电线路周围的温湿度环境、舞动情况以及线路附近图像进行监控，单片机对各传感器输出的传感信号进行组帧编码后，通过4G模块发送至远端监测平台；
所述电源管理模块与单片机相连，所述电源管理模块根据预设时间或预设逻辑，对监测***的各个模块进行负荷管理，降低监测***的平均功耗；
所述非接触式取能模块与电源管理模块相连，所述非接触式取能模块通过穿心方式安装在10kV配电线路上，基于电磁感应的原理输出稳压信号，向10kV配电线路覆冰舞动及状态监测***输出功率。
进一步地，所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于：所述单片机可以根据预设时间或预设判断逻辑灵活对10kV配电线路的覆冰状态进行监测，具体步骤如下：
(1)单片机对温湿度传感器以及倾斜角传感器进行实时通讯控制，对10kV配电线路的运行环境和舞动状态进行监测；
(2)当温湿度传感器、倾斜角传感器的监测数据同时满足①当温湿度传感器所测温度T＞T1℃，所测湿度小于H＜H1％时，②当倾斜角传感器所测三轴角度X＜X1°，Y＜Y1°,Z＜Z1°,③三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＜△X1°，△Y＜△Y1°,△Z＜△Z1°时，表明此时10kV配电线路处于稳定工作状态，单片机进入日常监测模式，每间隔△t1小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；其中，T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、△X1°、△Y1°、△Z1°为预设判断逻辑中的阈值；
(3)当温湿度传感器的监测数据满足温度T＜T1℃，所测湿度小于H＞H1％时，单片机进入覆冰发生预警监测模式，每间隔△t2小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；
(4)当倾斜角传感器所测三轴角度X＞X2°或Y＞Y2°或Z＞Z2°时，单片机进入覆冰累积预警监测模式，每间隔△t3小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；其中，X2°、Y2°、Z2°为预设判断逻辑中的阈值；
(5)三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＞△X1°，△Y＞△Y1°,△Z＞△Z1°时，单片机进入线路舞动预警监测模式，每间隔△t4小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台。
进一步地，所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，所述预设判断逻辑中的阈值：T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、X2°、Y2°、Z2°、△X1°、△Y1°、△Z1°可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置。
进一步地，所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，预设时间△t1、△t2、△t3、△t4可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置，且设置逻辑为△t1＞△t2＞△t3＞△t4。
进一步地，所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，所述电源管理模块内置有蓄电池，根据单片机的控制指令，对4G模块以及红外摄像头的工作电源进行控制：当预设时间△t1、△t2、△t3、△t4均不满足时，所述控制非接触式取能模块对蓄电池充电，当任一预设时间达到时，控制蓄电池向4G模块以及红外摄像头供电，降低非接触取能模块对线路最大负荷的要求。
本发明的有益效果在于：
本发明***具有性能稳定、使用方便以及安全可靠的特点，可以在负荷较低的10kV配电线路长期运行，为10kV配电线路的覆冰舞动预警、故障诊断和运维提供可靠的监测数据，保证10kV配电线路的稳定运行，具有非常良好的经济效益和应用前景。
附图说明
图1是本发明一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***的实现原理图。
图2是本发明一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***的逻辑控制原理图。
图中标号：1、单片机，2、非接触式取能模块，3、电源管理模块，4、4G模块，5、倾斜角传感器，6、温湿度传感器，7、红外摄像头。
具体实施方式：
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，如图1所示，包括单片机1、非接触式取能模块2、电源管理模块3、4G模块4、温湿度传感器6、倾斜角传感器5以及红外摄像头7：
温湿度传感器6根据单片机1输出的控制命令对配电线路运行环境的温湿度情况进行监测；
倾斜角传感器5根据单片机1输出的控制命令对配电线路的舞动情况进行监测，可以监测配电线路三轴波动状态；
红外摄像头7根据单片机1输出的控制命令对配电线路的覆冰图像进行监测；
4G模块4基于4G信号，根据单片机1输出的控制命令将监测***监测的线路舞动状态、温湿度以及覆冰图像数据发回远端监测平台；
单片机1分别与4G模块4、温湿度传感器6、倾斜角传感器5以及红外摄像头7相连接，单片机1根据预设时间或预设判断逻辑，控制温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头的工作，对配电线路周围的温湿度环境、舞动情况以及图像进行监控，单片机对各传感器输出的传感信号进行组帧编码后，通过4G模块发送至远端监测平台；
电源管理模块3与单片机1相连，电源管理模块3根据预设时间或预设逻辑，对监测***的各个模块进行负荷管理，降低监测***的平均功耗；
非接触式取能模块2与电源管理模块3相连，非接触式取能模块2通过穿心方式安装在10kV配电线路上，基于电磁感应的原理输出稳压信号，向10kV配电线路覆冰舞动及状态监测***输出功率。
一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其具体的实现过程为首先调研10kV配电线路的历史覆冰状态，在单片机1(具体可以为可编程的逻辑阵列FPGA)中预设阈值T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、X2°、Y2°、Z2°、△X1°、△Y1°、△Z1°。
单片机根据按照图2所示的预设时间或预设判断逻辑灵活对10kV配电线路的覆冰状态进行监测，(1)单片机对温湿度传感器以及倾斜角传感器进行实时通讯控制，对10kV配电线路的运行环境和舞动状态进行监测；
(2)当温湿度传感器、倾斜角传感器的监测数据同时满足①当温湿度传感器所测温度T＞T1℃，所测湿度小于H＜H1％时，②当倾斜角传感器所测三轴角度X＜X1°，Y＜Y1°,Z＜Z1°,③三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＜△X1°，△Y＜△Y1°,△Z＜△Z1°时，表明此时10kV配电线路处于稳定工作状态，单片机进入日常监测模式，每间隔△t1小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；
(3)当温湿度传感器的监测数据满足温度T＜T1℃，所测湿度小于H＞H1％时，单片机进入覆冰发生预警监测模式，每间隔△t2小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；
(4)当倾斜角传感器所测三轴角度X＞X2°或Y＞Y2°或Z＞Z2°时，单片机进入覆冰累积预警监测模式，每间隔△t3小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；
(5)三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＞△X1°，△Y＞△Y1°,△Z＞△Z1°时，单片机进入线路舞动预警监测模式，每间隔△t4小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台。
进一步地，预设判断逻辑中的阈值：T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、X2°、Y2°、Z2°、△X1°、△Y1°、△Z1°可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置。
进一步地，预设时间△t1、△t2、△t3、△t4可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置，且设置逻辑为△t1＞△t2＞△t3＞△t4。
进一步地，电源管理模块内置有蓄电池，根据单片机的控制指令，对4G模块以及红外摄像头的工作电源进行控制：当预设时间△t1、△t2、△t3、△t4均不满足时，控制非接触式取能模块对蓄电池充电，当任一预设时间达到时，控制蓄电池向4G模块以及红外摄像头供电，降低非接触取能模块对线路最大负荷的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于：包括单片机、非接触式取能模块、电源管理模块、4G模块、温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头；
所述温湿度传感器根据单片机输出的控制命令对配电线路运行环境的温湿度情况进行监测；
所述倾斜角传感器根据单片机输出的控制命令对配电线路的舞动情况进行监测，可以监测配电线路三轴波动状态；
所述红外摄像头根据单片机输出的控制命令对配电线路的覆冰图像进行监测；
所述4G模块基于4G信号，根据单片机输出的控制命令将监测***监测的线路舞动状态、温湿度以及覆冰图像数据发回远端监测平台；
所述单片机分别与4G模块、温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头相连接，所述单片机根据预设时间或预设判断逻辑，控制温湿度传感器、倾斜角传感器以及红外摄像头的工作，对配电网配电线路周围的温湿度环境、配电线路的舞动情况以及图像进行监控，单片机对各传感器输出的传感信号进行组帧编码后，通过4G模块发送至远端监测平台；
所述电源管理模块与单片机相连，所述电源管理模块根据预设时间或预设逻辑，对监测***的各个模块进行负荷管理；
所述非接触式取能模块与电源管理模块相连，所述非接触式取能模块通过穿心方式安装在10kV配电线路上，基于电磁感应的原理输出稳压信号，向10kV配电线路覆冰舞动及状态监测***输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于：所述单片机可以根据预设时间或预设判断逻辑灵活对10kV配电线路的覆冰状态进行监测，具体步骤如下：
(1)单片机对温湿度传感器以及倾斜角传感器进行实时通讯控制，对10kV配电线路的运行环境和舞动状态进行监测；
(2)当温湿度传感器、倾斜角传感器的监测数据同时满足①当温湿度传感器所测温度T＞T1℃，所测湿度小于H＜H1％时，②当倾斜角传感器所测三轴角度X＜X1°，Y＜Y1°,Z＜Z1°,③三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＜△X1°，△Y＜△Y1°,△Z＜△Z1°时，表明此时配电线路处于稳定工作状态，单片机进入日常监测模式，每间隔△t1小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；其中，T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、△X1°、△Y1°、△Z1°为预设判断逻辑中的阈值；
(3)当温湿度传感器的监测数据满足温度T＜T1℃，所测湿度小于H＞H1％时，单片机进入覆冰发生预警监测模式，每间隔△t2小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；
(4)当倾斜角传感器所测三轴角度X＞X2°或Y＞Y2°或Z＞Z2°时，单片机进入覆冰累积预警监测模式，每间隔△t3小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台；其中，X2°、Y2°、Z2°为预设判断逻辑中的阈值；
(5)三轴角度前后两个时刻的角度差满足△X＞△X1°，△Y＞△Y1°,△Z＞△Z1°时，单片机进入线路舞动预警监测模式，每间隔△t4小时，单片机控制红外摄像头监测配电线路的工作图像，将温湿度传感数据以及倾斜角传感数据组帧，通过4G模块发送至远端监控平台。
3.根据权利要求2所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，所述预设判断逻辑中的阈值：T1℃、H1％、X1°、Y1°、Z1°、X2°、Y2°、Z2°、△X1°、△Y1°、△Z1°可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置。
4.根据权利要求2所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，预设时间△t1、△t2、△t3、△t4可以根据监测***所安装的地理环境进行灵活设置，且设置逻辑为△t1＞△t2＞△t3＞△t4。
5.根据权利要求4所述的一种10kV配电线路覆冰舞动状态监测***，其特征在于，所述电源管理模块内置有蓄电池，根据单片机的控制指令，对4G模块以及红外摄像头的工作电源进行控制：当预设时间△t1、△t2、△t3、△t4均不满足时，所述控制非接触式取能模块对蓄电池充电，当任一预设时间达到时，控制蓄电池向4G模块以及红外摄像头供电。
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