CN107560662A - 一种杆塔远程在线防倾倒监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，包括监控中心、设置在杆塔基座上的监测模块、控制模块、通信模块、电源模块以及设置在所述杆塔下端的基座内的平衡调节模块，所述电源模块包括蓄电池和与其相连接的取电机构，所述取电机构包括依次连接的取能线圈、前端冲击保护电路、整流滤波电路和DC/DC转换模块。本发明对线路杆塔的倾斜起到了很好的监测，能够自供能全天候进行监测，可以及时将杆塔倾斜信息发送至监控中心，实现快速反应，且通过基座的特殊设计，自带一定的防倾倒功能，避免杆塔倾斜严重造成更大的电力事故，为抢修人员的到来争取时间，降低了事故造成的损失。

Description

一种杆塔远程在线防倾倒监控系统

技术领域

本发明涉及杆塔防倾倒技术领域，具体涉及一种杆塔远程在线防倾倒监控系统。

背景技术

我国幅员辽阔，可开发水力资源的三分之二分布在西北和西南地区 ；煤炭资源大部分蕴藏在西北地区北部和华北地区西部 ；而负荷中心主要集中在东部沿海地区，由此造成电力资源与负荷中心分布的不均匀，再加上我国电力需求持续增加，电网规模迅速扩大，特高压输电的研究已被提上日程。

特高压线路具有电压等级高、传输容量大、传输距离远等特点，如何保证特高压电网的安全、稳定、可靠运行就成为了关键性的问题。而杆塔倾斜作为造成倒塔、断线、跳闸等灾害的罪魁祸首，一旦发生，造成的经济损失将难以估计，因此研制一套特高压杆塔倾斜度在线监测系统对于解决上述问题具有十分重要的意义。

目前国外多采用激光或者远红外方式对电力杆塔进行实时监测，其优点是精度高，缺点是单杆塔设装置点多，而又对装置单设电力线供电，并且测量精度时常受气候条件（雾、雨）等影响。国内多采用人工巡检或巡测，通过人工巡视的方式来目测是否出现杆塔被损毁的情况，这种目测的方式缺点是巡检周期长、精度低，无法在早期发现杆塔是否产生了倾斜，特别是偏远山区或森林地带，对于电力杆塔缓慢倾斜或塌陷不能及时发现和处理。同时，这种人工巡视的方式易受到天气情况的影响导致实时性差。

公开号为 103487026A 的发明公开了一种输电线路杆塔倾斜监测系统，该系统包括 ：设置于所述输电线路杆塔，采集输电线路杆塔的倾斜角度信息的倾角监测仪 ；与所述倾角监测仪相连，发送所述倾角监测仪采集的所述倾斜角度信息的无线传输模块 ；接收所述无线传输模块发送的所述倾斜角度信息，并将所述倾斜角度信息上传至上位机的线路监测基站 ；所述上位机，所述上位机包括显示所述倾斜角度信息的显示单元。但是其在杆塔倾斜后在超过一定倾斜角度没有紧急防倾倒设施，在使用中还是有些不方便的地方。

申请号为201410689629.1的发明公开了一种线路杆塔防倾倒监控系统，包括杆塔、监测单元、供电单元和集控中心，所述供电单元对所述监测单元进行供电，所述监测单元包括监测模块、控制模块、杆塔通信模块，所述监测模块包括倾角传感器和风力传感器，所述集控中心包括地面通信模块、工控机、显示器和报警器，所述监测单元通过卫星通信与所述集控中心连接，所述杆塔上设置防倾倒装置。本发明对线路杆塔的倾斜起到了很好的监测，信息传输稳定，能远程检测到杆塔倾斜角度和环境风力大小，实时监测实时报警，且自带一定的防倾倒能力，可以为抢修人员的到来争取时间，降低了出现事故的概率，也降低了事故造成的损失。该发明可以防止杆塔倾倒，但是防倾倒装置具有一定的危险性。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，对线路杆塔的倾斜起到了很好的监测，能够自供能全天候进行监测，可以及时将杆塔倾斜信息发送至监控中心，实现快速反应，且通过基座的特殊设计，自带一定的防倾倒功能，避免杆塔倾斜严重造成更大的电力事故。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，包括监控中心、设置在杆塔基座上的监测模块、控制模块、通信模块、电源模块以及设置在所述杆塔下端的基座内的平衡调节模块，所述电源模块包括蓄电池和与其相连接的取电机构，所述取电机构包括依次连接的取能线圈、前端冲击保护电路、整流滤波电路和DC/DC转换模块，所述DC/DC转换模块与所述蓄电池连接，所述监控中心通过通信模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述监测模块、电源模块和平衡调节模块连接，所述电源模块与所述平衡调节模块连接。

进一步的，所述监测模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。

进一步的，所述控制模块包括PLC控制器。

进一步的，所述通信模块包括GPRS模块。

进一步的，所述平衡调节模块包括所述基座内设置的空腔以及所述空腔边缘按照圆周的角度均匀排列的四个轴承，所述两两相对的轴承上设置调节丝杠，所述空腔内对应所述调节丝杠设置撑杆，所述调节丝杠和与之相对应的撑杆上设置配重块，所述配重块设置与所述调节丝杠相配合的内螺纹孔和与所述撑杆相配合的支撑孔，所述调节丝杠与所述调节电机传动连接。

进一步的，所述调节电机采用伺服电机。

进一步的，所述基座上部均布设置若干个开口向外的压力孔，所述压力孔内设置与其截面相配合的活动顶杆和驱动所述活动顶杆的驱动机构。

进一步的，所述压力孔截面为圆形，所述压力孔为钢管制件。

进一步的，所述活动顶杆包括契合所述压力孔内径大小的圆柱形底座和所述圆柱形底座前端设置的固定长杆。

进一步的，所述固定长杆两侧设置固定板。

进一步的，所述驱动机构包括所述压力孔内端部设置的气囊，所述气囊内设置叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅粉末，所述气囊内还设置点火装置。

进一步的，所述点火装置采用电子点火器，所述电子点火器通过固态继电器与控制模块和电源模块连接。

本发明提供了一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，监测模块可以对杆塔的倾斜度进行监测，当倾斜度过大时控制模块通过通信模块发送报警指令至远处的监控中心，提醒工作人员及时派出维修小组对线路进行抢修，同时控制模块控制平衡调节模块对已经倾斜的杆塔进行再平衡，避免杆塔的倾斜角多更大而造成更大的事故及损失。电源模块对杆塔上设置的各个模块进行供电，使其可以正常工作使用，电源模块包括蓄电池和取电机构，该结构是通过感应取电经输电线路上的电能转换为合适的电压存入蓄电池内，取能线圈将线路中的电能转换至取电装置内的电能，再通过前端冲击保护电路保护取电装置的安全，整流滤波电路将电压及电流整流，使其变成稳定的直流电，再通过DC/DC转换模块将电流转换为适合电源模块存储的电流，存入蓄电池内，供现场设备使用。

平衡调节机构是通过对内部的配重块位置进行调整从而调整基座的重心，从而起到移动的调整作用，可以对大部分倾斜的杆塔所在的角度进行维持，避免更大事故的发生。四个轴承两两相对，且相对的两个轴承与另外两个不在同一水平面内，相对的轴承上设置调节丝杠并在空腔内对应调节丝杠设置相配合的撑杆，撑杆和调节丝杠上设置配重块，驱动调节丝杠进行旋转配重块便会在调节丝杠上进行移动，两根调节丝杠在水平面上的投影是垂直相交的，这样通过两根调节丝杠的旋转便可以移动配重块的位置，通过相互垂直的两个轴向配合，实现配重块对基座本体重心的调整。

基座本体上部设置的还有紧急反应机构，在杆塔倾斜时驱动机构将压力孔内的活动顶杆顶出，插入泥土中，增加基座的抓地力，防止杆塔倾斜的更加严重。该紧急反应机构不能在刚埋入杆塔基座时便触发，因为活动顶杆顶入泥土中时间过长后，通过多次的风吹雨淋，活动顶杆与泥土之间缝隙会越来越大，虽然能一定程度上增加抓地力，但是经历大风次数较多后仍容易倾倒，而这时便没有紧急反应机构来避免杆塔倾斜。

本发明对线路杆塔的倾斜起到了很好的监测，能够自供能全天候进行监测，可以及时将杆塔倾斜信息发送至监控中心，实现快速反应，且通过基座的特殊设计，自带一定的防倾倒功能，避免杆塔倾斜严重造成更大的电力事故，为抢修人员的到来争取时间，降低了事故造成的损失。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明空腔的结构示意图；

图4是本发明紧急反应机构的结构示意图；

图5是本发明活动顶杆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

如图1所示：本实施例提供了一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，包括监控中心24、设置在杆塔基座1上的监测模块3、控制模块4、通信模块9、电源模块17以及设置在所述杆塔下端的基座内的平衡调节模块26，所述电源模块17包括蓄电池25和与其相连接的取电机构27，所述取电机构27包括依次连接的取能线圈28、前端冲击保护电路29、整流滤波电路30和DC/DC转换模块31，所述DC/DC转换模块31与所述蓄电池25连接，所述监控中心24通过通信模块9与所述控制模块4连接，所述控制模块4与所述监测模块3、电源模块17和平衡调节模块26连接，所述电源模块17与所述平衡调节模块26连接。

监测模块可以对杆塔的倾斜度进行监测，当倾斜度过大时控制模块通过通信模块发送报警指令至远处的监控中心，提醒工作人员及时派出维修小组对线路进行抢修，同时控制模块控制平衡调节模块对已经倾斜的杆塔进行再平衡，避免杆塔的倾斜角多更大而造成更大的事故及损失。电源模块对杆塔上设置的各个模块进行供电，使其可以正常工作使用，电源模块包括蓄电池和取电机构，该结构是通过感应取电经输电线路上的电能转换为合适的电压存入蓄电池内，取能线圈将线路中的电能转换至取电装置内的电能，再通过前端冲击保护电路保护取电装置的安全，整流滤波电路将电压及电流整流，使其变成稳定的直流电，再通过DC/DC转换模块将电流转换为适合电源模块存储的电流，存入蓄电池内，供现场设备使用。

所述监测模块3包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。三轴加速度计能够监测杆塔倾斜的速度，三轴陀螺仪能够监测倾斜的方向，两者相互配合可以实现对杆塔倾斜方向和速度的监测，通过监测信息能够更好的控制平衡调节机构的动作，使得杆塔的安全性更高。

所述控制模块4包括PLC控制器，所述通信模块9包括GPRS模块。PLC控制器常用于工业生产控制，功能强大。GPRS模块可以实现无线远程通信，通信的范围很远，且信号稳定，利于整个监测系统的平稳运行。

实施例二

如图2和图3所示：其与实施例一的区别在于：

进一步的，所述平衡调节模块26包括所述基座1内设置的空腔2以及所述空腔2边缘按照圆周的角度均匀排列的四个轴承8，所述两两相对的轴承8上设置调节丝杠5，所述空腔2内对应所述调节丝杠5设置撑杆6，所述调节丝杠5和与之相对应的撑杆6上设置配重块7，所述配重块7设置与所述调节丝杠5相配合的内螺纹孔22和与所述撑杆6相配合的支撑孔23，所述调节丝杠5与所述调节电机13传动连接。

平衡调节机构是通过对内部的配重块位置进行调整从而调整基座的重心，从而起到移动的调整作用，可以对大部分倾斜的杆塔所在的角度进行维持，避免更大事故的发生。四个轴承两两相对，且相对的两个轴承与另外两个不在同一水平面内，相对的轴承上设置调节丝杠并在空腔内对应调节丝杠设置相配合的撑杆，撑杆和调节丝杠上设置配重块，驱动调节丝杠进行旋转配重块便会在调节丝杠上进行移动，两根调节丝杠在水平面上的投影是垂直相交的，这样通过两根调节丝杠的旋转便可以移动配重块的位置，通过相互垂直的两个轴向配合，实现配重块对基座本体重心的调整。

所述调节电机13采用伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。这样对于配重块在空腔内位置的改变控制更加精准，对于重心的调节更好，更利于杆塔的稳定。

实施例三

如图4和图5所示：其与实施例一的区别在于：

所述基座1上部均布设置若干个开口向外的压力孔10，所述压力孔10内设置与其截面相配合的活动顶杆11和驱动所述活动顶杆11的驱动机构13。所述压力孔10截面为圆形，所述压力孔10为钢管制件。所述活动顶杆11包括契合所述压力孔10内径大小的圆柱形底座14和所述圆柱形底座14前端设置的固定长杆15。所述固定长杆15两侧设置固定板21。基座本体上部设置的还有紧急反应机构，在杆塔倾斜时驱动机构将压力孔内的活动顶杆顶出，插入泥土中，增加基座的抓地力，防止杆塔倾斜的更加严重。该紧急反应机构不能在刚埋入杆塔基座时便触发，因为活动顶杆顶入泥土中时间过长后，通过多次的风吹雨淋，活动顶杆与泥土之间缝隙会越来越大，虽然能一定程度上增加抓地力，但是经历大风次数较多后仍容易倾倒，而这时便没有紧急反应机构来避免杆塔倾斜。

压力孔采用圆形截面，最好采用钢管制件，保证其侧壁的光滑性以及抗压强度，避免撑开活动顶杆时压力孔出现裂缝，影响活动顶杆的顶出距离，从而影响活动顶杆的抓地力。活动顶杆的结构包括底座和固定长安，底座为契合压力孔的密封底座，这样驱动机构通过驱动底座来推动固定长杆插入泥土中，固定长杆两侧设置固定板，固定板是水平设置，插入泥土中会增加抓地力，更大限度的稳定倾斜中的杆塔。

实施例四

如图4所示：其与实施例三的区别在于：

所述驱动机构12包括所述压力孔10内端部设置的气囊20，所述气囊20内设置叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅粉末，所述气囊20内还设置点火装置18。

驱动机构采用化学的方式来进行，气囊内设置的叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅粉末，在受热情况下叠氮化钠迅速分解，燃烧产生出熔化的金属钠和氮气的混合物，然后，金属钠和硝酸钾反应释放出更多的氮气并形成氧化钾和氧化钠。这些氧化物会立即与二氧化硅结合，形成无害的硅酸钠玻璃，而此过程中产生的大量氮气便会迅速顶出压力孔内设置的活动长杆。

所述点火装置18采用电子点火器，所述电子点火器通过固态继电器16与控制模块4和电源模块17连接。点火装置起到对叠氮化钠加热的作用，采用电子点火器的效果更好，反应迅速，电子点火器点火时触发的温度很高，足以保证叠氮化钠被顺利点燃开始反应。控制模块通过固态继电器来控制电子点火器的开关，电源模块通过固态继电器的开关对电子点火器进行供电。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：包括监控中心、设置在杆塔基座上的监测模块、控制模块、通信模块、电源模块以及设置在所述杆塔下端的基座内的平衡调节模块，所述电源模块包括蓄电池和与其相连接的取电机构，所述取电机构包括依次连接的取能线圈、前端冲击保护电路、整流滤波电路和DC/DC转换模块，所述DC/DC转换模块与所述蓄电池连接，所述监控中心通过通信模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述监测模块、电源模块和平衡调节模块连接，所述电源模块与所述平衡调节模块连接。

2.如权利要求1所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述监测模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。

3.如权利要求1所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述控制模块包括PLC控制器。

4.如权利要求1所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述通信模块包括GPRS模块。

5.如权利要求1所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述平衡调节模块包括所述基座内设置的空腔以及所述空腔边缘按照圆周的角度均匀排列的四个轴承，所述两两相对的轴承上设置调节丝杠，所述空腔内对应所述调节丝杠设置撑杆，所述调节丝杠和与之相对应的撑杆上设置配重块，所述配重块设置与所述调节丝杠相配合的内螺纹孔和与所述撑杆相配合的支撑孔，所述调节丝杠与所述调节电机传动连接。

6.如权利要求5所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述调节电机采用伺服电机。

7.如权利要求1所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述基座上部均布设置若干个开口向外的压力孔，所述压力孔内设置与其截面相配合的活动顶杆和驱动所述活动顶杆的驱动机构。

8.如权利要求7所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述压力孔截面为圆形，所述压力孔为钢管制件。

9.如权利要求8所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述活动顶杆包括契合所述压力孔内径大小的圆柱形底座和所述圆柱形底座前端设置的固定长杆。

10.如权利要求7所述的杆塔远程在线防倾倒监控系统，其特征在于：所述驱动机构包括所述压力孔内端部设置的气囊，所述气囊内设置叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅粉末，所述气囊内还设置点火装置。