CN109038439A

CN109038439A - 一种输电线路导线风振监测及抑制系统

Info

Publication number: CN109038439A
Application number: CN201810813483.5A
Authority: CN
Inventors: 裴慧坤; 谭波; 周伟才; 刘丙财; 陈城; 刘如海; 赵小盘; 宗伟; 许海源
Original assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2018-12-18
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: CN109038439B

Abstract

本发明公开一种输电线路导线风振监测及抑制系统，包括：机械连接系统，用于将输电线路导线风振监测及抑制系统固定到输电线路杆塔的横担上；发电储能系统，用于利用导线风振产生的动能切割两磁极之间的磁感线而生成电能并储存；导线风振抑制系统，用于抑制导线风振；导线监测及信号传输系统，用于检测导线及周围情况并将信号传输到电网总部。本发明集机械能发电技术、进气阀控制技术、实时监测技术为一体，发电性能好，适用于气象区域范围广，磁流体发电系统稳定性强；导线风振抑制系统对风振有抑制作用；结构简单，维修方便，制作难度低；对多种输电线路有较好的适应能力；功能可扩展，应用范围广；结构合理，性能可靠。

Description

一种输电线路导线风振监测及抑制系统

技术领域

本发明涉及输电线路防风减灾技术领域，尤其涉及一种输电线路导线风振监测及抑制系统。

背景技术

在风荷载作用下，导线会产生多种形式的振动。包括导线风振、微风振动、次档距振动等多种形式，是危害输电线路安全稳定运行的一种严重灾害。导线风振会造成闪络跳闸、金具及绝缘子损坏、导线断股、断线、杆塔螺栓松动脱落、塔材损伤、基础受损，甚至倒塔等严重事故。在引发电力系统的自然灾害中，风灾是最为严重的一种。近年来随着我国电网规模的扩大和大范围极端恶劣气象的频发输电线路风振事故发生的频率明显增加。电网大面积输电导线风振事故，造成了巨大的经济损失，也严重危害了输电线路的安全运行。

目前在输电线路防风减灾领域出现了很多有关导线风振状态监测的发明，但是这些监测系统大多存在供能问题。但是几乎没有关于导线风振能量储存的装置的专利。导线风振幅度变化很大，有些振动幅度可达几米，其中产生的能量是巨大的。如果能加以利用，就能给导线风振监测系统供能，为实现输电线路运行维护智能化建设提供支持。磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所也称之为直接发电，能量利用效率显著提高。磁流体发电结构简单、稳定性强，用作导线风振储能装置十分适合。

因此发明一种利用磁流体将导线风振能量储存并用于导线监测的装置已是输电线路防风减灾领域急需的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供本发明的目的是提供一种结构简单、安全可靠的输电线路导线风振监测及抑制系统，能储存导线振动产生的能量，同时起到限制导线振动的作用，并利用该能量进行导线风振检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种输电线路导线风振监测及抑制系统，包括：

机械连接系统，用于将所述输电线路导线风振监测及抑制系统固定到输电线路杆塔的横担上；

发电储能系统，用于利用导线风振产生的动能切割两磁极之间的磁感线而生成电能并储存；

导线风振抑制系统，用于抑制导线风振；

导线监测及信号传输系统，用于检测导线及周围情况并将信号传输到电网总部。

其中，所述机械连接系统具体包括：

外伸梁，通过外伸梁固定装置固定到横担上；

主机箱，通过主机箱固定及绝缘装置固定到所述外伸梁上，用于容纳所述发电储能系统和所述导线风振抑制系统。

其中，所述外伸梁固定装置具有第一固定托板和多个第一连接螺栓，所述外伸梁与所述外伸梁固定装置之间通过焊缝连接。

其中，所述主机箱固定及绝缘装置包括绝缘箱体、设置在所述绝缘箱体顶面的固定托盘和多个第二连接螺栓，所述绝缘箱体与所述主机箱之间采用焊缝连接。

其中，所述发电储能系统具体包括：

磁流体导管，其内填装有液态金属磁流体；

位于所述磁流体导管上下两侧的第一永久磁极和第二永久磁极；

位于所述磁流体导管内且相对设置的第一发电电极和第二发电电极；

通过连接线路与所述第一发电电极相连的蓄电池；

连接在所述磁流体导管一端的第一活塞和第一可动密封环。

其中，所述导线风振抑制系统具体包括：

连接在所述磁流体导管另一端的第二活塞；

一端通过导线连接环与导线相连的活塞连杆，其另一端通过球形连接头与第二活塞内的第二可动密封环相连；

安装在所述第二活塞底部的红外感应装置和安装在活塞连杆上的红外开关装置；

与所述第一活塞相连的进气阀，安装在所述进气阀外部且分别用于控制所述进气阀开、闭的第一进气阀控制装置、第二进气阀控制装置；

通过连接元件安装到所述进气阀外表面的液压装置。

其中，所述活塞连杆受导线风振带动运动并传动至所述第二活塞，所述第二活塞运动使液态金属磁流体在所述磁流体导管中运动，所述第一永久磁极与所述第二永久磁极之间产生磁场，液态金属磁流体运动而切割磁感线产生电流，电流经过所述连接线路传输到所述蓄电池储存。

其中，当所述红外开关装置被所述红外感应装置感应到时，所述红外感应装置发出红外感应控制信号，控制所述进气阀关闭。

其中，在所述进气阀底部端面设有第二固定托板，与所述主箱体的底板相固定，在所述第二活塞底部端面还设有第三固定托板，与所述主箱体的底板相固定。

其中，所述导线监测及信号传输系统具体包括：

安装在所述外伸梁上的信息汇总装置；

安装在所述信息汇总装置上的信息收发装置和天线；

安装在所述主机箱内右上方的发电电压检测装置，与所述第二发电电极电气连接，用于在监测到发电电压超过预设电压阈值时触发报警，并通过所述信息汇总装置及所述信号收发装置发送给电网总部；

安装在所述主机箱顶面的摄像头。

本发明实施例的有益效果在于：集机械能发电技术、进气阀控制技术、实时监测技术等技术为一体，与现有输电线路发电装置相比，本发明发电性能好，适用于气象区域范围广，磁流体发电系统稳定性强；导线风振抑制系统对风振有抑制作用；结构简单，维修方便，制作难度低；对多种输电线路有较好的适应能力；功能可扩展，应用范围广；结构合理，性能可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种输电线路导线风振监测及抑制系统的整体结构示意图。

图2为本发明实施例中发电储能系统和导线风振抑制系统的结构示意图。

图3为本发明实施例中进气阀与第一活塞的装配结构示意图。

图4为本发明实施例中红外感应装置与红外开关装置的装配结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例提供一种输电线路导线风振监测及抑制系统，包括：

导线风振抑制系统，用于抑制导线风振；

机械连接系统的作用是将整个系统固定到输电线路杆塔的横担上（图中未示出横担以免影响机械连接系统的整体效果），同时也将其他系统元件固定到箱体及外伸梁上。机械连接系统具体包括：

外伸梁11，通过外伸梁固定装置12固定到横担上；

主机箱10，通过主机箱固定及绝缘装置13固定到外伸梁11上，用于容纳所述发电储能系统和所述导线风振抑制系统。

具体地，外伸梁固定装置12通过螺栓连接固定到横担上，并将外伸梁11通过焊缝连接固定到外伸梁固定装置12上。外伸梁固定装置12具有第一固定托板120和多个第一连接螺栓121。外伸梁11与外伸梁固定装置12之间通过焊缝连接。之后将主机箱固定及绝缘装置13通过螺栓连接固定到外伸梁11上，再将主机箱10通过焊接连接到主机箱固定及绝缘装置13上。主机箱固定及绝缘装置13包括绝缘箱体、设置在绝缘箱体顶面的固定托盘和多个第二连接螺栓。绝缘箱体与主机箱10之间采用焊缝连接。然后将发电储能系统及导线风振抑制系统安装到主机箱10内部。

请再结合图2-4所示，发电储能系统的作用是将导线风振产生的能量转化为电能并储存，包括：

磁流体导管20，其内填装有液态金属磁流体；

位于磁流体导管20上下两侧的第一永久磁极21和第二永久磁极22；

位于磁流体导管20内且相对设置的第一发电电极23和第二发电电极24；

通过连接线路25与第一发电电极23相连的蓄电池26；

连接在磁流体导管20一端的第一活塞27和第一可动密封环28。

导线风振抑制系统的作用是在一定程度上抑制导线风振，防止事故发生，包括：

连接在磁流体导管20另一端的第二活塞32；

一端通过导线连接环51与导线50相连的活塞连杆31，其另一端通过球形连接头30与第二活塞32内的第二可动密封环33相连；

安装在第二活塞32底部的红外感应装置34和安装在活塞连杆31上的红外开关装置35，红外感应装置34用于在红外开关装置35随活塞连杆31运动时，如果感应到红外开关装置35，则发送红外感应控制信号；

与第一活塞27相连的进气阀36，安装在进气阀36外部且分别用于控制进气阀36开、闭的第一进气阀控制装置37、第二进气阀控制装置38；

通过连接元件360安装到进气阀36外表面的液压装置39。

在进气阀36底部端面设有第二固定托板150，与主箱体10的底板相固定。在第二活塞32底部端面还设有第三固定托板，与主箱体10的底板相固定。

导线监测及信号传输系统的作用是检测导线50及周围情况并将信号传输到电网总部，其包括：

安装在外伸梁11上的信息汇总装置40；

安装在信息汇总装置40上的信息收发装置41和天线42；

安装在主机箱10内右上方的发电电压检测装置43，与第二发电电极24电气连接，用于在监测到发电电压超过预设电压阈值时触发报警，并通过信息汇总装置40及信号收发装置41发送给电网总部；

安装在主机箱10顶面的摄像头44。

以下以LGJ-240/30架空导线50风振为例说明本实施例的工作过程：

导线50因风振带动活塞连杆31运动，通过球形连接头30传动到第二活塞32，由于磁流体导管20两端分别与第一活塞27和第二活塞32连接，通过第一可动密封环28与第二可动密封环33的密封，使磁流体导管20内形成一个密闭空间，第二活塞32的运动形成大气压差，导致液态金属磁流体在磁流体导管20中运动，第一永久磁极21与第二永久磁极22之间产生磁场，由于液态金属磁流体运动而切割磁感线，于是产生电流，经过连接线路25传输到蓄电池26将电能储存起来。电能用于给导线监测及信号传输系统和导线风振抑制系统供电。导线风振抑制系统根据大气压强原理，当导线50风振在规定范围内，也就是没有触发红外感应控制信号时，进气阀36处于开启状态，不对导线50运动造成影响；当导线50风振幅度过大，活塞连杆31伸缩幅度也变大，直到安装在活塞连杆31上的红外开关装置35被红外感应装置34感应到，触发红外感应装置发出红外感应控制信号，控制进气阀36关闭。由于大气压的作用，第二活塞32停止运动，活塞连杆31起到抑制导线风振的作用。导线监测及信号传输系统中的发电电压检测装置43可以监测发电电压，发电电压过大，说明导线风振严重，可通过设置一定电压阈值，发电电压超过此电压阈值时则会触发报警系统，通过信息汇总装置40及信号收发装置41发送给电网总部。电网总部可以远程操控摄像头44观测线路运行情况。

本发明实施例所用元件均为市售产品，例如：蓄电池为锐远RMB；摄像头为iDV-Z08；红外感应装置为高柏E37；进气阀为ICV25；信号收发装置为WeixLAN 25。

通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于，集机械能发电技术、进气阀控制技术、实时监测技术等技术为一体，与现有输电线路发电装置相比，本发明发电性能好，适用于气象区域范围广，磁流体发电系统稳定性强；导线风振抑制系统对风振有抑制作用；结构简单，维修方便，制作难度低；对多种输电线路有较好的适应能力；功能可扩展，应用范围广；结构合理，性能可靠。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种输电线路导线风振监测及抑制系统，其特征在于，包括：

导线风振抑制系统，用于抑制导线风振；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械连接系统具体包括：

外伸梁（11），通过外伸梁固定装置（12）固定到横担上；

主机箱（10），通过主机箱固定及绝缘装置（13）固定到所述外伸梁（11）上，用于容纳所述发电储能系统和所述导线风振抑制系统。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述外伸梁固定装置（12）具有第一固定托板（120）和多个第一连接螺栓（121），所述外伸梁（11）与所述外伸梁固定装置（12）之间通过焊缝连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主机箱固定及绝缘装置（13）包括绝缘箱体、设置在所述绝缘箱体顶面的固定托盘和多个第二连接螺栓，所述绝缘箱体与所述主机箱（10）之间采用焊缝连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述发电储能系统具体包括：

磁流体导管（20），其内填装有液态金属磁流体；

位于所述磁流体导管（20）上下两侧的第一永久磁极（21）和第二永久磁极（22）；

位于所述磁流体导管（20）内且相对设置的第一发电电极（23）和第二发电电极（24）；

通过连接线路（25）与所述第一发电电极（23）相连的蓄电池（26）；

连接在所述磁流体导管（20）一端的第一活塞（27）和第一可动密封环（28）。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述导线风振抑制系统具体包括：

连接在所述磁流体导管（20）另一端的第二活塞（32）；

一端通过导线连接环（51）与导线（50）相连的活塞连杆（31），其另一端通过球形连接头（30）与第二活塞（32）内的第二可动密封环（33）相连；

安装在所述第二活塞（32）底部的红外感应装置（34）和安装在活塞连杆（31）上的红外开关装置（35）；

与所述第一活塞（27）相连的进气阀（36），安装在所述进气阀（36）外部且分别用于控制所述进气阀（36）开、闭的第一进气阀控制装置（37）、第二进气阀控制装置（38）；

通过连接元件（360）安装到所述进气阀（36）外表面的液压装置（39）。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述活塞连杆（31）受导线（50）风振带动运动并传动至所述第二活塞（32），所述第二活塞（32）运动使液态金属磁流体在所述磁流体导管（20）中运动，所述第一永久磁极（21）与所述第二永久磁极（22）之间产生磁场，液态金属磁流体运动而切割磁感线产生电流，电流经过所述连接线路（25）传输到所述蓄电池（26）储存。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述红外开关装置（35）被所述红外感应装置（34）感应到时，所述红外感应装置（34）发出红外感应控制信号，控制所述进气阀（36）关闭。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述进气阀（36）底部端面设有第二固定托板（150），与所述主箱体（10）的底板相固定，在所述第二活塞（32）底部端面还设有第三固定托板，与所述主箱体（10）的底板相固定。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述导线监测及信号传输系统具体包括：

安装在所述外伸梁（11）上的信息汇总装置（40）；

安装在所述信息汇总装置（40）上的信息收发装置（41）和天线（42）；

安装在所述主机箱（10）内右上方的发电电压检测装置（43），与所述第二发电电极（24）电气连接，用于在监测到发电电压超过预设电压阈值时触发报警，并通过所述信息汇总装置（40）及所述信号收发装置（41）发送给电网总部；

安装在所述主机箱（10）顶面的摄像头（44）。