CN101609123B - 输电线路动态增容在线监测系统 - Google Patents

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CN101609123B CN2009103050020A CN200910305002A CN101609123B CN 101609123 B CN101609123 B CN 101609123B CN 2009103050020 A CN2009103050020 A CN 2009103050020A CN 200910305002 A CN200910305002 A CN 200910305002A CN 101609123 B CN101609123 B CN 101609123B
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Abstract

输电线路动态增容在线监测系统，包括省局监控中心，省局监控中心通过LAN总线分别与多个地市局监控中心相连接，每个地市局监控中心通过GSM SMS分别与多个监测主分机相连接，每个监测主分机通过无线电分别与多个监测副分机相连接。本发明在线监测系统对输电导线的温度和输电导线周围环境的温度、湿度、风速、风向和日照强度等信息进行定时/实时采集，计算出输电导线允许的载流量，并分析各输电线路客观存在的隐性容量，在不突破现行技术规程规定的条件下，提高输电线路的输送容量。

Description

输电线路动态增容在线监测系统
技术领域
本发明属于输变电设备监测技术领域，涉及一种输电线路动态增容在线监测系统。
背景技术
近年来，随着社会经济持续快速增长，用电负荷增长迅速，已有输电线路受线路输送容量热稳定限额的制约，输送的电能不能满足电网的实际需要，而建设新的输电线路，线路走廊的投资巨大、建设周期长。目前采用静态提温增容技术和动态监测增容技术来提高现有输电线路的输送容量。但静态提温增容技术突破了现行技术规程的规定，必须研究导线允许温度提高后对导线、配套金具的机械强度和寿命影响以及引起导线弧垂的增加变化等。采用动态监测增容技术可在确保系统稳定、设备安全、不改变线路现行规程的前提下，对线路运行环境进行实时监测和分析，及时对输电线路的热稳定限额进行调整，可最大限度地发挥输电线路的负载能力，减少输电设备的投资，对满足社会经济快速增长有着积极的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电线路动态增容在线监测系统，对现有输电线路运行环境进行实时监测和分析，在保证现有电力系统稳定、设备安全和不改变线路现行规程的前提下，及时对输电线路的热稳定限额进行调整，最大限度地发挥现有输电线路的负载能力，增加现有输电线路的输送容量。
本发明所采用的技术方案是，输电线路动态增容在线监测系统，包括省局监控中心，省局监控中心通过LAN总线分别与多个地市局监控中心相连接，每个地市局监控中心通过GSMSMS分别与多个监测主分机相连接，每个监测主分机通过无线电分别与多个监测副分机相连接。
本发明的特征还在于，
监测主分机的结构包括：中心控制单元分别与传感器监测单元、键盘显示单元、数据存储单元、时钟单元、扩展接口单元、看门狗单元、通道控制单元、A/D转换单元、串口电平转换单元、充放电单元、稳压电源单元和无线数据传输单元相连接，传感器监测单元包括温湿度传感器、风速传感器、风向传感器和日照传感器，温湿度传感器、风速传感器、风向传感器和日照传感器分别与中心控制单元相连接。
充放电单元的结构包括：太阳能电池的正极分别与二极管D10的正极和场效应管B的源极相连接，场效应管B的栅极分别与电阻R4的一端、放大器C的输出端和电阻R11的一端相连接，电阻R4的另一端与场效应管B的漏极相连接，电阻R11的另一端分别与放大器C的正向输入端和电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别与电阻R3和电阻R7的一端相连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、放大器A的引脚U12、电阻R1的一端、二极管D10的负极和开关S2相连接，开关S2与蓄电池的正极相连接，蓄电池的负极分别与太阳能电池的负极、稳压二极管D11的正极、放大器A的引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R7的另一端、电阻R5的一端和场效应管A的源极相连接，稳压二极管D11的负极分别与电阻R1的另一端和放大器A的正向输入端相连接，放大器A的输出端分别与放大器A的反向输入端、电阻R8的一端和电阻R6的一端相连接，电阻R8的另一端与放大器C的反向输入端相连接，电阻R6的另一端分别与放大器B的正向输入端和电阻R10的一端相连接，放大器B的反向输入端与电阻R5的另一端相连接，放大器B的输出端分别与电阻R10的另一端、电阻R12的一端和场效应管A的栅极相连接，电阻R12的另一端与场效应管A的源极相连接，场效应管A的漏极接+12V电压。
稳压电源单元的结构包括：三端稳压芯片引脚Vin分别与+12V电压、电容C1和电解电容器C3的正极相连接，三端稳压芯片引脚Vout分别与电解电容器C4的正极、电容C2、发光二极管D1的正极和+5V电压相连接，三端稳压芯片引脚GND分别与电容C1、电解电容器C3的负极、电解电容器C4的负极和电容C2相连接，发光二极管D1的负极与电阻R1串联，电阻R1还接GND。
中心控制单元采用微处理器AT89C51。
监测副分机的结构包括：主控单元分别与副分机电源、ZigBee模块和多个温度传感器相连接。
主控单元采用基于ZigBee技术的无线射频芯片CC2430。
温度传感器数字芯片DS18B20。
本发明在线监测系统具有如下优点：
1.采用主副分机和双无线通信。根据AT指令的不同，监测主分机与监测副分机之间采用短距离无线电进行通信，监测主分机与地市局监控中心主机之间采用GSM进行通信。现场监测主分机可独立定时或实时采集环境温度、湿度、风速、日照强度等信息，现场监测副分机则采用休眠方式，监控中心主机可远程设计监测分机运行参数。
2.同时监测导线温度、环境温度、湿度、风速、风向和日照强度等信息，各种数学模型嵌入专家软件后，专家软件根据建立的导线载流量计算模型、线路跃迁时导线温度仿真模型、线路跃迁时导线弧垂仿真模型和安全隐性载流量计算模型，并结合主、副分机监测的信息来计算分析导线载流量、安全隐性载流量等，及时根据线路运行环境调整线路热稳定限额。
3.采取软、硬件抗干扰措施，保证了高压环境下，系统测得信号的准确性。硬件采用整机高屏蔽和高密封结构，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，并采用了看门狗电路与等电位接地等方法，增强了系统的抗干扰性能，并有效防止了系统死机；软件采取了陷阱技术、冗余设计、滤波技术和故障自动恢复技术等措施。
4.采集的数据存入中心计算机数据库，可以对一段时期内的监测数据进行分析，对输电线路的载流量变化趋势作出判断，预测输电线路载流量变化趋势。
附图说明
图1是本发明在线监测系统的结构示意图；
图2是本发明在线监测系统中监测主分机的结构示意图；
图3是本发明在线监测系统中监测主分机的工作流程图；
图4是本发明在线监测系统监测主分机中通道控制单元的原理框图；
图5是本发明在线监测系统监测主分机中充放电单元的结构示意图；
图6是本发明在线监测系统监测主分机中稳压电源单元的结构示意图；
图7是本发明在线监测系统监测副分机的结构示意图；
图8是本发明在线监测系统监测副分机中断程序流程图；
图9是本发明在线监测系统建立的悬点不等高导线任意点弧垂计算模型图。
图中，1.省局监控中心，2.地市局监控中心，3.监测主分机，4.监测副分机，5.传感器监测单元，6.中心控制单元，7.键盘显示单元，8.数据存储单元，9.时钟单元，10.扩展接口单元，11.看门狗单元，12.通道控制单元，13.A/D转换单元，14.串口电平转换单元，15.充放电单元，16.稳压电源单元，17.无线数据传输单元。
其中，4-1.温度传感器，4-2.主控单元，4-3.ZigBee模块，4-4.副分机电源，5-1.温湿度传感器，5-2.风速传感器，5-3.风向传感器，5-5.日照传感器，12-1.译码器，12-2.驱动芯片，15-1.太阳能电池，15-2.蓄电池，15-3.放大器A，15-4.放大器B，15-5.场效应管A，15-6.放大器C，15-7.场效应管B，16-1.三端稳压芯片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
输电线路动态监测增容是通过在输电线路上安装在线监测系统，实时监测输电导线的温度和输电导线周围气象条件(环境温度、日照、风速等)信息，在不突破现行技术规程规定的前提下，将现场采样的数据发送到监控中心，并根据数学模型计算出导线的最大允许载流量，充分利用输电线路的隐性容量，提高输电线路的输送容量。
本发明在线监测系统的结构，如图1所示，包括省局监控中心1，省局监控中心1通过LAN总线分别与多个地市局监控中心2相连接，每个地市局监控中心2通过GSM SMS分别与多个监测主分机3相连接，每个监测主分机3通过无线电分别与多个监测副分机4相连接。
本发明在线监测系统中监测主分机3的结构，如图2所示，包括中心控制单元6，中心控制单元6分别与传感器监测单元5、键盘显示单元7、数据存储单元8、时钟单元9、扩展接口单元10、看门狗单元11、通道控制单元12、A/D转换单元13、串口电平转换单元14、充放电单元15、稳压电源单元16和无线数据传输单元17相连接。传感器监测单元5包括温湿度传感器5-1、风速传感器5-2、风向传感器5-3和日照传感器5-4。温湿度传感器5-1、风速传感器5-2、风向传感器5-3和日照传感器5-4分别与中心控制单元6相连接。
监测主分机3主要完成输电导线周围气象信息的采集和数据的无线传输。其工作流程图，如图3所示，传感器监测单元5定时(5min、20min、30min、1h、2h、3h、6h或12h等，可远程修改)将采集到的输电导线周围环境温度、湿度、风速和风向等信号送入中心控制单元6，中心控制单元6将接受到的信号放大后送入A/D转换单元13，中心控制单元6计算环境温度、湿度、风速等环境变量。监测主分机3一方面及时将初步处理的数据通过无线数据传输单元17传输给地市局监控中心2进行数据处理；另一方面将有效数值存于不易丢失的大容量的数据存储单元8中。监测主分机3可以根据地市局监控中心2主机发送的控制信号进行历史数据、实时采集数据、修改分机采样时间以及分机系统时间标定等操作。
1)中心控制单元6
中心控制单元6采用带4K字节，闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器AT89C51。该微处理器采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，微处理器的可擦除只读存储器可以反复擦除100次，并且功耗较低。考虑到系统处理的实时性要求和串行口通讯的波特率产生问题，中心控制单元6的时钟由11.0592MHz晶振提供。
2)时钟单元9
时钟单元9选用DALLAS公司的内置锂电池和晶振的日历时钟芯片DS12887。该芯片内置锂电池和晶振，能够自动产生世纪、年、月、日、时、分和秒等时间信息，其内部还具有世纪寄存器，利用硬件电路解决了撉陻问题，并有128字节带掉电保护的RAM，并行数据接口，使用方便。DS12887芯片占一个端口地址，通过外部中断INT0来为系统提供1秒钟的精确定时中断。中断输出引脚需要外加上拉电阻。
3)数据存储单元8
数据存储单元8采用ATMEL公司的FLASH存储器AT29C256。该存储器是可在线FLASH编程和擦除的32k×8b的采用CMOS技术的非易失性只读存储器(PEROM)，访问时间70ns，耗电275mW，没有被选中时电流小于300μA，一般可以被重复编程10,000次以上。存储器AT29C256使用5V编程电压，不需要高的编程电压，简化了硬件设计，而且它支持软件数据保护。
4)扩展接口单元10
扩展接口单元10采用INTER公司的8155芯片。该芯片占一个端口地址，可以扩展3个准双向端口，其内部具有256个字节的RAM，可以存放实时采样数据，2个8位和一个6位的可编程并行I/O端口，1个14位的有多种工作方式的减法计数器，以及1个地址锁存器。AT89C51微处理器外接一片8155芯片后，综合扩展了数据RAM、I/O端口和定时器。在本监测系统中，PA口的低四位与风向传感器53的四位格雷码相连接，高四位做为通道选择开关，PB和PC口分别与键盘的行线和列线连接。
5)看门狗单元11
看门狗单元11采用MAXIM公司的MAX813芯片。该芯片是MAXIM公司推出的低成本微处理器监控芯片，可为CPU提供复位信号、看门狗监视、备用电池自动切换及电源失效监视。在上电、掉电及降压情况下为微处理器提供复位功能，还具有备用电池切换功能，以确保在掉电情况下，向不允许断电的器件维持供电。该MAX813芯片为中央处理器提供复位信号，同时监控中心处理器的程序运行情况，防止由于干扰等因素导致死机或下电时程序跑飞。
6)通道控制单元12
考虑系统监测量多且信号前期处理电路差异很多，因此采用通道控制单元12控制进入A/D采样的信号通道。本监测系统中通道控制单元12的原理框图，如图4所示，通道控制单元12包括译码器12-1、驱动芯片12-2和低功耗继电器；译码器12-1采用74ALS138。驱动芯片12-2采用7407芯片，驱动芯片12-2为集电极开路结构，可以提供高达30MA的电流。继电器采用TTI公司的低功耗继电器，驱动电流只需要10MA。电源电压、电源电流、环境温度、环境湿度和日照等信号的采样通过译码器12-1分别进行选通。中心控制单元6通过扩展接口单元10控制电源电压DY、环境温度TWD、环境湿度TSD及日照强度TRZ信号的采集选通，信号的采集选通由扩展接口单元10的CC1～CC3控制，CC1～CC3通过译码器12-1译码后的电压选通信号CHO、温度选通信号CH1、湿度选通信号CH2和日照强度选通信号CH3经过驱动芯片12-2后，得到CT0～CT3。CT0～CT3分别驱动继电器JD1～JD4动作，实现电压、环境温度、湿度及日照强度信号的采集选通。选通采样后的电压、环境温度、湿度及日照强度信号均从TAD输出，然后进入A/D转换单元13。
7)A/D转换单元13
A/D转换单元13选用BB公司的16位高精度转换器ADS7805芯片。该芯片采用CMOS工艺制造，功耗低(最大功耗为100mW)，单通道输入，模拟输入电压范围为±10V，最高转换频率可达100KHz，内部含有采样保持、电压基准和时钟等电路，极大地简化了电路设计，同时提高了系统的稳定性。ADS7805芯片采用逐次逼近式工作原理，转换结果由16位数据线并行输出，16位数据可以通过一个8位端口分两次读出，启动转换和读取上次转换的结果可以同时进行。本监测系统中采用8位数据宽度，以方便设计，只需提供一个控制线(连结BYTE引脚)来控制读取数据的高低位。
8)串口电平转换单元14
串口电平转换单元14采用MAX232芯片，实现电平转换。该芯片是一组双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5VTTL/CMOS电平。这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA-232-E电平。
9)充放电单元15
充放电单元15的结构，如图5所示，包括太阳能电池15-1，太阳能电池15-1的正极分别与二极管D10的正极和场效应管B15-7的源极相连接，场效应管B15-7的栅极分别与电阻R4的一端、放大器C15-6的输出端和电阻R11的一端相连接，电阻R4的另一端与场效应管B15-7的漏极相连接；电阻R11的另一端分别与放大器C15-6的正向输入端和电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别与电阻R3和电阻R7的一端相连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、放大器A15-3的引脚U12、电阻R1的一端、二极管D10的负极和开关S2相连接，开关S2与蓄电池15-2的正极相连接；蓄电池15-2的负极分别与太阳能电池15-1的负极、稳压二极管D11的正极、放大器A15-3的引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R7的另一端、电阻R5的一端和场效应管A15-5的源极相连接，稳压二极管D11的负极分别与电阻R1的另一端和放大器A15-3的正向输入端相连接；放大器A15-3的输出端分别与放大器A15-3的反向输入端、电阻R8的一端和电阻R6的一端相连接，电阻R8的另一端与放大器C15-6的反向输入端相连接；电阻R6的另一端分别与放大器B15-4的正向输入端和电阻R10的一端相连接，放大器B15-4的反向输入端与电阻R5的另一端相连接，放大器B15-4的输出端分别与电阻R10的另一端、电阻R12的一端和场效应管A15-5的栅极相连接，电阻R12的另一端与场效应管A15-5的源极相连接，场效应管A15-5的漏极接+12V电压。
场效应管A15-5和场效应管B15-7均采用2N3796X场效应管。
放大器A15-3、放大器B15-4和放大器C15-6均采用LM324放大器。
监测主分机3对各种参量进行不间断监测，其电源非常重要，为了提高系统电源的工作效率和蓄电池的工作寿命，监测主分机3的电源采用太阳能电池和蓄电池相结合的方式，并采用充放电单元15对电源进行保护。充放电单元15对蓄电池15-2充放电保护原理：当蓄电池15-2电压正常时，场效应管B15-7截止开路，充电回路开启，场效应管A15-5导通短路，放电回路接通；当蓄电池15-2电压降低，低于放电保护值(10.8V)时，场效应管A15-5截止开路，放电回路断开；直到蓄电池15-2电压重新上升到放电允许值(12.3V)时，场效应管A15-5导通，放电回路恢复正常；当蓄电池15-2电压升高，高于充电保护值(14.4V)时，场效应管B15-7导通短路，太阳能电池15-1输出被短路；充回路关闭，直到蓄电池15-2电压下降到充电允许值(13.6V)时，场效应管B15-7截止，充电回路恢复正常。
10)稳压电源单元16
为了降低监测主分机3的整体功耗，采用2组电源，一组为常供+5V电源，实现对中心控制单元6和看门狗单元11的长期供电；另一组为+5和+12V电源。监测主分机3定时采样工作启动后，该组电源实现对监测主分机3其他单元，如键盘显示单元7和无线数据传输单元17等的供电。电源采用太阳能加蓄电池的供电工作方式；由于太阳能电池的输出电压为12V，采用三端稳压芯片16-1将该12V电压转变为5V。
稳压电源单元16的结构，如图6所示，包括三端稳压芯片16-1，三端稳压芯片16-1引脚Vin分别与+12V电压、电容C1和电解电容器C3的正极相连接，三端稳压芯片16-1引脚Vout分别与电解电容器C4的正极、电容C2、发光二极管D1的正极和+5V电压相连接，三端稳压芯片16-1引脚GND分别与电容C1、电解电容器C3的负极、电解电容器C4的负极和电容C2相连接，发光二极管D1的负极与电阻R1串联，电阻R1还接GND。三端稳压芯片16-1采用7805。
+12V通过电容C1～C4滤波，再经过三端稳压芯片16-1稳压，得到5V电源。
本发明在线监测系统中监测副分机4的结构，如图7所示，包括主控单元4-2，主控单元4-2分别与副分机电源4-4、ZigBee模块4-3和多个温度传感器4-1相连接。
监测副分机4主要完成导线温度的采集和数据的无线传输，并与监测主分机3采用ZigBee通信，主控单元4-2采用基于ZigBee技术的无线射频芯片CC2430，集成于该芯片内部的MCU不仅控制温度传感器4-1，还控制芯片内部的射频电路。温度传感器4-1采用单总线数字芯片DS18B20，该芯片采用单总线(1-wire)技术，将地址、数据线和控制线合为一根双向串行传输得信号线，具有结构简单，便于总线扩展和维护等优点。Zigbee模块4-3用于短距离通信，Zigbee模块4-3有标准的串口通信协议；嵌入ZigBee协议模块本身所具有的自动动态组网功能、多种数据采集功能和控制中心对远端网络节点的控制功能，Zigbee模块4-3的休眠电流仅为1霢，且具有透明数据传输的功能。
现场监测副分机4一方面采用中断方式进行工作，采样时间一到就启动测点温度转换，转换完后通过Zigbee模块4-3发送至现场监测主分机3，现场监测副分机4的中断程序流程图，如图8所示，另一方现场监测副分机4采用循环进行告警查询(DS18B20的上限温度可设为70℃或其他值)，一旦发现温度超限则不受采样时间间隔的限制，通过Zigbee模块4-3发送至监测主分机3，监测主分机3通过中文短信发送给相关人员及时采取措施。
专家软件将监测主分机3发送的环境温度、湿度、风速、风向、日照强度和导线温度数据进行分类存储，并结合建立的载流量计算模型和安全隐形载流量计算模型计算输电线路中存在的隐性容量，在保证输电系统充分安全的前提下，提高输电导线的载流量。专家软件具有数据存储、打印、分析、系统设置、历史数据查询及对分机进行远程设置等功能，并能绘制任意时间段内输电导线的温度变化曲线图，总结该输电线路的载流量变化，同时，根据建立的弧垂分析公式，分析由于温度变化引起的导线弧垂变化，防止在提高输电导线载流量过程中出现安全距离问题。
图9所示是本在线监测系统建立的悬点不等高导线任意点弧垂的计算模型：导线悬挂点不等高时，设导线档距为l，比载为g，输电导线最代点的应力为σ0，P(x，y)是输电导线上的任意点。根据“悬链线”理论和图9所示中的几何关系，求得输电导线任意点P的弧垂为：
f P = g 2 σ 0 ( x A - x ) ( x B + x ) = g 2 σ 0 l a l b
式中，la和lb是悬点A和悬点B至导线任意一点P的水平距离。
本在线监测系统对输电导线的温度和输电导线周围环境的温度、湿度、风速、风向和日照强度等信息进行定时/实时采集，由监测中心利用该信息、导线的辐射/吸收系数结合摩尔载流量计算公式，计算出输电导线允许的载流量，并分析各输电线路客观存在的隐性容量，在不突破现行技术规程规定的条件下，提高输电线路的输送容量。
架空导线载流量的计算公式很多，现在常用公式的计算原理都是根据导线发热和散热的热平衡推导出来的。导线中没有电流通过时，其温度与周围介质温度相等；电流通过时，导线内部产生的热量，一部分使导线本身温度升高，另一部分散失到周围介质中，它们之间呈动态分配，直至导体发热过渡到稳态时，导体发热温度达到稳态温度。
本在线监测系统中采用下式计算导线的载流量：
I = 9.92 θ ( vD ) 0.485 + πs Dk e [ ( 273 + t c ) 4 - ( 273 + t 0 ) 4 ] - γ DS i β R d - - - ( 1 )
该公式适用于雷诺系数为100～3000，即在环境温度为40℃、风速0.5m/s、导线温度不超过120℃时，用于直径4.2～100mm输电导线载流量的计算。
式中，I为输电导线安全载流量，单位为A；θ为导线的温升，单位为℃，v表示风速，单位为m/s：D表示导线直径，单位为mm；S表示斯蒂芬-波尔茨曼常数，S＝5.67×10-8，单位为W.m-2.K-4；ke导线表面辐射系数，光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.9～0.95；t0表示环境温度，单位为℃；tc表示导线稳态温度，单位为℃；γ表示导线吸收系数，光亮新线为0.23～0.46，发黑旧线为0.9～0.95；Si表示日照强度，单位为W/m2；β和Pd为参数。
架空输电线路一般采用钢芯铝铰线和铝绞线。钢芯铝绞线和铝绞线在不同标准截面下的β和以Pd及导线20℃的直流电阻R20的取值分别如表1、表2所示。使用时需注意导线材质和结构应符合GB1179-1983标准，LGJF(防腐型)可按LGJ型相应截面选取参数值。
表2LGJ LGJF型钢芯铝铰线参数取值
  标准截面(mm2)   20℃的直流电阻(Ω/km)   β   Rd   标准截面(mm2)   20℃的直流电阻(Ω/km)   β   Rd
  10/2   2.706   0.9517   0.0151   210/35   0.1363   1.0084   -0.0008
  16/3   1.7790   0.9279   0.0216   210/50   0.1381   0.9978   0.0009
  25/4   1.1310   0.7757   0.0608   240/30   0.1181   0.8957   0.01912
  35/6   0.8230   0.2163   -0.3197   240/40   0.1209   0.9146   0.01564
  50/8   0.5946   0.8953   -0.0343   240/55   0.1198   0.9999   0.0005
  50/30   0.5692   0.3058   0.2544   300/15   0.0972   0.9341   0.0123
  70/10   0.4217   1.010   0.0153   300/20   0.0952   0.9082   0.0170
  70/40   0.4141   0.5220   0.1555   300/25   0.0943   0.8850   0.0212
  95/15   0.3058   1.0037   0.0001   300/40，50   0.0961   1.0108   -0.0011
  95/20，55   0.2992   0.3343   0.2403   300/70   0.0946   0.9973   0.0009
  120/7   0.2422   1.0016   0.0003   400/20   0.0710   0.8625   0.0253
  120/20   0.2496   1.0044   0.0002   400/25，35   0.0737   0.8042   0.0363
  120/25   0.2345   0.9491   0.0438   400/50   0.0723   0.7718   0.0434
  120/70   0.2364   0.1429   0.3928   400/65   0.0724   1.0081   -0.0003
  150/8   0.1989   0.9940   0.0016   400/95   0.0709   1.0229   -0.0023
  150/20   0.1980   1.0065   0.0006   500/35   0.0581   0.6995   0.0577
  150/25   0.1939   0.9501   0.00968   500/45   0.0591   0.6596   0.0668
  150/35   0.1962   1.0074   0.0007   500/65   0.0576   0.6728   0.0649
  185/10   0.1572   1.1184   0.0180   630/45   0.0463   0.4502   0.1235
  185/25   0.1542   0.9889   0.0024   630/55   0.0451   0.4093   0.1379
  185/30   0.1592   0.9749   0.0048   630/80   0.0455   0.1467   0.2989
  185/45   0.1564   0.9887   0.0024   800/55   0.0355   0.0823   0.3691
  210/10   0.1411   1.0267   -0.0038   800/70   0.0357   0.0450   0.4573
  210/25   0.1380   1.0077   -0.0007   800/100   0.0364   0.0107   0.6805
表2-3LG型铝绞线参数取值
  标准截面(mm2)   20℃的直流电阻(Ω/km)   β   Rd   标准截面(mm2)   20℃的直流电阻(Ω/km)   β   Rd
  16   1.8020   1.003   0   185   0.1574   1.003   0
  25   1.1266   1.003   0   210   0.1371   1.003   0
  35   0.8333   1.003   0   240   0.1205   1.01302   -1.4797
  50   0.5787   1.003   0   300   0.0969   1.02024   0.002246
  70   0.4018   1.003   0   400   0.0725   1.03629   -0.003885
  95   0.3009   1.003   0   500   0.0573   1.0580   -0.006
  120   0.2374   1.003   0   630   0.0458   1.0906   -0.009024
  150   0.1943   1.003   0   800   0.0359   1.1462   -0.01382
本发明在线监测系统的工作流程：
监测主分机3定时/实时完成环境温度、湿度、风速、日照强度等信息采集后，通过Zigbee模块4-3主动呼叫监测副分机4，监测副分机4中的稳定传感器4-1对输电导线温度进行采样(最多可采集8点导线温度)，并通过Zigbee模块4-3将采样数据发送给监测主分机3，监测主分机3将自身采集的环境温度、湿度、风速和日照强度等信息与接收到的输电导线的温度采样数据集中打包为GSM SMS，一方面通过无线数据传输单元17发送至地市副监控中心2，地市局监控中心2通过软件，利用接收到的数据信息、导线的辐射/吸收系数结合摩尔截流量计算公式计算出输电导线允许的载流量，另一方面将此有效数据存于不易丢失的大容量闪存中。地市局监控中心2的主机可通过GSM远程设计监测分机运行参数(如采样时间间隔、分机系统时间以及实时数据请求等)。各地市局监控中心2与省局监控中心1采用LAN方式组网，省局监控中心1可直接调用各地市局监控中心2各线路当前的导线温度以及相应的环境条件等数据，分析各线路客观存在的隐性容量，在不突破现行技术规程规定的条件下，提高输电线路的输送容量。
本发明在线监测系统对输电导线的温度和输电导线周围环境的温度、湿度、风速、风向和日照强度等信息进行定时/实时采集，计算出输电导线允许的载流量，并分析各输电线路客观存在的隐性容量，在不突破现行技术规程规定的条件下，提高输电线路的输送容量。

Claims (5)

1.输电线路动态增容在线监测系统，其特征在于，包括省局监控中心（1），省局监控中心（1）通过LAN总线分别与多个地市局监控中心（2）相连接，每个地市局监控中心（2）通过GSM SMS分别与多个监测主分机（3）相连接，每个监测主分机（3）通过无线电分别与多个监测副分机（4）相连接；
所述监测主分机（3）的结构包括：中心控制单元（6）分别与传感器监测单元（5）、键盘显示单元（7）、数据存储单元（8）、时钟单元（9）、扩展接口单元（10）、看门狗单元（11）、通道控制单元（12）、A/D转换单元（13）、串口电平转换单元（14）、充放电单元（15）、稳压电源单元（16）和无线数据传输单元（17）相连接，所述的传感器监测单元（5）包括温湿度传感器（5-1）、风速传感器（5-2）、风向传感器（5-3）和日照传感器（5-4），温湿度传感器（5-1）、风速传感器（5-2）、风向传感器（5-3）和日照传感器（5-4）分别与中心控制单元（6）相连接；
所述充放电单元（15）的结构包括：太阳能电池（15-1）的正极分别与二极管D10的正极和场效应管B（15-7）的源极相连接，场效应管B（15-7）的栅极分别与电阻R4的一端、放大器C（15-6）的输出端和电阻R11的一端相连接，电阻R4的另一端与场效应管B（15-7）的漏极相连接，电阻R11的另一端分别与放大器C（15-6）的正向输入端和电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端分别与电阻R3和电阻R7的一端相连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、放大器A（15-3）的引脚U12、电阻R1的一端、二极管D10的负极和开关S2相连接，开关S2与蓄电池（15-2）的正极相连接，蓄电池（15-2）的负极分别与太阳能电池（15-1）的负极、稳压二极管D11的正极、放大器A（15-3）的引脚GND、电阻R2的另一端、电阻R7的另一端、电阻R5的一端和场效应管A（15-5）的源极相连接，稳压二极管D11的负极分别与电阻R1的另一端和放大器A（15-3）的正向输入端相连接，放大器A（15-3）的输出端分别与放大器A（15-3）的反向输入端、电阻R8的一端和电阻R6的一端相连接，电阻R8的另一端与放大器C（15-6）的反向输入端相连接，电阻R6的另一端分别与放大器B（15-4）的正向输入端和电阻R10的一端相连接，放大器B（15-4）的反向输入端与电阻R5的另一端相连接，放大器B（15-4）的输出端分别与电阻R10的另一端、电阻R12的一端和场效应管A（15-5）的栅极相连接，电阻R12的另一端与场效应管A（15-5）的源极相连接，场效应管A（15-5）的漏极接+12V电压；
所述稳压电源单元（16）的结构包括：三端稳压芯片（16-1）引脚Vin分别与+12V电压、电容C1和电解电容器C3的正极相连接，三端稳压芯片（16-1）引脚Vout分别与电解电容器C4的正极、电容C2、发光二极管D1的正极和+5V电压相连接，三端稳压芯片（16-1）引脚GND分别与电容C1、电解电容器C3的负极、电解电容器C4的负极和电容C2相连接，发光二极管D1的负极与电阻R1串联，电阻R1还接GND。
2.按照权利要求1所述的在线监测系统，其特征在于，所述的中心控制单元（6）采用微处理器AT89C51。
3.按照权利要求1所述的在线监测系统，其特征在于，所述监测副分机（4）的结构包括：主控单元（4-2）分别与副分机电源（4-4）、ZigBee模块（4-3）和多个温度传感器（4-1）相连接。
4.按照权利要求3所述的在线监测系统，其特征在于，所述的主控单元（4-2）采用基于ZigBee技术的无线射频芯片CC2430。
5.按照权利要求3所述的在线监测系统，其特征在于，所述的温度传感器（4-1）采用数字芯片DS18B20。
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