CN106981926A - 一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器 - Google Patents

一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，包括倾角传感器、张力传感器、风力发电装置、数据采集主控制模块、GPRS模块，其中：倾角传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的角度变化；张力传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的张力变化；数据采集主控制模块用于接收倾角传感器以及张力传感器的数据信息并对其进行处理分析；GPRS模块用于将数据采集主控制模块处理分析之后的数据传输至远处的电力控制台。本发明采用张力传感器和倾角传感器采集绝缘子与耐张塔之间的张力数据和倾角数据，实时监测相关数据变化，并通过GPRS模块向电力控制台发射，实时监控环境对输电线路造成的变化，避免了人工巡线、传输现场视频或图片所出现的问题。

Description

一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器
技术领域
本发明涉及电力传输领域，具体涉及一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器。
背景技术
受大气候、微地形和微气象条件的影响，输电线路覆冰在中国比较广泛，覆冰灾害造成的断线、倒塔、闪络等事故频繁发生。2008年1月，中国南方部分地区遭遇历史罕见的雨淞天气，导致输电线路大范围覆冰，部分杆塔冰厚明显超出现线路机械承载能力，线路杆塔倒塔情况严重，严重影响了电网的正常运行。
很多设计、科研及运行单位对输电线路覆冰进行了大量的研究工作，其中进行导线覆冰监测采集的状态包括导线现场图像，导线现场图像结果直观，可通过人工或图像识别的方式判断覆冰情况，但在恶劣气候条件下可能发生摄像镜头冰雪遮蔽和冻结的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是采用摄像头观察输电线路覆冰的方式易发生故障，目的在于提供一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，利用耐张塔与绝缘子之间的张力变化、倾角变化实时观察输电线路覆冰情况。
本发明通过下述技术方案实现：
一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，包括倾角传感器、张力传感器、风力发电装置、数据采集主控制模块、GPRS模块，其中：
所述倾角传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的角度变化；
所述张力传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的张力变化；
所述数据采集主控制模块用于接收倾角传感器以及张力传感器的数据信息并对其进行处理分析；
所述GPRS模块用于将数据采集主控制模块处理分析之后的数据传输至远处的电力控制台；
所述风力发电装置用于将风能转换为电能为倾角传感器、张力传感器、数据采集主控制模块和GPRS模块供电；
所述风力发电装置包括依次连接的风轮、升速齿轮箱、发电机、整流器、降压器、蓄电池、控制电路、逆变电路、稳压器。
传统的输电线路维护方式有人工巡线、传输现场视频或图片，但是高压输电线路的各种设备很多都设置在高山、森林等环境极其恶劣的地方，人工排查是极其危险的，并且人工排查也是效率最低的一种方式；传输现场视频或图片是需要现场设备支持的，最需要检测输电线路是否完好的情况是冬季下雪的时候，温度极低，这对现场的设备也是极大的考验，现场设备很容易被大雪覆盖，被冰冻住，这两种方法对输电线路的维护都是不太实用的。
当冰雪覆盖在输电线路时，输电线路承受的不仅是自身带来的拉力以及自身的重力，还有冰雪积压在输电线路上的重量，输电线路自然会往下垂，随之而来的就是加大了耐张塔的拉力，导致耐张塔倾角增大，本发明采用张力传感器和倾角传感器采集绝缘子与耐张塔之间的张力数据和倾角数据，实时监测相关数据变化，并通过GPRS模块向电力控制台发射，实时监控环境对输电线路造成的变化，避免了人工巡线、传输现场视频或图片所出现的问题；采用风力发电装置对整个系统进行电能供给，保持了整个系统持续工作的能力。
进一步地，一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，还包括风速风向传感器，所述风速风向传感器用于采集耐张塔所承受的风速数据以及风向数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
在输电线路布设的地方不仅仅只会存在冰雪覆盖的问题，大风也会对输电线路以及相关设备造成很大的危害，因此采集耐张塔周围的大风数据也是维护输电线路的重要手段。
进一步地，一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，还包括温度湿度传感器，所述温度湿度传感器用于采集耐张塔周围环境的温度数据以及湿度数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
进一步地，一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，还包括日照辐射传感器，所述日照辐射传感器用于采集耐张塔的日照时间以及所接收的辐射量，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
进一步地，张力传感器与数据采集主控制模块之间还依次设置有过压保护模块、差分滤波器、前置放大器、线性光耦合器和模数转换器，上述器件用于对张力传感器采集的数据作相应的处理，便于数据采集主控制模块对张力数据进行分析。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明采用张力传感器和倾角传感器采集绝缘子与耐张塔之间的张力数据和倾角数据，实时监测相关数据变化，并通过GPRS模块向电力控制台发射，实时监控环境对输电线路造成的变化，避免了人工巡线、传输现场视频或图片所出现的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明张力数据处理结构示意图；
图3为本发明风力发电装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，包括倾角传感器、张力传感器、风力发电装置、数据采集主控制模块、GPRS模块，其中：
所述倾角传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的角度变化；
所述张力传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的张力变化；
所述数据采集主控制模块用于接收倾角传感器以及张力传感器的数据信息并对其进行处理分析；
所述GPRS模块用于将数据采集主控制模块处理分析之后的数据传输至远处的电力控制台；
所述风力发电装置用于将风能转换为电能为倾角传感器、张力传感器、数据采集主控制模块和GPRS模块供电；
所述风力发电装置包括依次连接的风轮、升速齿轮箱、发电机、整流器、降压器、蓄电池、控制电路、逆变电路、稳压器。
还包括风速风向传感器，所述风速风向传感器用于采集耐张塔所承受的风速数据以及风向数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
还包括温度湿度传感器，所述温度湿度传感器用于采集耐张塔周围环境的温度数据以及湿度数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
还包括日照辐射传感器，所述日照辐射传感器用于采集耐张塔的日照时间以及所接收的辐射量，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
倾角传感器、张力传感器、风速风向传感器、温度湿度传感器、日照辐射传感器、GPRS模块、风力发电装置分别与数据采集主控制模块连接，倾角传感器、张力传感器、风速风向传感器、温度湿度传感器、日照辐射传感器均安装在耐张塔与绝缘子串之间，由数据采集主控制模块控制整个数据采集过程并控制GPRS模块发送数据，整个终端由风力发电装置供电。
考虑到杆塔结构、绝缘子类型差异和传感器结构强度等因素，本系统中采用的张力传感器经过机械强度和耐腐蚀实验，完全符合非标准金具要求。该张力传感器内部测量等效电路为双臂电桥，张力使应变片产生应变，从而改变桥臂电阻值，产生对应张力信号，综合输出精度小于0.05％。
倾角传感器采用二维倾角传感器。该二维倾斜角传感器采用高性能的集成敏感元件，可以同时准确给出与正交的X和Y两个方向的倾斜角度变化对应的标准化模拟量输出，分辨率为0.015°。校准X和Y轴方向，使其角度变化分别反映导线垂直投影面内悬挂点A的倾角θvA和导线风偏角η。张力传感器两端为挂孔结构，两边挂孔通过P型挂板、调整板、U型挂环分别挂接在耐张塔与绝缘子串之间。倾角传感器固定在张力传感器上。
如图2所示，张力传感器与数据采集主控制模块之间还依次设置有过压保护模块、差分滤波器、前置放大器、线性光耦合器和模数转换器，上述器件用于对张力传感器采集的数据作相应的处理，便于数据采集主控制模块对张力数据进行分析。
过压保护模块利用气体放电管与瞬态抑制二极管的配合，能将通过线路感应到终端系统的过电压迅速钳位在安全电压水平，保护后级的电路不受影响。由于张力测量信号为低频信号，差分滤波器为低通滤波器，滤除影响测量的高频噪声。前置放大电路中采用高共模抑制比、低功耗高精度的仪表运算放大器AD621，将张力传感器输出信号放大。为了切断信号线感应的干扰信号回路，张力信号调理电路中采用高精度线性光耦合器,将模拟信号部分与数字采集部分隔离开。经过张力信号调理电路，原有的张力传感器输出的微弱信号得到有效放大，使数据能进行精确的模数转换。
如图3所示，气流吹动风轮转动，风力发电机组通过连接的齿轮变速箱来提高输出端转轴的转速，该轴与发电机相连，转轴带动三相交流发电机转动，开始发电，此时发出的电是频率和幅度都不稳定的交流电，引出的三相交流电通过整流器变成稳定的直流电；因为整流器输出的电压较高，不能直接与逆变器和蓄电池相连，故采用降压器将整流器输出的电压降至蓄电池和逆变器的额定输入电压范围内；若风能充足，直流电经控制电路流向逆变器，并向蓄电池充电；若风能不足，控制电路切换为蓄电池供电状态；直流电经逆变器变换为恒频稳定交流电，此时由于逆变器输出的电压波动范围较大，所以加了稳压装置在逆变器之后，经稳压器输出的电才可为倾角传感器、张力传感器、数据采集主控制模块和GPRS模块供电。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，其特征在于，包括倾角传感器、张力传感器、风力发电装置、数据采集主控制模块、GPRS模块，其中：
所述倾角传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的角度变化；
所述张力传感器用于测定耐张塔与绝缘子之间的张力变化；
所述数据采集主控制模块用于接收倾角传感器以及张力传感器的数据信息并对其进行处理分析；
所述GPRS模块用于将数据采集主控制模块处理分析之后的数据传输至远处的电力控制台；
所述风力发电装置用于将风能转换为电能为倾角传感器、张力传感器、数据采集主控制模块和GPRS模块供电；
所述风力发电装置包括依次连接的风轮、升速齿轮箱、发电机、整流器、降压器、蓄电池、控制电路、逆变电路、稳压器。
2.根据权利要求1所述的一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，其特征在于，还包括风速风向传感器，所述风速风向传感器用于采集耐张塔所承受的风速数据以及风向数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，其特征在于，还包括温度湿度传感器，所述温度湿度传感器用于采集耐张塔周围环境的温度数据以及湿度数据，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
4.根据权利要求1所述的一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，其特征在于，还包括日照辐射传感器，所述日照辐射传感器用于采集耐张塔的日照时间以及所接收的辐射量，并将上述数据传输至数据采集主控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种检测野外高压电设备覆冰危害的仪器，其特征在于，所述张力传感器与数据采集主控制模块之间还依次设置有过压保护模块、差分滤波器、前置放大器、线性光耦合器和模数转换器，上述器件用于对张力传感器采集的数据作相应的处理，便于数据采集主控制模块对张力数据进行分析。
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