CN104266683A - 一种超高压输电线路的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超高压输电线路的监测装置，该监测装置主要包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元以及覆冰参数检测单元以及电源单元。采用本发明的结构，能够及时准确的获取各段线路的当前情况，通过无线通信与远程控制中心进行信息的交互，使控制中心人员能够及时了解情况，并采用了常规与应急供电两种供电方式，使得能够在发生事故时，仍然能够给出故障点与故障问题，能够及时寻找到故障点，同时本发明的电源装置也能够抵抗一定的过压与雷击。

Description

一种超高压输电线路的监测装置

技术领域

本发明涉及超高压供配电领域，具体的说是一种超高压输电线路的监测装置。

背景技术

输电线路途经各种各样不同地域、不同污染、不同冷暖气流影响的环境，不停地受到它们的影响或侵害。许多电气参数受到的影响、多种运行性能受潜移默化的影响，靠人工巡视观察是发现不了的，且架空线路较高，很多问题无法发现，当发现问题后，事故点也很难确定，因此需要一种系统且全面的监测装置来监测超高压输电的情况，以便管理人员能够及时地发现并解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种超高压输电线路的监测装置，该监测装置主要包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元以及覆冰参数检测单元以及电源单元。

为了能够真实准确的获取线绝缘子泄漏电流信号，电流传感器的设计至关重要，对于泄漏电流传感器，要求其具有较高的精确度，有良好的抗电磁干扰能力和长时间的稳定性和线性度。由于超高压输电线路污秽绝缘子泄漏电流变化范围很大(几微安-几百安)，因此，还要求传感器有较大的动态范围。同时由于绝缘子局部放电脉冲信号包含的频谱很宽，因此要求传感器具有较宽的频带，良好的瞬态响应和线性度，因此选用超微晶合金作为电流传感器的铁芯材料。

由于超高压输电线路一般分布野外，其工作稳定性受周围气候环境的影响较大，及时了解线路周围环境气候信息，对线路的维护和检修有着重要意义；气象检测包括温度、湿度、风力、风速，传统的气象检测不能实时反映线路的气象信息，并且无法确定每段线路的具体气象状况，无法准确地完成对灾难天气预警以及小气候环境对线路的影响，无法完成线路的主动维护，增大了安全隐患。

通常架空线路具有高于普通建筑的高度，且雷电和闪络具有不可预知性、不确定性，当线路遭到雷击或发生闪络会造成供电线路故障甚至供电中断，传统方式要快速、准确地查找，判定并清除故障，采用的输电线路故障测距方法主要有三类：故障录波分析法、阻抗法和行波法，三种方法的误差较大，均在10千米以上，往往需要花费大量人力、物力；现在输电线路虽然加强了防雷保护，但其依然不能完全避免雷击输电线路导致供电中断，即使未导致供电中断，当雷击在架空地线上时，架空地线也可能受到重大伤害，一旦工人在巡检过程不能及时发现，会产生严重的安全隐患。

输电线路覆冰参数检测，冰雪作为一种特殊的气象条件，曾给世界各地许多架空线路的安全运 行造成严重影响；覆冰引起的导线舞动还可能导致相间闪络、金具损坏、跳闸停电、倒杆(塔)、导线折断等严重事故；我国很多地区都具备发生导线舞动的条件，并发生过多次舞动事故，对输电线路的安全运行构成严重威胁。

具体来说，绝缘子泄漏电流检测单元采用电流传感器进行检测，将电流传感器检测到的参数送入控制器中进行处理，超过限值则发送报警信号。

雷击监测单元包括罗氏线圈电流传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口。 雷击监测单元通过传感器检测流经线路电流的大小，如电流超过设定的电流上限， 立即发出报警信息，控制器通过信号处理得到检测电流大小和方向，判断雷击和闪络的类型，向中心控制器输出检测到的数据信息。

环境检测单元包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口。其中，环境检测单元中通过四个传感器采集环境的气象参数，并将参数送到控制器中处理，然后通过数据接口向上位机输出气象参数数据，如果采集数据超过设定限制参数，立即向上位机报警，否则继续监控。 

其中，具有风力检测功能的风力发电机包括风叶、风标、发电机、风力检测单元和电量采集单元，其中风力检测单元由角度传感器、电流传感器、信号放大和处理部分、信号输出部分组成，电量采集部分由整流、滤波、变压、直流调制、蓄电池组成；角度传感器通过检测风标转动的角度从而检测风力的方向；电流传感器是检测风叶转动带动发电机转轴转动所发电量的大小，从而间接计算出风速的大小；采集部分是发电机电量采集部分，将产生的电量经过整理存储在蓄电池中，供整个系统供电。

其中，输电线路覆冰参数检测单元包括倾角传感器、拉力传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口；其中倾角传感器是安装在输电线路绝缘子上测绝缘子串与垂直方向的夹角的，拉力传感器是测量绝缘子串作用在输电塔上拉力大小。输电线路覆冰参数检测单元经过采样时间n秒采集一次倾角和拉力数据，n为大于等于1的整数，并将采集的数据处理后通过数据接口传给上位机，上位机再通过无线收发单元将数据传给监控中心，监控中心控制器将采集的拉力和倾角数据结合杆塔的气象参数，综合分析计算得出杆塔的覆冰重量和厚度，如果覆冰的重量或厚度超限立即报警。 

电源模块由两部分提供电力，一个为自供电电路，另一个为由风力发电机存储在蓄电池的电力，其中自供电电路为正常使用的电源，当线路检修或故障时，采用存储在蓄电池中的电力进行应急输出。

自供电电路由电流互感器感应出的交流电压先经过全桥整流转换，得到具有一定变化范围的直流电压，再经过电源变换电路将其转变成一个稳定的5V直流电压，供高压监测设备使用，而为了防止突增的母线电流和由于开关切换和自然界雷击所引起的高能量瞬变干扰，设置了泄放电路和瞬态抑制二极管TVS，当整流电压超过一定大小以后，控制双向可控硅导通泄流，并加入LC滤波电路进行滤波。

电池存储电路输入端通过滤波、整流、电压变换电路连接风力发电机，输出端通过带有常闭触点的继电器连接监控电路，继电器的线圈接在自供电电路中，当自供电电路有电时，常闭触点打开，电池不输出，当自供电电路断电时，常闭触点闭合，由电池进行应急供电。

采用本发明的结构，能够及时准确的获取各段线路的当前情况，通过无线通信与远程控制中心进行信息的交互，使控制中心人员能够及时了解情况，并采用了常规与应急供电两种供电方式，使得能够在发生事故时，仍然能够给出故障点与故障问题，能够及时寻找到故障点。

附图说明

图1是本发明的监测装置的组成部分。

图2是本发明的电源模块的构造。

具体实施方式

绝缘子泄漏电流检测单元采用电流传感器进行检测，将电流传感器检测到的参数送入控制器中进行处理，超过限值则发送报警信号。

雷击监测单元包括罗氏线圈电流传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口。 雷击监测单元通过传感器检测流经线路电流的大小，如电流超过设定的电流上限， 立即发出报警信息，控制器通过信号处理得到检测电流大小和方向，判断雷击和闪络的类型，向中心控制器输出检测到的数据信息。

环境检测单元包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口。其中，环境检测单元中通过四个传感器采集环境的气象参数，并将参数送到控制器中处理，然后通过数据接口向上位机输出气象参数数据，如果采集数据超过设定限制参数，立即向上位机报警，否则继续监控。 

其中，具有风力检测功能的风力发电机包括风叶、风标、发电机、风力检测单元和电量采集单元，其中风力检测单元由角度传感器、电流传感器、信号放大和处理部分、信号输出部分组成，电量采集部分由整流、滤波、变压、直流调制、蓄电池组成；角度传感器通过检测风标转动的角度从而检测风力的方向；电流传感器是检测风叶转动带动发电机转轴转动所发电量的大小，从而间接计算出风速的大小；采集部分是发电机电量采集部分，将产生的电量经过整理存储在蓄电池中，供整个系统供电。

其中，输电线路覆冰参数检测单元包括倾角传感器、拉力传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口；其中倾角传感器是安装在输电线路绝缘子上测绝缘子串与垂直方向的夹角的，拉力传感器是测量绝缘子串作用在输电塔上拉力大小。输电线路覆冰参数检测单元经过采样时间n秒采集一次倾角和拉力数据，n为大于等于1的整数，并将采集的数据处理后通过数据接口传给上位机，上位机再通过无线收发单元将数据传给监控中心，监控中心控制器将采集的拉力和倾角数据结合杆塔的气象参数，综合分析计算得出杆塔的覆冰重量和厚度，如果覆冰的重量或厚度超限立即报警。 

电源模块由两部分提供电力，一个为自供电电路，另一个为由风力发电机存储在蓄电池的电力，其中自供电电路为正常使用的电源，当线路检修或故障时，采用存储在蓄电池中的电力进行应急输出。

自供电电路由电流互感器感应出的交流电压先经过全桥整流转换，得到具有一定变化范围的直流电压，再经过电源变换电路将其转变成一个稳定的5V直流电压，供高压监测设备使用，而为了防止突增的母线电流和由于开关切换和自然界雷击所引起的高能量瞬变干扰，设置了泄放电路和瞬态抑制二极管TVS，当整流电压超过一定大小以后，控制双向可控硅导通泄流，并加入LC滤波电路进行滤波。

电池存储电路输入端通过滤波、整流、电压变换电路连接风力发电机，输出端通过带有常闭触点的继电器连接监控电路，继电器的线圈接在自供电电路中，当自供电电路有电时，常闭触点打开，电池不输出，当自供电电路断电时，常闭触点闭合，由电池进行应急供电。

采用本发明的结构，能够及时准确的获取各段线路的当前情况，通过无线通信与远程控制中心进行信息的交互，使控制中心人员能够及时了解情况，并采用了常规与应急供电两种供电方式，使得能够在发生事故时，仍然能够给出故障点与故障问题，能够及时寻找到故障点，同时本发明的电源装置也能够抵抗一定的过压与雷击。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种超高压输电线路的监测装置，其特征在于：该监测装置主要包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元、覆冰参数检测单元以及电源单元。

2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述绝缘子泄漏电流检测单元采用泄漏电流传感器进行检测，将电流传感器检测到的参数送入控制器中进行处理，超过限值则发送报警信号；所述雷击监测单元包括罗氏线圈电流传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口；所述雷击监测单元通过罗氏线圈电流传感器检测流经线路电流的大小，如电流超过设定的电流上限， 立即发出报警信息，控制器通过信号处理得到检测的电流大小和方向，判断雷击和闪络的类型，向中心控制器输出检测到的数据信息；所述环境监测单元包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口，其中，环境监测单元中通过四个传感器采集环境的气象参数，并将参数送到控制器中处理，然后通过数据接口向上位机输出气象参数数据，如果采集数据超过设定限制参数，立即向上位机报警，否则继续监控；其中，具有风力检测功能的风力发电机包括风叶、风标、发电机、风力检测单元和电量采集单元，其中风力检测单元由角度传感器、电流传感器、信号放大和处理部分、信号输出部分组成，电量采集部分由整流、滤波、变压、直流调制、蓄电池组成；角度传感器通过检测风标转动的角度从而检测风力的方向；电流传感器是检测风叶转动带动发电机转轴转动所发电量的大小，从而间接计算出风速的大小；采集部分是发电机电量采集部分，将产生的电量经过整理存储在蓄电池中，供整个系统供电；覆冰参数检测单元包括倾角传感器、拉力传感器、信号放大和处理部分、A/D转换部分、控制器和数据接口；其中倾角传感器是安装在输电线路绝缘子上测绝缘子串与垂直方向的夹角的，拉力传感器是测量绝缘子串作用在输电塔上拉力大小，输电线路覆冰参数检测单元经过采样时间n秒采集一次倾角和拉力数据，n为大于等于1的整数，并将采集的数据处理后通过数据接口传给上位机，上位机再通过无线收发单元将数据传给监控中心，监控中心控制器将采集的拉力和倾角数据结合杆塔的气象参数，综合分析计算得出杆塔的覆冰重量和厚度，如果覆冰的重量或厚度超限立即报警。

3.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述电源单元由自供电电路与电池储能电路构成，自供电电路由取电电流互感器感应出的交流电压先经过全桥整流转换，再经过电源变换电路将其转变成一个稳定的5V直流电压，设置了泄放电路和瞬态抑制二极管TVS，当整流电压超过阈值以后，控制双向可控硅导通泄流，并加入LC滤波电路进行滤波，电池存储电路输入端通过滤波、整流、电压变换电路连接风力发电机，输出端通过带有常闭触点的继电器连接监控电路，继电器的线圈接在自供电电路中，当自供电电路有电时，常闭触点打开，电池不输出，当自供电电路断电时，常闭触点闭合，由电池进行应急供电。