CN209764004U - 一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，包括连接于两个铁塔顶部的避雷线，避雷线还与电容式传感器连接，电容式传感器又与电容电极板连接，电容电极板位于避雷线上方一段距离处，电容式传感器还依次与电容测量单元、控制单元、无线通信单元连接，避雷线上还设置有取能互感器，取能互感器依次与电源管理单元、电容电池、控制单元连接，靠近电容式传感器的铁塔上还设置有温湿度传感器，温湿度传感器分别与电容电池、控制单元连接。本实用新型提高输电线路覆冰厚度测量的准确性，可以对输电导线的覆冰状态进行实时监测，以便维护人员提前做好预防，减小事故的发生，降低经济的损失。
Description
技术领域
本实用新型属于输电导线覆冰监测技术领域，具体涉及一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置。
背景技术
输电线路覆冰是电力***严重的自然灾害之一，输电线路覆冰将会导致一系列事故的发生，严重影响了输电线路的可靠性，影响了电力***的安全稳定运行，也会带来巨大的经济损失。因此监测输电线路覆冰，提前做出预警，有着十分重要的意义。
目前，输电线路覆冰监测的方法有：图像法、称重法、模拟导线法、倾角弧垂法、电容式覆冰厚度测量法等。图像法是利用图像处理技术来获取输电线路覆冰厚度等信息，但容易受到恶劣天气的影，导致无法完全获取相关数据，只能作为一种辅助监测手段；称重法是利用力传感器测得导线覆冰所增加的垂直载荷，从而计算出导线的覆冰厚度，但力传感器存在非线性、零点漂移等特性，长期运行会影响装置的稳定性、可靠性和测量精度；模拟导线法是利用模拟线路的覆冰厚度来估算实际导线的覆冰厚度，但模拟线路的运行状况和实际线路的运行状况存在差别，所预测的导线覆冰厚度存在一定的误差；倾角弧垂法是利用角度传感器测得导线倾角和弧垂变化，通过相关参数计算导线覆冰厚度等数据，但传感器容易受到外界因素的干扰，从而使测量出现误差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，提高输电线路覆冰厚度测量的准确性，可以对输电导线的覆冰状态进行实时监测，以便维护人员提前做好预防，减小事故的发生，降低经济的损失。
本实用新型所采用的技术方案是，一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，包括连接于两个铁塔顶部的避雷线，避雷线还与电容式传感器连接，电容式传感器又与电容电极板连接，电容电极板位于避雷线上方一段距离处，电容式传感器还依次与电容测量单元、控制单元、无线通信单元连接，避雷线上还设置有取能互感器，取能互感器依次与电源管理单元、电容电池、控制单元连接，靠近电容式传感器的铁塔上还设置有温湿度传感器，温湿度传感器分别与电容电池、控制单元连接。
本实用新型的特点还在于，
电容式传感器与靠近电容式传感器的铁塔之间的避雷线上还设置有雷电保护单元，雷电保护单元为瞬态电压抑制器TVS。
电容电极板与避雷线竖直方向直线距离为5mm～10mm。
控制单元为单片机STM32。
电源管理单元为金升阳DC/DC电源控制芯片。
无线通信单元为宏电H7210GPRS模块。
电容测量单元为飞思卡尔MPR121模块。
本实用新型的有益效果是，一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，通过对避雷线的覆冰厚度进行检测，从而得到输电导线的覆冰厚度，实现覆冰厚度的实时监测和数据的无线传输，为监控中心提供可靠、准确的数据；该装置结构简单、可靠稳定、测量方便快捷、测量准确；可应用于输电导线覆冰监测领域，对输电导线覆冰进行实时监测。
附图说明
图1是本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置的结构示意图；
图2是本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置电容测量单元工作原理图；
图3是本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置取能互感器工作原理图。
图中，1.避雷线，2.电容电极板，3.电容式传感器，4.电容测量单元，5.取能互感器，6.电源管理单元，7.电容电池，8.控制单元，9.无线通信单元，10.雷电保护单元，11.温湿度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，结构如图1所示，包括连接于两个铁塔顶部的避雷线1，避雷线1还与电容式传感器3连接，电容式传感器3又与电容电极板2连接，电容电极板2位于避雷线1上方一段距离处，电容式传感器3还依次与电容测量单元4、控制单元8、无线通信单元9连接，避雷线1上还设置有取能互感器5，取能互感器5依次与电源管理单元6、电容电池7、控制单元8连接，靠近电容式传感器3的铁塔上还设置有温湿度传感器11，温湿度传感器11分别与电容电池7、控制单元8连接。
电容式传感器3与靠近电容式传感器3的铁塔之间的避雷线1上还设置有雷电保护单元10，雷电保护单元10为瞬态电压抑制器TVS。
电容电极板2与避雷线1竖直方向直线距离为5mm～10mm。
控制单元8为单片机STM32。
电源管理单元6为金升阳DC/DC电源控制芯片。
无线通信单元9为宏电H7210GPRS模块。
电容测量单元4为飞思卡尔MPR121模块。
本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置中，如图2、图3所示，雷电保护单元10为瞬态电压抑制器TVS。考虑到装置的工作环境，用瞬态电压抑制器TVS构成保护电路，当装置雷电击中避雷线时，瞬态电压抑制器及时关断，保护整个装置不受雷电损害。控制单元8为单片机STM32，控制单元8控制数据采集、数据处理、数据传输，以及整个装置的正常运行。具体通过单片机STM32的AD模块控制温湿度传感器11温度、湿度的采集和传输，并决定装置的工作方式，控制电容测量单元4数据的采集和传输，控制电源管理单元6给整个装置进行供电，控制无线通信单元9电容数据的发送。电源管理单元6为金升阳DC/DC电源控制芯片，电源管理单元6将取能互感器5输出的电压转换成各单元需要的工作电压，给变介质电容式传感器3、电容测量单元4、控制单元8、无线通信单元9、雷电保护单元10、温湿度传感器11可靠供电，保证设备的正常运行。电源管理单元6也可以控制电容电池7的工作方式，导线停电时由电容电池7给整个设备供电，提高供电的可靠性，无线通信单元9为宏电H7210GPRS模块，工业级无线数据终端，无线通信单元9是GPRS无线通信模块，依靠成熟的GPRS网络，在网络覆盖的区域内可以快速建立数据通信，移动用户与远端数据网络之间通过路由管理的方式进行寻址和数据连接，完成数据的分组发送和接收，实现实时数据传输。并可以实现和用户进行不间断的数据交互，实现覆冰厚度的实时监测。其将控制单元8传输过来的数据通过GPRS无线通信发送给监控中心，监控中心通过数据处理，得出覆冰的厚度。电容测量单元4为飞思卡尔MPR121模块，电容测量单元4采集变介质电容式传感器3的电容信号，将电容信号转化为电压信号后传输给控制单元8，实现电容数据的采集和传输。
本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，覆冰厚度测量采用常规测量手段，测量原理如图2所示，工作原理如下：
1)将装置正确安装在铁塔上，并上电工作；
2)控制单元8读取温湿度传感器11的参数，并通过设定的参数，决定是否让装置工作，控制单元8读取变介质电容式传感器3的电容值，处理后通过无线通信单元9将数据传送给监控中心；
3)监控中心将接收的数据经过一定的处理，计算出覆冰的厚度，计算公式如下：
输电线路没有覆冰时，所测的电容值为：
输电线路覆冰以后，所测得的电容值为：
即输电导线没有覆冰时，变介质电容式传感器3所测得电容值保持在一定的范围内，不会有太大的变化；输电导线覆冰以后，变介质电容式传感器3所测得的电容值发生变化，通过公式或者编写算法可以直接算出导线的覆冰厚度。
本实用新型一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，测量避雷线的覆冰厚度来获得导线的覆冰厚度，减小了覆冰厚度检测的误差。采用取能互感器在避雷线上取电，解决了太阳能电池在阴雨等恶劣天气无法正常供电的问题，提高了装置的稳定性。电容电池是绿色环保电源，具有温度特性好、使用寿命长、功率密度高等特点，可以在恶劣条件下工作，保证了装置的可靠供电。控制单元根据温湿度传感器所采集的数据来判断装置是否工作，比如在不易发生覆冰的天气可以让装置进入低功耗模式，或者可以让装置不工作。
Claims (7)
1.一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，包括连接于两个铁塔顶部的避雷线(1)，避雷线(1)还与电容式传感器(3)连接，电容式传感器(3)又与电容电极板(2)连接，电容电极板(2)位于避雷线(1)上方一段距离处，电容式传感器(3)还依次与电容测量单元(4)、控制单元(8)、无线通信单元(9)连接，避雷线(1)上还设置有取能互感器(5)，取能互感器(5)依次与电源管理单元(6)、电容电池(7)、控制单元(8)连接，靠近电容式传感器(3)的铁塔上还设置有温湿度传感器(11)，温湿度传感器(11)分别与电容电池(7)、控制单元(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述电容式传感器(3)与靠近电容式传感器(3)的铁塔之间的避雷线(1)上还设置有雷电保护单元(10)，雷电保护单元(10)为瞬态电压抑制器TVS。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述电容电极板(2)与避雷线(1)竖直方向直线距离为5mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述控制单元(8)为单片机STM32。
5.根据权利要求1所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述电源管理单元(6)为金升阳DC/DC电源控制芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述无线通信单元(9)为宏电H7210 GPRS模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于变介质电容式传感器的覆冰厚度测量装置，其特征在于，所述电容测量单元(4)为飞思卡尔MPR121模块。
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| CN111928768A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-13 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种曲轴箱通风管路结冰检测装置及方法 |
| CN113324467A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 贵州电网有限责任公司 | 基于冰介质电容效应的导线等值覆冰厚度监测装置及方法 |
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| CN111928768B (zh) * | 2020-07-31 | 2022-04-12 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种曲轴箱通风管路结冰检测装置及方法 |
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