CN103439023A - 用于架空输电线路的在线测温装置及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于架空输电线路在线测温的测温装置，包括架空导线和监测装置，所述监测装置包括外壳、测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置、电路板和支撑脚架。本发明还公开了一种应用于权利要求1所述的用于架空输电线路在线测温装置的测温方法，包括以下步骤：步骤1、开启测温装置的左半环和右半环；步骤2、当架空导线穿过测温装置的轴心后，用旋转工具旋动开启与闭合结构，闭合测温装置的左半环和右半环，使橡胶圈固定在架空导线上；锁紧测温装置的同时，测温传感器通过弹簧装置的弹力贴于架空导线的外表面上；步骤3、所述测温传感器所测得的温度数据通过通信装置，以无线通信方式发送给数据接收站。具有测温结果准确等优点。

Description

用于架空输电线路的在线测温装置及其测温方法

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路技术，特别涉及一种用于架空输电线路的在线测温装置及其测温方法。

背景技术

在电力领域，高压架空导线的最高允许运行温度是影响架空线路输电能力的重要因素。我国现行技术规程规定高压架空导线（钢芯铝绞线）的最高允许运行温度是70℃，而导线实际长期运行所能允许的温度要高于70℃。目前提高压架空输电线路输电能力的方法主要有两种：静态提温增容技术和动态增容技术。其中静态增容技术是突破现行技术规程的规定，提高导线的最高允许运行温度。动态增容技术则是在不突破现行技术规程规定前提下，在输电线路上安装在线监测装置，对导线状态和环境气象条件等因素进行实时监测，从而计算出任意时刻导线允许的最大载流量，充分利用线路客观存在的隐性容量，提高输电线路的输送容量。

在电力领域，针对提高现有输电线路输电能力的技术研究主要集中在动态增容方面。目前，国内外各研究机构在架空导线动态增容技术方面的研究成果主要提出了一些动态增容模型，包括基于气候模型、温度模型、张力模型以及热路模型等。以上这些模型技术若要在实际运行线路中得到应用的提前条件是，需要在线测温设备。因此，在线测温设备对于动态增容技术来说是必不可少的。然而，由于高压输电线路周围空间上存在比较强的电磁场，以及受周围环境因素变化的影响，这就可能影响在线监测的准确性，可靠性和稳定性。

目前市场上使用的在线测温设备将相关测量仪器置于一个球形的装置中，将球形装置装夹在导线上，使导线穿过球心；在装置内部，测温探头与导线接触进行测温。利用金属材质的球形装置对外部电磁场进行屏蔽。此种装置的缺点在于，测温部分处于封闭的装置内部，散热条件与外部线路真实的散热条件存在较大差异，所测温度数据不能反映线路的真实情况。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于架空输电线路的在线测温装置,该测温装置结构简单。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现用于架空输电线路的在线测温装置的测温方法,该测温方法能够让在线测温装置在强电磁场下准确测量导线的真实温度。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：用于架空输电线路在线测温的测温装置，包括架空导线和监测装置，所述监测装置包括外壳、测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置、电路板和支撑脚架，所述外壳为空心环，所述空心环的横截面为圆角矩形，所述测温传感器的一端、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板均固定于空心环的腔体内，所述外壳与支撑脚架一体连接，所述测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板由导线依次连接，所述空心环用于屏蔽监测装置内部的电磁场，所述测温装置的另一端穿过空心环的内环的环壁贴于架空导线的外表面。

还包括橡胶圈，所述橡胶圈镶嵌于支撑脚架和架空导线之间，所述橡胶圈用于将测温装置紧固在架空导线上，所述架空导线被包夹于橡胶圈中，所述橡胶圈嵌套在支撑脚架上；所述支撑架脚有3个，撑脚架两两之间的截面夹角为120度，以形成环状结构轴心周围内部与装置外部的空气对流。

所述测温传感器为热电阻温度传感器，所述热电阻温度传感器具有测温探头，所述测温探头通过弹性装置紧贴于架空导线的外表面，所述架空导线为电线。

所述弹性装置为弹簧，所述测温传感器所测量的温度为架空导线的表面温度，所述外壳和支撑脚架的材料为铝合金。

把所述空心环分成第一部分、第二部分、第三部分和第四部分这四个部分，所述第一部分和第三部分通过螺钉和定位销连成一体，形成左半环；所述第二部分和第四部分通过螺钉和定位销连成一体，形成右半环；所述左半环和右半环通过开启与闭合结构转动连接，所述开启与闭合结构为蜗轮蜗杆结构，所述开启与闭合结与外壳之间具有连接件。

所述开启与闭合结构用于左半环与右半环的开启和闭合，所述开启与闭合结构通过旋转工具旋动，所述旋转工具为正六角金属螺杆。

本在线测温装置的空心环的环中心部分除用于使该装置夹紧于导线上的支撑脚架外，没有任何遮挡物，以方便监测装置外部空气和内部空气的流通；架空导线除了与支撑脚架以及测温装置有接触外，其余部分均暴露在流通空气中，模拟架空导线的真实工作情况，以保证所测导线温度准确反映架空线路的真实温度情况。

测温传感器的测温探头通过弹簧装置与导线表面紧密接触。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：应用于所述的用于架空输电线路在线测温装置的测温方法，包括以下步骤：

步骤1、用所述旋转工具旋动开启与闭合结构，开启测温装置的左半环和右半环；

步骤2、当架空导线穿过空心环的轴心后，用旋转工具旋动开启与闭合结构，闭合测温装置的左半环和右半环，使橡胶圈固定在架空导线上；以保证测温装置的密封性；锁紧测温装置的同时，测温传感器通过弹簧装置的弹性作用贴于架空导线的外表面上；以保证测温的可靠性。

步骤3、所述测温传感器所测得的温度数据通过通信装置，以无线通信方式发送给数据接收站，从而实现对架空导线温度准确和可靠的在线监测。

本测温方法中，在线测温装置紧夹在架空导线上，而测温装置由于设计成中心部分是支撑脚架的结构，使得测温装置所测架空导线部分的空气对流情况与装置外部周围导线的空气对流情况相一致，即反映了架空导线真实的环境条件，从而保证了测温结果的准确性；本发明的在线测温装置紧夹在架空导线上，由于导线通过导电橡胶与测温装置相连，整个装置与导线处于等电位状态，此时装置整体在外表面上各点电势相同，装置体表面任意两点的电势差为零，整个装置形成一个等势体，使装置内部电场处处为零，即形成内部无电场空间；而穿过装置的磁通绝大部分从取能铁芯穿过，屏蔽了内部空间的磁场，从而起到电磁屏蔽的作用；测温传感器的测温探头利用弹簧装置的弹力与导线表面紧密接触，保证能够测得导线温度数据。处于测温装置内部的架空导线除了两端被装置的支撑脚架包夹紧固连接外，其余部分都暴露与空气中，而测温装置的三个支撑脚架结构保证了空气的流通，即使得处于测温装置内部架空导线与外部的架空导线的空气对流情况一致，从而确保测温装置内部测温传感器所测架空导线的温度更接近于导线的真实表面温度，即使得所测导线表面温度更加准确。

本发明的工作原理：架空导线输送的高压交流电会在周围空间形成强电磁场，在线监测技术中通常包含供电电源模块、测温模块和通信模块等电子元件，这些电子元件暴露在强电磁场下工作，会影响其正常工作性能，甚至出现严重错误结果。本发明的在线测温装置是一个环状的外形设备，形成整体的环状结构在电磁场下是一个等势体，设备外表面各处电势相等，从而使得内部空间没有电场的存在，即屏蔽了外部电场；而穿过设备内部的磁通基本集中于设备内部供电模块中用于取能的铁芯中，使得设备内部磁场变得很小，这样各仪器设备就能够不受强电磁场干扰而正常工作。在线测温装置紧夹于架空导线上，由于导线通过导电橡胶与测温装置相连，整个空心环与导线处于等电位状态，此时装置整体在外表面上各点电势相同，装置体表面任意两点的电势差为零，整个装置形成一个等势体，使装置内部电场出处为零，即形成内部无电场空间；而穿过装置的磁通绝大部分从取能铁芯穿过，屏蔽了内部空间的磁场，从而起到电磁屏蔽的作用；测温探头通过弹簧装置的弹性作用与导线表面紧密接触，保证能够测得导线温度数据。处于测温装置内部的架空导线除了两端被装置的支撑脚架包夹紧固连接外，其余部分都暴露与空气中，而测温装置的三个支撑脚架结构保证了空气的流通，即使得处于测温装置内部架空导线与外部的架空导线的空气对流情况一致，从而确保测温装置内部测温传感器所测架空导线的温度更接近于导线的真实表面温度，即使得所测导线表面温度更加准确。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）电磁屏蔽效果良好同时，本发明的测温装置的外壳为空心环，对于屏蔽掉在线测温装置外部的强电磁场干扰有着显著效果。

（2）测量结果准确可靠；在强电磁场下，由于空心环的环状结构能够有效的屏蔽掉在线测温装置外部的电磁场对测温装置内部测温电路的电磁干扰，使得空心环内部的元件能够正常工作而空心环外部电磁场的影响，从而使本发明的在线测温装置能够准确地测量高压架空导线的真实表面温度，使在线测温装置所测得的数据能够准确反映线路的真实情况。

（3）结构简单，安全可靠；本发明提出一种用于架空线在线监测的测温装置，空心环的外形结构简单；装置表面光滑无棱角等突出状，装夹在架空导线上，不会引起放电或雷击等不良后果，安全可靠性高。

（4）散热效果好，性能稳定可靠；本发明的测温装置，材料为铝合金，质轻，同时散热性能好，能保证内部元件工作环境温度不会过高，使本在线测温装置的性能稳定可靠。

附图说明

图1是球状在线测温设备外形示意图，图中：1表示球状在线测温设备，2表示架空输电线路上的导线。

图2是环状在线测温装置外壳结构的截面图示意图。

图3是环状在线测温装置外壳底部开闭结构的示意图。

图4是环状在线测温装置外壳结构的剖面图示意图。

图5是环状在线测温装置外壳四分之一结构的三维立体示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，现有技术中的在线测温设备将测量仪器置于一个球状在线测温设备1中，将球状在线测温设备1夹在导线2上，使导线2穿过球状在线测温设备1的球心；在球状在线测温设备1内部，测温探头与导线2接触进行测温。利用金属材质的球状在线测温设备1对外部电磁场进行屏蔽；此种装置的缺点在于，测温部分处于封闭的装置内部，散热条件与外部线路真实的散热条件存在较大差异，所测温度数据不能反映线路的真实情况。为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用了一种环状的在线测温设备，具体的实现方案如下：

用于架空输电线路在线测温的测温装置，包括架空导线和监测装置，所述监测装置包括外壳、测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置、电路板和支撑脚架，所述外壳为空心环，所述空心环的横截面为圆角矩形，所述测温装置的一端、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板均固定于空心环的腔体内，所述外壳与支撑脚架一体连接，所述测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板由导线依次连接，所述空心环用于屏蔽监测装置内部的电磁场，所述测温传感器的另一端穿过空心环的内环的环壁贴于架空导线的外表面。

还包括橡胶圈，所述橡胶圈镶嵌于支撑脚架和架空导线之间，所述橡胶圈用于将测温装置紧固在架空导线上，所述架空导线被包夹于橡胶圈中，所述橡胶圈嵌套在支撑脚架上；所述支撑架脚有3个，撑脚架两两之间的截面夹角为120度，以形成环状结构轴心周围内部与装置外部的空气对流。

所述测温传感器为热电阻温度传感器，所述热电阻温度传感器具有测温探头，所述测温探头通过弹性装置紧贴于架空导线的外表面，所述架空导线为电线。

所述弹性装置为弹簧，所述测温传感器所测量的温度为架空导线的表面温度，所述外壳和支撑脚架的材料为铝合金。

如图3所示，把所述空心环分成第一部分A、第二部分B、第三部分C和第四部分D这四个部分，所述第一部分A和第三部分C通过螺钉和定位销连成一体，形成左半环；所述第二部分B和第四部分C通过螺钉和定位销连成一体，形成右半环；所述左半环和右半环通过开启与闭合结构h转动连接，所述开启与闭合结构h为蜗轮蜗杆结构。所述开启与闭合结构h用于左半环与右半环的开启和闭合，所述开启与闭合结构通过旋转工具旋动，使架空导线能够穿过空心环，以方便在线测温装置紧夹于架空导线上，同时保证空心环闭合后的密封性。

所述旋转工具为正六角金属螺杆。

如图2所示，a为在线监测装置的外壳；b为测温探头；c为与外界相连通的空气层；d为支撑脚架，三个支撑脚架两两之间的夹角为120°角；e为架空导线；f为橡胶圈，g表示在线测温装置的顶部；h为在线测温装置底部的开启与闭合结构，利用六角螺杆实现在装置顶部的开启和闭合；如图3所示，j表示开启与闭合结构h与外壳a之间的连接件，空心环由A、B、C和D这四个部分组成；如图4和图5所示，①为空心环体腔体内部的圆角矩形凹槽，所述圆角矩形凹槽用于放置取能铁芯、测温传感器、电源装置、通信装置和电路板，②表示空心环的外壁，所述空心环外壁的材料为铝合金。

如图5所示，为在线测温设备的外壳的四分之一结构的三维立体示意图，在线测温设备的外壳的第一部分A、第二部分B、第三部分C和第四部分D这四个部分的结构完全相同。

架空导线从环状体的轴心位置穿过，测温装置的测温探头穿过环状体的外壁，与导线的表面紧密接触，实现对架空导线表面温度的实时监测；如图4所示，除了套在支撑脚架上的橡胶圈和测温探头与穿过在线测温装置的架空导线紧密接触之外，架空导线的其余部分均暴露在流通空气中，使在线测温装置所测量的架空导线的温度接近于线路的真实温度。

在线测温装置采用在线取能的方式，为本在线测温装置提供电源，由取能铁芯将导线周围电磁场转变为电能——该过程中取能铁芯相当于变压器，经过电源装置的电路板为测温及通信装置提供稳定的供电电源；测温仪器测得的数据，通过通信装置发射出去，由监控中心接收数据后进行后台数据处理，这样就完成了对导线温度的实时监测。

由于支撑脚架为金属材质，如果与导线直接接触会对导线造成磨损，所以支撑脚架中间套着橡胶圈，导线穿过橡胶圈中心，使得装置能够夹紧在导线上，橡胶圈同时起到导线与装置之间的紧固作用。这样，由本发明提供的方法所测得的导线温度能够更真实的反映线路的真实情况，同时空心环的环状外壳对测温装置及其他相关仪器设备具有良好的电磁屏蔽作用。架空导线输送的高压交流电会在周围空间形成强电磁场，在线监测技术中通常包含供电电源模块、测温模块和通信模块等电子元件，这些电子元件暴露在强电磁场下工作，会影响其正常工作性能，甚至出现严重错误结果。本发明的在线测温装置是一个空心环的外壳，形成整体的环状结构在电磁场下是一个等势体，空心环外表面各处电势相等，设备表面任意两点之间电势差为零，从而使得空心环的内部空间没有电场的存在，即屏蔽了外部电场；而穿过设备内部的磁力线基本集中于设备内部供电模块中用于取能的铁芯中，因此，设备内部磁场变得很小，使得本在线测温装置中的各个电子仪器就能够不受强电磁场干扰而正常工作。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于架空输电线路在线测温的测温装置，包括架空导线和监测装置，其特征在于，所述监测装置包括外壳、测温传感器、电源装置、取能铁芯、通信装置、电路板和支撑脚架，所述外壳为空心环，所述空心环的横截面为圆角矩形，所述测温装置的一端、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板均固定于空心环的腔体内，所述外壳与支撑脚架一体连接，所述测温传感器的一端、电源装置、取能铁芯、通信装置和电路板由导线依次连接，所述测温传感器的另一端穿过空心环的内环的环壁贴于架空导线的外表面。

2.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，还包括橡胶圈，所述橡胶圈镶嵌于支撑脚架和架空导线之间；所述支撑架脚有3个，所述支撑脚架两两之间的截面夹角为120度；取能铁芯用于将架空导线周围的电磁场转变为电能，转变的所述电能用于给测温装置供电。

3.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，所述测温传感器为热电阻温度传感器，所述热电阻温度传感器具有测温探头，所述测温探头通过弹性装置贴于架空导线的外表面，所述架空导线为电线。

4.根据权利要求3所述的测温装置，其特征在于，所述弹性装置为弹簧，所述测温传感器所测量的温度为架空导线的表面温度，所述外壳和支撑脚架的材料为铝合金。

5.根据权利要求1所述的测温装置，其特征在于，把所述空心环分成第一部分、第二部分、第三部分和第四部分，所述第一部分和第三部分通过螺钉和定位销连成一体，形成左半环；所述第二部分和第四部分通过螺钉和定位销连成一体，形成右半环；所述左半环和右半环通过开启与闭合结构转动连接，所述开启与闭合结构为蜗轮蜗杆结构，所述开启与闭合结与外壳之间具有连接件。

6.根据权利要求5所述的测温装置，其特征在于，所述开启与闭合结构用于左半环与右半环的开启和闭合，所述开启与闭合结构通过旋转工具旋动，所述旋转工具为正六角金属螺杆。

7.应用于权利要求1所述的用于架空输电线路在线测温装置的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、用所述旋转工具旋动开启与闭合结构，开启测温装置的左半环和右半环；

步骤2、当架空导线穿过空心环的轴心后，用旋转工具旋动开启与闭合结构，闭合测温装置的左半环和右半环，使橡胶圈固定在架空导线上；锁紧测温装置的同时，测温装置力弹簧装置的弹力贴于架空导线的外表面上；

步骤3、所述测温传感器所测得的温度数据通过通信装置，以无线通信方式发送给数据接收站。

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