CN213021678U - 输电线路耐张绝缘子串状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，包括智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器，耐张绝缘子串两侧分别设置智能测力连接金具，两个智能测力连接金具分别与铁塔及智能测力耐张线夹连接，在每个智能测力连接金具上设置倾角传感器，检测状态参数发送到无线接收网关，无线接收网关再将数据传送到后台服务器，后台服务器对拉力、温度和倾角数据进行综合计算，分析耐张绝缘子串的运行状态，传送至显示终端，并实时显示异常报警信息。该监测装置通过在耐张线夹绝缘子串关键位置布置拉力、倾角和温度监测装置，可实现对耐张线夹绝缘子串运行状态全天候多参数的状态监测。

Description

输电线路耐张绝缘子串状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及输电线路中耐张绝缘子串的运行状态监测，特别是涉及高压输电架空线路的耐张绝缘子串的受力状态以及过流位置的发热情况的监测，属于电力设备在线监测领域。

背景技术

架空输电线路是我国电网***重要组成部分，其运行状态直接关系着人民群众的生产生活。耐张绝缘子串是一种绝缘子与金具组合使用的产品，其位于输电线路铁塔与导线之间，起到对导线的牵引和高压位置与铁塔之间的电气绝缘等作用。而根据运检部门的统计，时有绝缘子串掉串、耐张线夹断裂、耐张线夹压接导线脱线等事故发生。究其原因，一是可能产品本身存在质量缺陷或者安装不规范，二是输电线路耐张绝缘子串长期处于受力状态，特别是在一些常年风力较大或者覆冰严重的地区，耐张绝缘子串受导线拉力、风载、覆冰重量、微风振动等因素影响，大幅缩短了使用寿命。上述众多影响因素由于缺乏规律性，很难形成一个量化标准来确定检修或更换零部件的时间，一直以来是运检部门难以解决的问题。传统的判断绝缘子串状态的方法主要是用人工观测或者无人机巡检等方式，既受天气的影响，时效性又差，无法做到及时发现问题和消除安全隐患。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种架空输电线路耐张绝缘子串运行状态监测装置，在耐张绝缘子串关键位置布置拉力、倾角和温度等监测装置，实时采集各位置的运行参数，并将采集的参数通过无线传输的方式推送到后台服务器，后台服务器利用采集的数据进行分析，对异常情况进行报警和定位，并将数据和报警信息推送给运检部门的显示终端。

为实现上述目的，本实用新型提供了输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，包括智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器，耐张绝缘子串两侧分别设置智能测力连接金具，两个智能测力连接金具分别与铁塔及智能测力耐张线夹连接，在每个智能测力连接金具上设置倾角传感器，智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器将状态参数发送到无线接收网关，无线接收网关再将数据传送到后台服务器，后台服务器对拉力、温度和倾角数据进行综合计算，分析耐张绝缘子串的运行状态，以图表的形式显示于运检部门的显示终端，并实时显示异常报警信息。

所述的无线接收网关，安装在位于铁塔下的竖直立杆中部的电气柜内，由竖直立杆顶部的太阳能光伏板和电气柜内部的储能电池组成的光伏储能***供电，通过2.4G网关模块接收上述采集终端智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器的温度、拉力和倾角数据，再通过4G模块将数据发送到后台服务器。

所述的智能测温耐张线夹包括耐张线夹本体、耐张线夹引流板、跳线引流板和测温传感器，耐张线夹引流板一端连接耐张线夹本体，另一端连接跳线引流板，测温传感器安装在跳线引流板外侧，运行时将耐张线夹引流板和跳线引流板搭接处的温度进行实时采集，并通过测温传感器内部的2.4G无线传输模块将测温数据传送到无线接收网关；所述的智能测力连接金具，包括拉力传感器本体、锂电池模块、电池盖板、PCB板、全向发射天线、绝缘盖板，所述的拉力传感器本体为覆冰检测传感器，上下两侧分别设置方孔，上侧方孔放置锂电池模块，再用电池盖板密封，下侧方孔放置PCB板，环氧树脂制作的绝缘盖板将全向发射天线的尖端部分浇注其中，全向发射天线的尾端与PCB板插接固定，在PCB板上设置无线传输模块，绝缘盖板固定在拉力传感器本体上，拉力传感器本体内部有小孔贯通上下两侧方孔，导线通过小孔实现拉力传感器本体、锂电池模块和PCB板的电气连接。

所述的倾角传感器是无线双轴传感器。

所述的测温传感器是无源无线传感器，能量取自于线路运行的高压电产生的电场，测温范围在-40~150℃，可传输距离不小于50米，测温传感器包括测温底座和测温传感器本体，测温底座与跳线引流板固定连接，测温传感器本体与测温底座固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该架空线路耐张绝缘子串运行状态监测***及其监测装置，通过在耐张线夹绝缘子串关键位置布置拉力、倾角和温度监测装置，可实现对耐张线夹绝缘子串运行状态全天候多参数的状态监测。测温传感器本体内部安装电气元件，包括2.4G无线传输模块，2.4G无线传输模式的应用，降低了采集终端安装、数据传输的难度；传感器与金具结合的一体化设计，减少了安装人员高空作业的工作量；测温设备的无源取电技术，有效的节约了能源；后台软件的智能化分析和精确故障定位，大幅减少了运检人员的工作量，减少了隐患发现的时长，为线路巡检消缺工作提供数据参考，可显著提高输电线路运行检修工作效率、效益。

附图说明

图1是本实用新型架空线路耐张绝缘子串状态监测***的结构图；

图2是本实用新型智能测温耐张线夹结构图；

图3是本实用新型测温传感器结构示意图；

图4是本实用新型智能测力金具结构图；

图5是本实用新型耐张绝缘子串受力分析图。

其中，1-铁塔，2-耐张绝缘子串，3-智能测温耐张线夹，301-耐张线夹本体，302-耐张线夹引流板，303-跳线引流板，304-测温传感器，3041-测温传感器本体，3042-测温底座，4-智能测力连接金具，401-拉力传感器本体，402-锂电池模块，403-电池盖板，404-PCB板，405-全向发射天线，406-绝缘盖板，5-倾角传感器，6-无线接收网关，7-后台服务器，8-显示终端，9-储能电池，10-电气柜，11-太阳能光伏板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选技术方案。

如图所示，本实用新型的输电线路耐张绝缘子串状态监测***，包括耐张绝缘子串2、状态监测装置、无线接收网关6、后台服务器7和显示终端8，其中状态监测装置包括智能测温耐张线夹3、智能测力连接金具4和倾角传感器5，耐张绝缘子串2两侧分别设置智能测力连接金具4，两个智能测力连接金具4分别与铁塔1及智能测力耐张线夹3连接，在每个智能测力连接金具4上设置倾角传感器5，智能测温耐张线夹3、智能测力连接金具4和倾角传感器5将状态参数发送到无线接收网关6，无线接收网关6再将数据传送到后台服务器7，后台服务器7对拉力、温度和倾角数据进行综合计算，分析耐张绝缘子串2的运行状态，以图表的形式显示于运检部门的显示终端8，并实时显示异常报警信息。

所述的无线接收网关6，安装在位于铁塔1下的竖直立杆中部的电气柜10内，由竖直立杆顶部的太阳能光伏板11和电气柜10内部的储能电池9组成的光伏储能***供电，通过2.4G网关模块接收上述采集终端智能测温耐张线夹3、智能测力连接金具4和倾角传感器5的温度、拉力和倾角数据，再通过4G模块将数据发送到后台服务器7。

如图5所示，后台服务器7接收到耐张绝缘子串2拉力、角度数据，假设无风或微风时，耐张绝缘子串2一侧受拉力数值

,受力方向与水平面夹角为

，另一侧受拉力数值

,受力方向与水平面夹角为

，耐张绝缘子串2整体重力为G,可得知以下静态方程式：

将该方程式编入后台控制软件，可以实时显示耐张绝缘子串2的重力G变化，在覆冰季节由重力增量∆G可预估耐张绝缘子串2的覆冰厚度。而当重力G数值减小时，则有可能是一片或几片绝缘子损坏或掉落。设置重力G增大和减小的阈值，当触发阈值时，及时向运检部门推送告警信息。

输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，包括智能测温耐张线夹3、智能测力连接金具4和倾角传感器5，所述的智能测温耐张线夹3包括耐张线夹本体301、耐张线夹引流板302、跳线引流板303和测温传感器304，耐张线夹引流板302一端连接耐张线夹本体301，另一端连接跳线引流板303，测温传感器304安装在跳线引流板303外侧，运行时将耐张线夹引流板302和跳线引流板303搭接处的温度进行实时采集，并通过测温传感器304内部的2.4G无线传输模块将测温数据传送到无线接收网关6；所述的智能测力连接金具4，包括拉力传感器本体401、锂电池模块402、电池盖板403、PCB板404、全向发射天线405、绝缘盖板406，所述的拉力传感器本体401为覆冰检测传感器，上下两侧分别设置方孔，上侧方孔放置锂电池模块402，再用电池盖板403密封，下侧方孔放置PCB板，环氧树脂制作的绝缘盖板406将全向发射天线405的尖端部分浇注其中，全向发射天线405的尾端与PCB板404插接固定，在PCB板404上设置无线传输模块，绝缘盖板406固定在拉力传感器本体401上，拉力传感器本体401内部有小孔贯通上下两侧方孔，导线通过小孔实现拉力传感器本体401、锂电池模块402和PCB板404的电气连接。

所述的倾角传感器是5无线双轴传感器。

所述的测温传感器304是无源无线传感器，能量取自于线路运行的高压电产生的电场，测温范围在-40~150℃，可传输距离不小于50米，测温传感器304包括测温底座3042和测温传感器本体3041，测温底座3042与跳线引流板303固定连接，测温传感器本体3041与测温底座3042固定连接。

如图3所示，所述的测温传感器是无源无线传感器，能量取自于线路运行的高压电（≥35kV）产生的电场，测温范围在-40~150℃，测温精度高，使用寿命长，可传输距离达50米。测温传感器分为测温底座和测温传感器本体两部分，测温底座用紫铜材料制作，通过钎焊的方式与跳线引流板进行固定，测温传感器本体内部有各类电气元件，完成感应取能、数据采集和数据传输工作，与测温底座用胶粘的方式进行连接。

如图4所示，所述的智能测力连接金具，包括拉力传感器本体、锂电池模块、电池盖板、PCB板、全向发射天线、绝缘盖板。所述的拉力传感器本体为覆冰检测传感器，使用不锈钢材料加工，上下两侧设置方孔。其中，上侧方孔放置锂电池模块，再用不锈钢制作的电池盖板密封，下侧方孔放置PCB板，环氧树脂制作的绝缘盖板将全向发射天线的尖端部分浇注其中，全向发射天线的尾端与PCB板插接固定，再使用螺钉将绝缘盖板固定在拉力传感器本体上。拉力传感器本体内部有小孔贯通上下两侧方孔，导线通过小孔实现拉力传感器本体、锂电池模块和PCB板的电气连接。

所述的智能测力连接金具两侧产生拉力时，拉力传感器本体内部产生电压信号，电压信号由PCB板转化为拉力数据，再通过PCB板上的2.4G无线传输模块和全向发射天线将拉力数据传送到无线接收网关。

所述的后台服务器，接收到无线接收网关传送的各项监测参数，再进行分析处理，形成图表和告警信息，并将图表和告警信息推送到运检部门的显示终端设备。

所述的智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器具有唯一设备编号，在后台服务器预先将设备编号与所安装的耐张绝缘子串的位置信息相对应。在***运行前，将智能测温耐张线夹设置温度报警阈值，将智能测力连接金具设置拉力报警阈值，后台服务器接收到无线接收网关传送的数据后，自动进行分析处理，并形成图表推送到运检部门的显示终端，一旦所测数据超过报警阈值，后台服务器即会生成告警信息推送到显示终端，并通过设备编号追溯耐张绝缘子串的位置，指导运检部门对耐张绝缘子串进行检修工作。

如图1所示，所述的倾角传感器是无线双轴传感器，安装在智能测力连接金具上，通过智能测力连接金具的位置变化，检测出耐张绝缘子串两侧受拉力的角度方向。

该架空线路耐张绝缘子串运行状态监测***及其监测装置，通过在耐张线夹绝缘子串关键位置布置拉力、倾角和温度监测装置，可实现对耐张线夹绝缘子串运行状态全天候多角度的状态监测。2.4G无线传输模式的应用，降低了***安装、数据采集的难度；传感器与金具结合的一体化设计，减少了安装人员高空作业的工作量；测温设备的无源取电技术，有效的节约了能源；后台软件的智能化分析和精确故障定位，大幅减少了运检人员的工作量，减少了隐患发现的时长，为线路巡检消缺工作提供数据参考，可显著提高输电线路运行检修工作效率、效益。

以上描述了本实用新型的运行方式和主要特征。本行业的专业人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，无创造性的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

***将状态监测装置布置在耐张绝缘子串关键位置，并将状态参数发送到无线接收网关，无线接收网关再将数据传送到后台服务器。后台服务器对拉力、温度和倾角数据进行综合计算，分析耐张绝缘子串的运行状态，以图表的形式显示于运检部门的显示终端，并实时显示异常报警信息。本实用新型通过采集耐张绝缘子串拉力、温度和倾角参数并进行智能化分析，及时发现隐患，精确定位缺陷的位置，减少运检人员的工作量，最大限度的提高耐张绝缘子串缺陷识别的效率。

Claims (3)

1.输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，其特征在于：包括智能测温耐张线夹、智能测力连接金具和倾角传感器，耐张绝缘子串两侧分别设置智能测力连接金具，两个智能测力连接金具分别与铁塔及智能测力耐张线夹连接，在每个智能测力连接金具上设置倾角传感器，所述的智能测温耐张线夹包括耐张线夹本体、耐张线夹引流板、跳线引流板和测温传感器，耐张线夹引流板一端连接耐张线夹本体，另一端连接跳线引流板，测温传感器安装在跳线引流板外侧，运行时将耐张线夹引流板和跳线引流板搭接处的温度进行实时采集，并通过测温传感器内部的2.4G无线传输模块将测温数据传送到无线接收网关；所述的智能测力连接金具，包括拉力传感器本体、锂电池模块、电池盖板、PCB板、全向发射天线、绝缘盖板，所述的拉力传感器本体为覆冰检测传感器，上下两侧分别设置方孔，上侧方孔放置锂电池模块，再用电池盖板密封，下侧方孔放置PCB板，环氧树脂制作的绝缘盖板将全向发射天线的尖端部分浇注其中，全向发射天线的尾端与PCB板插接固定，在PCB板上设置无线传输模块，绝缘盖板固定在拉力传感器本体上，拉力传感器本体内部有小孔贯通上下两侧方孔，导线通过小孔实现拉力传感器本体、锂电池模块和PCB板的电气连接。

2.如权利要求1所述的输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，其特征在于：所述的倾角传感器是无线双轴传感器。

3.如权利要求1或2所述的输电线路耐张绝缘子串状态监测装置，其特征在于：所述的测温传感器是无源无线传感器，能量取自于线路运行的高压电产生的电场，测温范围在-40~150℃，可传输距离不小于50米，测温传感器包括测温底座和测温传感器本体，测温底座与跳线引流板固定连接，测温传感器本体与测温底座固定连接。

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