CN105738745B - 输电线路状态监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路状态监测装置及其测量方法，中装置包括：导线状态测量装置，安装在输电线路的测量点上；环境测量装置，安装在所述测量点上；保护罩，包括罩体及与所述罩体紧密接合的罩盖，所述罩体包覆在所述导线状态测量装置和环境测量装置外部，所述罩体上设有两个供导线穿过的第一凹槽，所述罩体内部设有一隔板，所述隔板的尺寸与所述两个第一凹槽在所述罩体上所确定的一个截面相匹配，所述隔板上设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳穿过所述两个第一凹槽的导线，所述隔板将穿过所述两个第一凹槽的导线与所述导线状态测量装置和环境测量装置分隔开，所述隔板上喷涂有导电涂层，隔板与罩体合成的空间构成隔绝干扰的笼体。

Description

输电线路状态监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及电力监控及检测技术领域，特别是涉及一种输电线路状态监测系统及其监测方法。

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。在用电高峰期及部分输电线路出现故障的情况下，输电线路存在输送能力受限的问题，然而建设新的线路走廊则投资巨大、建设周期长。因此，在用电高峰期以及部分线路故障等情况下如何在现有线路的基础上提高线路输送能力成为迫切需要解决的问题。

为解决上述问题，需要进行输电线路在线监测，以便掌握线路运行的状况，及时发现设备缺陷和隐患。目前，现有的输电线路在线监测系统通常通过系统内部专用网络进行数据传输。但是，由于线路分布在野外广阔区域，系统的测量点高度分散，现有的数据传输的方式工程浩大，成本高。

发明内容

基于此，有必要针对工程浩大，成本高的问题，提供一种输电线路状态监测系统及其监测方法。

一种输电线路状态监测装置，包括：

导线状态测量装置，安装在输电线路的测量点上，对输电线路上的导线电流和导线温度进行测量，并将对应的导线电流数据和导线温度数据，并通过公共数据网络发送到控制中心；

环境测量装置，安装在所述测量点上，对输电线路上的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，并通过公共数据网络将对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到控制中心；

保护罩，包括罩体及与所述罩体紧密接合的罩盖，所述罩体包覆在所述导线状态测量装置和环境测量装置外部，所述罩体上设有两个供导线穿过的第一凹槽，所述罩体内部设有一隔板，所述隔板的尺寸与所述两个第一凹槽在所述罩体上所确定的一个截面相匹配，所述隔板上设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳穿过所述两个第一凹槽的导线，所述隔板将穿过所述两个第一凹槽的导线与所述导线状态测量装置和环境测量装置分隔开，所述隔板上喷涂有导电涂层，隔板与罩体合成的空间构成隔绝干扰的笼体。

上述输电线路状态监测装置，通过导线状态测量装置测量导线电流数据和导线温度数据，通过环境测量装置测量环境温度数据、风速数据和光照强度数据，其中，所述导线状态测量装置和环境测量装置由保护罩包覆，保护罩的罩体上设置第一凹槽供导线穿过，使装置能够方便地悬挂在导线上，保护罩内设置隔板，将导线与所述导线状态测量装置和环境测量装置隔开，以达到隔绝干扰及防止装置过电压损坏的效果，隔板上喷涂导电涂层，隔板与罩体合成的空间构成隔绝干扰的笼体，进一步达到隔绝干扰及防止装置过电压损坏的效果。

一种输电线路状态监测装置的监测方法，包括以下步骤：

对输电线路上的测量点的导线电流和导线温度进行测量，获取对应的导线电流数据和导线温度数据；

对所述测量点的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，获取对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据；

在建立输电线路状态监测装置与设于控制中心的后台服务器之间的连接之后，并通过公共数据网络将所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到所述后台服务器，由所述后台服务器根据所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据获取的输电线路状态。

上述输电线路状态监测方法，通过导线状态测量装置测量导线电流数据和导线温度数据，通过环境测量装置测量环境温度数据、风速数据和光照强度数据，并通过公共数据网络将检测到的各项数据发送到控制中心的服务器进行处理，得到输电线路的状态，避免了直接从内部专用网络接收数据，降低了数据传输的成本。

附图说明

图1为本发明的输电线路状态监测装置的外部结构示意图；

图2为本发明的感应取电装置的结构示意图；

图3为本发明的控制系统的结构示意图；

图4为本发明的输电线路状态监测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的输电线路状态监测系统及其监测方法的实施例进行描述。

图1为本发明的输电线路状态监测装置的结构示意图。如图1所示，所述输电线路状态监测装置可包括：

导线状态测量装置，安装在输电线路的测量点上，对输电线路上的导线电流和导线温度进行测量，并将对应的导线电流数据和导线温度数据，并通过公共数据网络发送到控制中心；

环境测量装置，安装在所述测量点上，对输电线路上的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，并通过公共数据网络将对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到控制中心；

保护罩，包括罩体301及与所述罩体紧密接合的罩盖(图中未示出)，所述罩体301包覆在所述导线状态测量装置和环境测量装置外部(导线状态测量装置和环境测量装置位于罩体301内部，图中未示出)，所述罩体301上设有两个供导线穿过的第一凹槽301a，所述罩体301内部设有一隔板301b，所述隔板301b的尺寸与所述两个第一凹槽301a在所述罩体301上所确定的一个截面相匹配，所述隔板301b上设有第二凹槽301c，所述第二凹槽用于容纳穿过所述两个第一凹槽301a的导线，所述隔板301b将穿过所述两个第一凹槽301a的导线与所述导线状态测量装置和环境测量装置分隔开，所述隔板301b上喷涂有导电涂层，隔板301b与罩体301合成的空间构成隔绝干扰的笼体。

其中，所述保护罩可以是铝合金材料，所述保护罩可经过弧处理，圆弧处理的目的是防止超高压供电线路上运行装置出现尖端放电。所述罩体301与罩盖之间的缝隙可进一步通过硅胶进行密封，从而达到IP65的防护等级，提高系统安全性能。所述保护罩和导线可通过紧固螺栓301d相连接，使输电线路状态监测装置与输电线路上的导线保持等电位，防止因为过电压而损毁装置。

所述隔板301b可采用PC料，从而提高耐高温、耐腐蚀性能，进一步提升装置防护能力。所述隔板301b与罩体301合成的空间可形成法拉第笼，最大限度隔绝干扰并防止过电压损坏。

所述导线状态测量装置可包括罗氏线圈和积分放大电路，所述罗氏线圈的输入端与输电线路上的导线相连接，输出端与所述积分放大电路的输入端相连接，所述积分放大电路的输出端与控制中心相连接，所述罗氏线圈可感应工频电流，感应到的微小的工频电流信号可通过积分放大电路进行放大，得到可供测量的直流信号。罗氏线圈测量线性度高，反应灵敏，能够防止出现普通铁芯线圈存在的磁饱和问题。

所述输电线路状态监测装置还可包括感应取电装置，安装在输电线路上，一端与所述测量点处的导线相连接，另一端与所述导线状态测量装置和环境测量装置相连接；所述感应取电装置感应输电线路上的交流电压，并将所述交流电压输出到所述导线状态测量装置和环境测量装置。

具体地，所述感应取电装置可包括：

取能线圈、整流电路、防雷电路、滤波电路、泄放电路和DC/DC转换电路；

所述取能线圈与输电线路上的导线、所述防雷电路以及整流电路相连接；

所述整流电路与所述滤波电路和泄放电路相连接；

所述泄放电路与所述DC/DC转换电路相连接；

所述DC/DC转换电路与所述导线状态测量装置和环境测量装置相连接。

在一个实施例中，取能线圈可以设置在隔板301b上，如图1中的301e所示。

各模块功能如下：

取能线圈通过感应取电的方式进行取电，以提供能量供给，当导线中流过相应的电流，系统就能感应取电；

防雷电路用于防雷保护，避免装置受雷击破坏；

整流电路将交流电整流为直流电供系统工作；

滤波电路用于对电路中的杂波信号进行净化处理；

泄放电路用于在大电流的时候对电路进行保护；

DC/DC转换电路将高电压转换为电路中各个模块所需的电压。图2中示出了三路DC/DC转换电路的实施例，每路DC/DC转换电路可分别作为一个电源输出，举例来说，电源输出1和电源输出2可分别输出到导线状态测量装置和环境测量装置。实际情况并不限于图2所示的实施例。

在一个实施例中，所述输电线路状态监测装置还可包括分别与所述两个第一凹槽相配套的两个导线套301f(图1只示出了导线套的一半，导线套的另一半与示出的这一半是对称的)，所述两个导线套301f可通过套装在保护罩上的防滑喉箍301g分别固定在所述保护罩30上与所述两个第一凹槽301a对齐的位置处。所述导线套内表面可设有防滑纹路(图中未示出)。通过这种方式，可以防止装置跑位，刮伤导线。

输电线路状态监测装置内部可设置一套控制装置，所述控制装置可设于罩体301与隔板301b构成的空间内，与导线状态测量装置和环境测量装置相连接，所述控制装置可包括：

电源输入模块：可通过感应取电方式进行取电供系统工作；可通过图2所示的感应取电装置实现感应取电，举例来说，可由图2所示的装置中的电源输出3提供电能。

RTC时钟模块：保证了系统时间的准确性；

PT100测温模块：接收导线状态测量装置和环境测量装置发送的导线温度数据或环境温度数据，将电信号转换为可测量的模拟信号，模拟信号通过A/D转换变成数据信号供系统使用；

USB接口：用于系统的调试应用；

指示灯：用于指示系统的运行状态，对于不同的系统状态设置不同的闪烁频率；系统的运行状态包括4种：接收数据、发送数据、睡眠和故障；对应的频率分别为1Hz，2Hz，0.5Hz，10Hz。

数据存储器：用于存储一些系统可变变量，不易失；

GPRS模块：可用于将采集到的数据发送至系统后台；用于装置和后台系统的数据通信和控制，可支持短信命令；用于系统软件的后台升级，可以保证系统在不拆卸的情况下实现升级功能；

STM32ARM处理器：对整个系统进行控制。

在设置了控制系统的情况下，控制系统与所述保护罩和导线之间也可以通过紧固螺栓相连接，使控制系统、输电线路状态监测装置与输电线路上的导线保持等电位，防止因为过电压而损毁装置。

所述输电线路状态监测装置还可包括设于控制中心的报警器，与所述导线状态测量装置相连接，用于从所述导线状态测量装置接收导线温度对应的温度参数，并在所述温度参数超过预设的温度阈值时发出报警信号。例如，可在导线温度高于70℃时发出报警信号。

与上述装置对应地，本发明还提供一种输电线路状态监测方法，可包括如下步骤：

S1，对输电线路上的测量点的导线电流和导线温度进行测量，获取对应的导线电流数据和导线温度数据；

S2，对所述测量点的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，获取对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据；

S3，在建立输电线路状态监测装置与设于控制中心的后台服务器之间的连接之后，并通过公共数据网络将所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到所述后台服务器，由所述后台服务器根据所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据获取的输电线路状态。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种输电线路状态监测装置，其特征在于，包括：

导线状态测量装置，安装在输电线路的测量点上，对输电线路上的导线电流和导线温度进行测量，并将对应的导线电流数据和导线温度数据，并通过公共数据网络发送到控制中心；

环境测量装置，安装在所述测量点上，对输电线路上的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，并通过公共数据网络将对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到控制中心；

保护罩，包括罩体及与所述罩体紧密接合的罩盖，所述罩体包覆在所述导线状态测量装置和环境测量装置外部，所述罩体上设有两个供导线穿过的第一凹槽，所述罩体内部设有一隔板，所述隔板的尺寸与所述两个第一凹槽在所述罩体上所确定的一个截面相匹配，所述隔板上设有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳穿过所述两个第一凹槽的导线，所述隔板将穿过所述两个第一凹槽的导线与所述导线状态测量装置和环境测量装置分隔开，所述隔板上喷涂有导电涂层，隔板与罩体合成的空间构成隔绝干扰的笼体；所述保护罩和导线通过紧固螺栓相连接，使输电线路状态监测装置与输电线路上的导线保持等电位；

所述导线状态测量装置包括罗氏线圈和积分放大电路，所述罗氏线圈的输入端与输电线路上的导线相连接，输出端与所述积分放大电路的输入端相连接，所述积分放大电路的输出端与控制中心相连接，所述罗氏线圈感应工频电流，感应到的微小的工频电流信号通过积分放大电路进行放大，得到可供测量的直流信号；

所述输电线路状态监测装置还包括感应取电装置，所述感应取电装置的一端与所述测量点处的导线相连接，另一端与所述导线状态测量装置和环境测量装置相连接；所述感应取电装置感应输电线路上的交流电压，并将所述交流电压输出到所述导线状态测量装置和环境测量装置，其中，所述感应取电装置包括取能线圈，所述取能线圈设置于所述隔板上。

2.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述隔板采用PC料制成。

3.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述保护罩为经圆弧处理的保护罩。

4.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述感应取电装置还包括：整流电路、防雷电路、滤波电路、泄放电路和DC/DC转换电路；

所述取能线圈与输电线路上的导线、所述防雷电路以及整流电路相连接；

所述整流电路与所述滤波电路和泄放电路相连接；

所述泄放电路与所述DC/DC转换电路相连接；

所述DC/DC转换电路与所述导线状态测量装置和环境测量装置相连接。

5.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，还包括：

分别与所述两个第一凹槽相配套的两个导线套，所述两个导线套通过套装在保护罩上的防滑喉箍分别固定在所述保护罩上与所述两个第一凹槽对齐的位置处。

6.根据权利要求5所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述导线套内表面设有防滑纹路。

7.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述罩盖和罩体之间的缝隙通过硅胶进行密封。

8.根据权利要求1所述的输电线路状态监测装置，其特征在于，还包括：

设于控制中心的报警器，与所述导线状态测量装置相连接，用于从所述导线状态测量装置接收导线温度对应的温度参数，并在所述温度参数超过预设的温度阈值时发出报警信号。

9.一种如权利要求1至8任意一项所述的输电线路状态监测装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对输电线路上的测量点的导线电流和导线温度进行测量，获取对应的导线电流数据和导线温度数据；

对所述测量点的导线周围的环境温度、风速和光照强度进行测量，获取对应的环境温度数据、风速数据和光照强度数据；

在建立输电线路状态监测装置与设于控制中心的后台服务器之间的连接之后，并通过公共数据网络将所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据发送到所述后台服务器，由所述后台服务器根据所述导线电流数据、导线温度数据、环境温度数据、风速数据和光照强度数据获取的输电线路状态。