CN202853653U - 架空输电线路覆冰监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种架空输电线路覆冰监测***，其包括：一张力传感器，其设于输电线路的耐张塔和绝缘子串之间，以检测输电线路的轴向张力；一倾角传感器，其固定设置在张力传感器上，以检测输电线路悬挂倾角；一主控MCU，其与所述张力传感器和倾角传感器连接，采集张力传感器检测到的输电线路的轴向张力和倾角传感器检测到的输电线路悬挂倾角；一GPRS模块，其与所述主控MCU连接；一中心监控主站，其通过所述GPRS模块与主控MCU实现网络连接，接收主控MCU传输的数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监测装置，尤其涉及一种输电线路的监测装置。
背景技术
受大气候、微地形和微气象条件的影响，输电线路覆冰在我国比较广泛，覆冰灾害造成的断线、倒塔、闪络等事故频繁发生，这会严重影响电网的正常运行。
因此需要对输电线路的覆冰状况进行监测，监测得到的导线现场图像结果直观，可通过人工或者图像识别的方式判断覆冰情况，但在恶劣气候条件下可能发生摄像镜头冰雪遮蔽和冻结的问题。目前进行导线覆冰监测主要采集的状态包括：导线现场图像、现场微气候和导线温度、导线悬挂点倾角、导线位移、加速度、导线悬挂点张力等。微气候和导线温度是判断覆冰状况的主要间接参数。悬挂点倾角可以反映风对导线的作用和导线状态的变化。导线位移、加速度则是监测导线覆冰舞动轨迹的重要参量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于局部放电超声波检测的抛物面反射器，其能够克服在传统检测过程中接收到的超声波信号较弱而不利于后期数据处理的缺陷。
对于架空输电线路来说，直线塔垂直张力能直观反映导线垂直覆冰荷重的变化，但耐张塔悬挂点承受更大的张力，且能准确的反映整个耐张段内线路状态的变化，对线路安全运行意义重大。因此，本技术方案通过测量耐张段轴向张力和悬挂点倾角，来监测输电线路稳态覆冰状况。
基于上述发明构思，为了实现上述目的，本实用新型提供了一种架空输电线路覆冰监测***，其包括：
一张力传感器，其设于输电线路的耐张塔和绝缘子串之间，以检测输电线路的轴向张力；
一倾角传感器，其固定设置在张力传感器上，以检测输电线路悬挂倾角；
一主控MCU，其与所述张力传感器和倾角传感器连接，采集张力传感器检测到的输电线路的轴向张力和倾角传感器检测到的输电线路悬挂倾角；
一GPRS模块，其与所述主控MCU连接；
一中心监控主站，其通过所述GPRS模块与主控MCU实现网络连接，接收主控MCU传输的数据。
进一步地，所述倾角传感器为二维倾角传感器。
进一步地，所述架空输电线路覆冰监测***还包括：一风速风向传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集风速风向传感器检测到的数据信号。
进一步地，所述架空输电线路覆冰监测***还包括：一日照辐射传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集日照辐射传感器检测到的数据信号。
进一步地，所述架空输电线路覆冰监测***还包括：一温度湿度传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集温度湿度传感器检测到的数据信号。
该架空输电线路覆冰监测***在工作时，由主控MCU采集轴向张力、导线悬挂倾角、风速风向、环境的温度湿度、日照辐射温度，然后通过GPRS模块通过短消息业务（SMS）或者移动分组交换业务（GPRS）将数据打包发送至中心监控主站，同时中心监控主站可以根据实际需要，进行线路监测终端的参数设置。中心监控主站接收到主控MCU采集的数据后，利用覆冰相关的理论模型来分析被监测输电线路的覆冰情况。
更进一步地，为了对张力传感器输出的微弱信号进行调理放大，所述架空输电线路覆冰监测***还包括：一张力信号调理模块，其连接于张力传感器和主控MCU之间，所述张力信号调理模块包括依次连接的一过压保护电路、一差分滤波器、一前置放大器和一线形光耦，所述过压保护电路与张力传感器连接，所述线形光耦与主控MCU连接。
本实用新型所述的架空输电线路覆冰监测***能监测输电线路的应力、倾角、弧垂，从而分析覆冰的发展过程和严重程度。在输电线路张力超过最大使用张力时，及时发出报警信息，防止冰害事故的发生。该***能采集大量的输电线路覆冰的实时数据，对于覆冰理论的深入研究有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型所述的架空输电线路覆冰监测***在一种实施方式中的拓扑图。
图2是本实用新型所述的架空输电线路覆冰监测***中张力信号调理模块的结构框图。
图3显示了输电线路覆冰厚度和输电线路轴向张力、输电线路悬挂倾角之间的关系。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本实用新型所述的架空输电线路覆冰监测***做进一步的解释说明。
如图1所示，本实施例中，架空输电线路覆冰监测***包括：张力传感器，其设于输电线路的耐张塔2和绝缘子串1之间，以检测输电线路的轴向张力；二维倾角传感器，其固定设置在张力传感器上，以检测输电线路悬挂倾角；风速风向传感器，用以检测风速风向；日照辐射传感器，用以检测日照辐射；温度湿度传感器，用以检测环境的温度和湿度；主控MCU与张力传感器、二维倾角传感器、风向风速传感器、日照辐射传感器和温度湿度传感器分别连接，采集张力传感器检测到的输电线路的轴向张力、二维倾角传感器检测到的输电线路悬挂二维倾角、风速风向传感器检测到的风速风向信号、日照辐射传感器检测到的日照辐射信号，以及温度湿度传感器检测到的温度湿度信号；然后主控MCU通过GPRS模块将采集到的各个信号传输到中心监控主站，中心监控主站接收到主控MCU采集的数据后，利用覆冰相关的理论模型来分析被监测输电线路的覆冰情况。在本实施例中，太阳能供电***为主控MCU供电。
在本实施例中，张力传感器内部测量等效电路为双臂电桥，张力使应变片产生应变从而改变桥臂电阻值，产生对应张力信号，综合输出精度小于0.05%。二维倾斜角传感器采用高性能的集成敏感元件，可以同时准确给出正交的X和Y两个方向的倾斜角度变化对应的标准化模拟量输出，分辨率为0.015°。校准X、Y轴方向，使其角度变化分别反映输电线路垂直投影面内悬挂点A的倾角θvA和导线风偏角η。
另外，在本实施例中，采用Analog Devices公司的高精度低温漂基准源ADR01，其初始精度为0.1%，配合驱动电路为张力传感器提供稳定的10V基准电压。
此外，由于张力传感器的输出信号微弱（张力满量程时输出仅为12.4mV），本实施例还设置了对张力传感器输出的信号进行调理放大的张力信号调理模块。如图4所示，张力信号调理模块，包括依次连接的过压保护电路、差分滤波器、前置放大器和线形光耦，其中过压保护电路与张力传感器连接，线形光耦与主控MCU连接。过压保护电路利用气体放电管和瞬态抑制二极管的配合，能将通过线路感应到终端***的过电压迅速钳位在安全电压水平，保护后级的电路不受影响。由于张力测量信号为低频信号，差分滤波器为低通滤波，滤除影响测量的高频噪声。前置放大器中采用高共模抑制比、低功耗高精度的仪表运放AD621，将张力传感器输出信号放大。为切断信号线感应的干扰信号回路，张力信号调理电路中采用高精度的线性光耦将模拟信号部分和数字采集部分隔离开。经过张力信号调理模块，原有的张力传感器输出的微弱信号得到有效放大，使主控MCU能进行精确的AD转换。
另外，为减小信号传输过程中的受到强电磁场干扰，测量传感器的信号线均采用双层屏蔽电缆线，在靠近绝缘子串接头处和终端屏蔽盒处分别有效接地。
为了验证本技术方案，在某电网110kV线路上安装上述架空输电线路覆冰监测***。该输电线路导线为钢芯铝绞线LGJ-300/40，综合截面积338.89mm2，直径23.94mm，线膨胀系数19.6×10-5℃-1，弹性系数73kN/mm2，单位长度质量1.133kg/m，最大使用张力27464N，破断张力87609N。监测耐张段代表档距236m，安装杆塔导线悬挂点高25m，悬挂点高差4m。
根据实际测量得到的张力倾角和气象信息，计算得到导线的最大弧垂与现场测量值对比如表1所示。
表1
由表1可知，该架空输电线路覆冰监测***监测得到的最大弧垂与实测值误差在较小，通过测量张力倾角和气象信息推算耐张段状态能很好的满足工程需要。
假设覆冰情况下风速为5m/s，风向为垂直导线、覆冰导线温度一定，导线覆冰厚度和导线轴向张力、导线垂直投影面内悬挂点倾角的关系仿真如图3所示。由覆冰状态下的实时测量数据即可以推算输电线路产生覆冰状态下的覆冰载荷，从而推断覆冰严重程度。当输电线路产生严重覆冰时，导线的张力很可能超过本身的最大使用张力，产生塑性形变甚至断线事故。
本实用新型所述的架空输电线路覆冰监测***能实时监测输电线路覆冰情况，有效预防覆冰灾害事故；能够收集大量的覆冰数据，为输电线路的设计和覆冰理论的研究提供基础数据；另外，该架空输电线路覆冰监测***也可以用于监测导线弧垂，平均温度和动态估计导线容许的输送容量等，提高线路运行和管理水平。
要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，包括：
一张力传感器，其设于输电线路的耐张塔和绝缘子串之间，以检测输电线路的轴向张力；
一倾角传感器，其固定设置在张力传感器上，以检测输电线路悬挂倾角；
一主控MCU，其与所述张力传感器和倾角传感器连接，采集张力传感器检测到的输电线路的轴向张力和倾角传感器检测到的输电线路悬挂倾角；
一GPRS模块，其与所述主控MCU连接；
一中心监控主站，其通过所述GPRS模块与主控MCU实现网络连接，接收主控MCU传输的数据。
2.如权利要求1所述的架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，所述倾角传感器为二维倾角传感器。
3.如权利要求2所述的架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，还包括：一风速风向传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集风速风向传感器检测到的数据信号。
4.如权利要求3所述的架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，还包括：一日照辐射传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集日照辐射传感器检测到的数据信号。
5.如权利要求4所述的架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，还包括：一温度湿度传感器，其与所述主控MCU连接，所述主控MCU采集温度湿度传感器检测到的数据信号。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的架空输电线路覆冰监测***，其特征在于，还包括：一张力信号调理模块，其连接于张力传感器和主控MCU之间，所述张力信号调理模块包括依次连接的一过压保护电路、一差分滤波器、一前置放大器和一线形光耦，所述过压保护电路与张力传感器连接，所述线形光耦与主控MCU连接。
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