CN202928617U - 输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元 - Google Patents

Abstract

输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，涉及电力***输电线路监测技术。本实用新型提供可一种可大规模实用化、集成了输电线路导线覆冰及舞动两种功能于一体的在线监测单元。本实用新型中的摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，所述摄像头通过串口与核心处理单元实现数据传输，拉力传感器单元用于检测被监测导线拉力，倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和核心处理单元之间通过并通过ZigBee无线模块实现数据传输，核心处理单元通过远程通信模块实现远程数据传输，所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。

Description

输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元

技术领域

本实用新型涉及电力***输电线路监测技术，属于检测技术领域。

背景技术

架空输电导线覆冰是指雨滴或降雪落到低于冰点（0℃）导线上凝冰的现象。导线覆冰作为特殊的气象条件，给架空线路的安全运行造成严重影响。在冬季的雨雪天气中，由于覆冰载荷过重，造成冰闪跳闸、导线舞动和倒搭断线等事故频繁，直接影响电网的正常运行。架空输电导线舞动是一种低频（0.1~3HZ）、大振幅（>10m）的振动现象，且舞动波为驻波，舞动时全档架空线做大幅度波浪式的震荡，并兼有摆动。导线舞动也是威胁电网安全运行的重要因素。

导线舞动会发生诸如：导线电弧烧伤、金具损坏、导线断股、断线、倒塔等事故。2008年初，全国电力***因雪灾造成的直接经济损失为400亿元，占全国雪灾造成的损失的22.3%。其中，由于覆冰舞动造成输、变电设备的损害，是这次电网受灾比较严重的重要原因之一。

早期的输电线路覆冰监测主要依靠人工巡线，受地形环境、人员素质、天气状况等因素的影响比较大，且效率低、复巡周期长，不能迅速地发现问题。因此，输电线路覆冰及舞动的在线监测及预警技术的研发具有明显的经济价值和社会意义。

目前，国内外学者在输电线路覆冰机理、导线冰风载荷的计算方面，取得了大量的理论成果。在覆冰在线监测以及预警技术方面，也研制出了一些装置并得以挂线运行。但从国内实际运行情况来看，现有装置还存在许多不足，远没有达到大规模推广应用的程度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种可大规模实用化、集成了输电线路导线覆冰及舞动两种功能于一体的在线监测单元。

本实用新型所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元包括摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和***电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；***电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块，所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元。

所述气象传感器可以是温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器或日照强度传感器中的一种或多种。

所述监测单元还可以包括数据存取单元，所述核心处理单元发送存储数据给数据存取单元。

所述监测单元还可以包括时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单元。

所述监测单元还可以包括太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

所述监测单元还可以包括风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

所述监测单元还可以包括远程通信模块，所述核心处理单元通过远程通信模块实现远程数据传输。

所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。

在实现输电线路的在线监测过程中，将本实用新型所述的在线监测单元安装在杠塔上，实时监测输电线路的覆冰及舞动情况，当输电线路的导线发生覆冰及舞动时，可通过多种传输方式，将信息传输到监控中心，为运行维护人员提供决策依据。

本实用新型实现的覆冰及舞动在线监测单元以一个ARM单片机及嵌入式软件做为核心处理单元，利用ZigBee无线传感器网络来实时采集杆塔周围气象、导线拉力、倾角等数据，将采集到的数据通过无线网络传输到核心处理单元，由核心处理单元根据覆冰及舞动的数学模型来计算输电线路的导线覆冰厚度、舞动情况，并预测其发展趋势。一旦发生报警，在线监测单元将监测数据以及相应的视频图像通过网络、GPRS、CDMA等方式传输到监控中心，运行维护人员可根据监测数据对输电线路导线覆冰及舞动情况做定量分析，同时根据视频图像做定性分析，从而准确判断输电线路的导线的覆冰及舞动情况，并根据其发展趋势，做出运行维护决策。

通过本实用新型，可提供一种可大规模实用化的，监测输电线路的导线覆冰及舞动情况的监测单元，其采用的监测数据和视频图片信息相结合的方式，可以使运行维护人员准确判断导线覆冰及舞动情况，大大减少人工巡线带来的人力、物力、财力的损耗，提高决策的准确性。而利用无线传感器来采集监测数据，使得监测单元在恶劣环境中易于安装，且运行稳定、可靠。

附图说明

图1是本实用新型所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的电路原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方式所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元包括摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和***电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；***电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块，所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元。

本实施方式中，气象传感器可以采集被监测导线所在环境的气象信息，例如可以采用环境的温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、日照强度等气象数据，能够为导线覆冰及舞动情况提供计算依据。

本实施方式中的三个传感器单元均带有ZigBee无线模块，用于实现无线数据传输，这样，可以使传感器单元固定在最佳的测量位置，进而获得更准确可靠的测量数据，而将核心处理单元固定在安全可靠的位置，甚至可以固定在接近地面的安全位置，二者之间通过无线方式实现数据传输。

1）本实施方式中的核心处理单元，可以采用现有数学工具，根据检测获得的拉力数据获得导线覆冰厚度，或者覆冰厚度的变化趋势，例如：当拉力变大时，证明覆冰厚度增加，反之，覆冰厚度变小。

2）本实施方式中的核心处理单元，还可以根据拉力数据和倾角的变化频率，获得被监测导线的舞动情况，例如：根据倾角的变化频率获得导线的舞动频率，根据被监测的两个杆塔之间的导线长度及倾角获得导线舞动距离等等，这些均可以通过数据工具计算获得。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的区别在于，本实施方式增加了数据存取单元，所述核心处理单元发送存储数据给数据存取单元。

本实施方式增加的数据存取单元可以用于存储监测数据。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的区别在于，本实施方式增加了时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单元。

本实施方式增加的时钟单元可以提供时间信息，这些时间信息与各个传感器单元采集的数据对应存储，能够获得与时间相关联的被监测线缆的各种与舞动相关物理参数，更有利于获得被监测的输电线路的导线的舞动情况。

具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的区别在于，本实施方式增加了太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的区别在于，本实施方式增加了风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

具体实施方式四和五所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元均是增加了发电装置，由于输电线路都是在野外环境中，并且输送的都是高压电，因此如果从所输送的高压线上获取供电信号，需要进行多级的降压处理，所需要的设备复杂，并且所述的电路也会损耗一部分电能。具体实施方式四和五是利用了野外环境常有的风能和太阳能两种能源，通过简单的现有常用电路就能够获得检测电路所需要的低压直流电源，从而保证了在线检测单元的工作用电。

具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元的区别在于，本实施方式增加了远程通信模块，所述核心处理单元通过远程通信模块实现远程数据传输。

本实施方式增加了远程通信模块，实现了核心处理单元与远程监测中心之间的数据传输，可以将检测获得的数据实时传送至远程检测中心，实现输电线路的远程监测。

具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式六所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元中的远程通信模块的进一步限定，本实施方式中，所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。

本实用新型所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元不仅仅是上述各实施方式所述的具体结构，还可以是上述各实施方式所记载的技术特征的合理组合。

Claims (8)

1.输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，它包括摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和***电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；***电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块，所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元。

2.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述气象传感器是温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器或日照强度传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述监测单元还包括数据存取单元，所述核心处理单元发送存储数据给数据存取单元。

4.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述监测单元还包括时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单元。

5.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述监测单元还包括太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

6.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述监测单元还包括风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给***电源为其供电。

7.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述监测单元还包括远程通信模块，所述核心处理单元通过远程通信模块实现远程数据传输。

8.根据权利要求7所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测单元，其特征在于，所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。

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