CN105651237B - 供电线路风偏报警平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供电线路风偏报警平台，包括风速传感器、FLASH存储芯片、风偏角确定设备和机器人主体，风速传感器设置在供电线路上，用于检测供电线路的实时风速，FLASH存储芯片用于存储与供电线路实时风偏角相关的预设参数，风偏角确定设备用于计算供电线路的实时风偏角，机器人主体架设在供电线路上，FLASH存储芯片和风偏角确定设备都位于机器人主体上，机器人主体用于对供电线路进行巡视。通过本发明，能够以巡检机器人为检测主体，对供电线路的风偏角进行准确的实时预警，为供电网络的安全运营提供保障。

Description

供电线路风偏报警平台

本发明是申请号为2015109624382、申请日为2015年12月17日、发明名称为“供电线路风偏报警平台”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电网管理领域，尤其涉及一种供电线路风偏报警平台。

背景技术

风偏，英文名称为wind deflection，指的是架空供电线路受风力的作用偏离其垂直位置的现象，一般以风偏角衡量供电线路的风偏程度。如果供电线路的风偏角过大，超过安全范围，则可能导致供电线路断开或拉拽供电线路附近铁塔倒下，引起供电事故。

由此可见，供电线路的风偏检测至关重要。现有技术中，供电管理部门对供电线路风偏的检测还停留在人工检测手段，即安排专门的人手到现场进行肉眼观测，由于这种检测手段过于依赖现场人员的经验，效率低下，准确度不高，同时，这种检测手段数据传输不实时，也无法做到全时段全程检测。

因此，需要一种新的供电线路风偏检测报警方案，在现场采用多个环境参数检测设备综合判断出供电线路的具体实时风偏值，更为关键的是，优化现有的机器人的结构，使其能够适应复杂的供电线路环境，从而能够作为巡视平台对供电线路全程进行风偏角的监控。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种供电线路风偏报警平台，优化现有的巡视机器人的结构，使其能够适应复杂的供电线路环境，从而能够作为巡视平台对供电线路全程进行风偏角的监控，同时，在现场采用多个环境参数检测设备综合判断出供电线路的具体实时风偏值，并把多个环境参数检测设备置于巡视机器人或供电线路上，从而完成供电线路风偏角度的自动检测和报警。

根据本发明的一方面，提供了一种供电线路风偏报警平台，所述平台包括风速传感器、FLASH存储芯片、风偏角确定设备和机器人主体，风速传感器设置在供电线路上，用于检测供电线路的实时风速，FLASH存储芯片用于存储与供电线路实时风偏角相关的预设参数，风偏角确定设备用于计算供电线路的实时风偏角，机器人主体架设在供电线路上，FLASH存储芯片和风偏角确定设备都位于机器人主体上，机器人主体用于对供电线路进行巡视。

更具体地，在所述供电线路风偏报警平台中，包括：FLASH存储芯片，设置在控制箱内，预先存储了绝缘子串的受风面积、风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数，其中，绝缘子串的受风面积取值为0.03平方米，风压不均匀系数取值为0.61，供电线路的体型系数取值为1.2，供电线路的受风面积为供电线路的直径乘以供电线路的线长；风速传感器，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路的实时风速；大气压强检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气压强；大气温度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气温度；大气湿度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气湿度；空气密度检测设备，设置在供电线路上，与大气压强检测设备、大气湿度检测设备和大气温度检测设备分别连接，基于实时大气压强、实时大气温度和实时大气湿度确定并输出供电线路周围空气的实时空气密度；夹角检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出风向与供电线路的轴向夹角；风偏角确定设备，设置在控制箱内，包括绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备、供电线路垂直荷载确定子设备和风偏角输出子设备；绝缘子串风荷载确定子设备与FLASH存储芯片和风速传感器分别连接，将9.80665、绝缘子串的受风面积和实时风速的平方的乘积除以16所得到的结果作为绝缘子串风荷载；供电线路风荷载确定子设备与FLASH存储芯片、空气密度检测设备、风速传感器和夹角检测设备分别连接，将风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、实时空气密度、实时风速的平方和轴向夹角正弦值的平方相乘的乘积除以2，得到供电线路风荷载；绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备位于绝缘子上，用于检测并输出绝缘子串垂直荷载加重力；供电线路垂直荷载确定子设备与FLASH存储芯片连接，将供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数相乘，将乘积作为供电线路垂直荷载输出；风偏角输出子设备与绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备和供电线路垂直荷载确定子设备分别连接，将绝缘子串风荷载除以2后与供电线路风荷载相加作为第一和值，将绝缘子串垂直荷载加重力除以2后与供电线路垂直荷载相加作为第二和值，将第一和值除以第二和值所获得的结果取反正切运算，运算的结果作为实时风偏角输出；机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方供电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于供电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到供电线路上，行走机构和锁紧机构都位于供电线路上，压紧机构位于供电线路的下方；防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜；控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了DSP芯片、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路，DSP芯片还与风偏角输出子设备和FLASH存储芯片分别连接，当实时风偏角大于等于预设风偏阈值时，发出线路风偏过大报警信号，当实时风偏角小于预设风偏阈值时，发出线路风偏正常信号；其中，DSP芯片将线路风偏过大报警信号或线路风偏正常信号通过无线通信设备无线发送给远端的供电运营服务器；无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接；行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在供电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从供电线路处坠落；压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧供电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位。

更具体地，在所述供电线路风偏报警平台中，还包括：接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在接触到供电线路障碍时，发送接触障碍信号。

更具体地，在所述供电线路风偏报警平台中，还包括：红外传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在距离前方供电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号。

更具体地，在所述供电线路风偏报警平台中，还包括：高清摄像设备，位于行走机构上，与DSP芯片电性连接，用于采集除冰刀具前方供电线路的高清图像并通过DSP芯片压缩编码，将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器。

更具体地，在所述供电线路风偏报警平台中：FLASH存储芯片还用于存储预设风偏阈值。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的供电线路风偏报警平台的结构方框图。

附图标记：1风速传感器；2 FLASH存储芯片；3风偏角确定设备；4机器人主体

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的供电线路风偏报警平台的实施方案进行详细说明。

当前，供电线路一般都在采用铁塔结构架空在空中，由于供电线路本身的柔性，在大风天气下很容易摇晃，严重情况下甚至能导致供电线路被刮断，引起断电事故，给当地的生产部门和居民带来不便，断开的线头也有可能造成人畜触电的事件发生。因此，供电线路的风偏检测非常重要，能够给供电管理部门提供供电线路的实时数据，以决定是否需要采取必要的保护措施，避免事态的进一步扩大。

然而，现有技术中采用的供电线路风偏检测方案需要供电管理部门安排人员到现场进行肉眼检测，并依靠个人的经验判断是否达到预警值，同时这种人工检测方案不是全程全时段检测，效率低且不可靠。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种供电线路风偏报警平台，能够替代原先的人工检测手段，在现场进行风偏的电子化精确检测，同时能够对供电线路进行全程全时段的检测，并进行实时预警，从而提高供电管理部门的反映速度，避免事故的进一步蔓延。

图1为根据本发明实施方案示出的供电线路风偏报警平台的结构方框图，所述平台包括风速传感器、FLASH存储芯片、风偏角确定设备和机器人主体，风速传感器设置在供电线路上，用于检测供电线路的实时风速，FLASH存储芯片用于存储与供电线路实时风偏角相关的预设参数，风偏角确定设备用于计算供电线路的实时风偏角，机器人主体架设在供电线路上，FLASH存储芯片和风偏角确定设备都位于机器人主体上，机器人主体用于对供电线路进行巡视。

接着，继续对本发明的供电线路风偏报警平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台包括：FLASH存储芯片，设置在控制箱内，预先存储了绝缘子串的受风面积、风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数，其中，绝缘子串的受风面积取值为0.03平方米，风压不均匀系数取值为0.61，供电线路的体型系数取值为1.2，供电线路的受风面积为供电线路的直径乘以供电线路的线长。

所述平台包括：风速传感器，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路的实时风速；大气压强检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气压强；大气温度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气温度；大气湿度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气湿度。

所述平台包括：空气密度检测设备，设置在供电线路上，与大气压强检测设备、大气湿度检测设备和大气温度检测设备分别连接，基于实时大气压强、实时大气温度和实时大气湿度确定并输出供电线路周围空气的实时空气密度；夹角检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出风向与供电线路的轴向夹角。

所述平台包括：风偏角确定设备，设置在控制箱内，包括绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备、供电线路垂直荷载确定子设备和风偏角输出子设备。

所述平台包括：绝缘子串风荷载确定子设备，与FLASH存储芯片和风速传感器分别连接，将9.80665、绝缘子串的受风面积和实时风速的平方的乘积除以16所得到的结果作为绝缘子串风荷载；供电线路风荷载确定子设备，与FLASH存储芯片、空气密度检测设备、风速传感器和夹角检测设备分别连接，将风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、实时空气密度、实时风速的平方和轴向夹角正弦值的平方相乘的乘积除以2，得到供电线路风荷载。

所述平台包括：绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备，位于绝缘子上，用于检测并输出绝缘子串垂直荷载加重力；供电线路垂直荷载确定子设备，与FLASH存储芯片连接，将供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数相乘，将乘积作为供电线路垂直荷载输出。

所述平台包括：风偏角输出子设备，与绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备和供电线路垂直荷载确定子设备分别连接，将绝缘子串风荷载除以2后与供电线路风荷载相加作为第一和值，将绝缘子串垂直荷载加重力除以2后与供电线路垂直荷载相加作为第二和值，将第一和值除以第二和值所获得的结果取反正切运算，运算的结果作为实时风偏角输出。

所述平台包括：机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构。

防倾斜结构位于前方供电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于供电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到供电线路上，行走机构和锁紧机构都位于供电线路上，压紧机构位于供电线路的下方。防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜。

控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了DSP芯片、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路，DSP芯片还与风偏角输出子设备和FLASH存储芯片分别连接，当实时风偏角大于等于预设风偏阈值时，发出线路风偏过大报警信号，当实时风偏角小于预设风偏阈值时，发出线路风偏正常信号。

其中，DSP芯片将线路风偏过大报警信号或线路风偏正常信号通过无线通信设备无线发送给远端的供电运营服务器；无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接。

行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在供电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从供电线路处坠落。

压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧供电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位。

可选地，在所述供电线路风偏报警平台中，还包括：接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在接触到供电线路障碍时，发送接触障碍信号；红外传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在距离前方供电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号；高清摄像设备，位于行走机构上，与DSP芯片电性连接，用于采集除冰刀具前方供电线路的高清图像并通过DSP芯片压缩编码，将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器；以及可选地，FLASH存储芯片还可以用于存储预设风偏阈值。

另外，DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；(5)快速的中断处理和硬件I/O支持；(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；(7)可以并行执行多个操作；(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的供电线路风偏报警平台，针对现有技术无法对全程供电线路风偏进行自动化检测的技术问题，通过设计出能够通行于供电线路上的机器人来完成检测报警载体的制造，然后在机器人或供电线路上搭载高精度的电子化风偏检测设备进行风偏检测和报警，从而保障供电线路的安全运行。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种供电线路风偏报警平台，所述平台包括风速传感器、FLASH存储芯片、风偏角确定设备和机器人主体，风速传感器设置在供电线路上，用于检测供电线路的实时风速，FLASH存储芯片用于存储与供电线路实时风偏角相关的预设参数，风偏角确定设备用于计算供电线路的实时风偏角，机器人主体架设在供电线路上，FLASH存储芯片和风偏角确定设备都位于机器人主体上，机器人主体用于对供电线路进行巡视；

其特征在于，所述平台还包括：

FLASH存储芯片，设置在控制箱内，预先存储了绝缘子串的受风面积、风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数，其中，绝缘子串的受风面积取值为0.03平方米，风压不均匀系数取值为0.61，供电线路的体型系数取值为1.2，供电线路的受风面积为供电线路的直径乘以供电线路的线长；

风速传感器，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路的实时风速；

大气压强检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气压强；

大气温度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气温度；

大气湿度检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出供电线路周围大气的实时大气湿度；

空气密度检测设备，设置在供电线路上，与大气压强检测设备、大气湿度检测设备和大气温度检测设备分别连接，基于实时大气压强、实时大气温度和实时大气湿度确定并输出供电线路周围空气的实时空气密度；

夹角检测设备，设置在供电线路上，用于检测并输出风向与供电线路的轴向夹角；

风偏角确定设备，设置在控制箱内，包括绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备、供电线路垂直荷载确定子设备和风偏角输出子设备；

绝缘子串风荷载确定子设备与FLASH存储芯片和风速传感器分别连接，将9.80665、绝缘子串的受风面积和实时风速的平方的乘积除以16所得到的结果作为绝缘子串风荷载；

供电线路风荷载确定子设备与FLASH存储芯片、空气密度检测设备、风速传感器和夹角检测设备分别连接，将风压不均匀系数、供电线路的体型系数、供电线路的受风面积、实时空气密度、实时风速的平方和轴向夹角正弦值的平方相乘的乘积除以2，得到供电线路风荷载；

绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备位于绝缘子上，用于检测并输出绝缘子串垂直荷载加重力；

供电线路垂直荷载确定子设备与FLASH存储芯片连接，将供电线路的垂直档距、供电线路单位长度的重力以及供电线路中每相导线的根数相乘，将乘积作为供电线路垂直荷载输出；

风偏角输出子设备与绝缘子串风荷载确定子设备、供电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备和供电线路垂直荷载确定子设备分别连接，将绝缘子串风荷载除以2后与供电线路风荷载相加作为第一和值，将绝缘子串垂直荷载加重力除以2后与供电线路垂直荷载相加作为第二和值，将第一和值除以第二和值所获得的结果取反正切运算，运算的结果作为实时风偏角输出；

机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方供电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于供电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到供电线路上，行走机构和锁紧机构都位于供电线路上，压紧机构位于供电线路的下方；

防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜；

控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了DSP芯片、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路，DSP芯片还与风偏角输出子设备和FLASH存储芯片分别连接，当实时风偏角大于等于预设风偏阈值时，发出线路风偏过大报警信号，当实时风偏角小于预设风偏阈值时，发出线路风偏正常信号；其中，DSP芯片将线路风偏过大报警信号或线路风偏正常信号通过无线通信设备无线发送给远端的供电运营服务器；

无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接；

行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在供电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；

锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从供电线路处坠落；

压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧供电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位；

接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在接触到供电线路障碍时，发送接触障碍信号；

红外传感器，位于防倾斜结构上，与DSP芯片电性连接，用于在距离前方供电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号。