CN109060202A - 一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于输电线路绝缘子在线监测技术领域，涉及一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法，该方法使用数据采集模块实时测量采集双联绝缘子中每支绝缘子的受力荷载，通过诊断模块将该受力与正常状态下的每支绝缘子的受力荷载进行比较，判断绝缘子是否发生断串；信息发送模块通过GPRS/GSM传输模式将判断信息以讯息的方式发送至运维人员的通讯工具。使用该方法对双联绝缘子中绝缘子断串的故障情况进行在线监控，及时将监控情况判断转化为通讯信息及时反馈给相关人员，方便及时消除和检修可疑故障，便于运维人员实时掌握线路信息，防止安全隐患的发生。本发明还公开了该监测方法所使用的装置。
Description
技术领域
本发明属于输电线路绝缘子在线监测技术领域，涉及一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法及装置。
背景技术
绝缘子一端安装在输电线路杆塔横担处，另一端悬挂输电导线，起支撑导线、绝缘高低电位的作用，是维持输电线路安全运行的重要部件。绝缘子组合可由几个分支组成，其中的分支称“联”。重要跨越如跨铁路、高速公路、河流及大档距场合下常用双联绝缘子串，以提高线路安全系数。近年来，双联绝缘子使用场合逐渐增多，双联绝缘子中单支绝缘子断裂情况也时有发生。
使用双联绝缘子的线路运维中，一旦其中一支绝缘子出现故障，则产品出现批次性质量问题的可能性就显著提高，存在双联串两支绝缘子短期内同时断裂的可能性。需要指出的是，单联绝缘子断裂后导线落地，运维人员能根据跳闸信息迅速得知线路发生故障的情况。而双联绝缘子中即使其中一支绝缘子发生断裂，另一绝缘子仍能支撑一段时间，运维人员无法实时掌握线路隐患，但另一支完好的绝缘子承受大幅增加的机械荷载，将加速其老化。因此，双联绝缘子在其中一支断联后，需尽快发现绝缘子断裂缺陷，对两支绝缘子进行更换。然而，输电线路常架设在山区，人工巡视困难，虽然结合了运维人员、直升机及无人机等多种巡视手段，但仍然不能满足需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法，对双联绝缘子中绝缘子断串的故障情况进行在线监控，并及时将监控情况进行判断转化为通讯信息及时反馈给相关人员，方便及时消除和检修可疑故障，便于运维人员实时掌握线路信息，防止安全隐患的发生。本发明的另一目的还在于公开一种所述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置。
为实现上述目的，本发明采用了下列的设计结构以及设计方案：所述监测方法使用数据采集模块(100)实时测量采集双联绝缘子中每支绝缘子的受力荷载；故障诊断模块(200) 将该数据采集模块(100)采集到数据与正常状态下的每支绝缘子的受力荷载进行比较，判断绝缘子是否发生断串；信息发送模块(300)通过GPRS/GSM传输模式将所述判断信息以讯息的方式发送至相关运行人员的通讯工具。
进一步地，所述使用数据采集模块(100)测量双联绝缘子中每支绝缘子的受力荷载的方法包括：所述数据采集模块(100)通过压力传感器(101)测量每支绝缘子的受力荷载并输出信息，该信息经信号处理电路(102)放大处理，并最终采用拉力计算电路(103)求得每支绝缘子的实际拉力值；所述故障诊断模块(200)判断绝缘子是否发生断串的方法包括：将所述实际拉力值与正常拉力值进行比较，并采用逻辑电路判断是否发生绝缘子断串，并输出判断信息；所述信息发送模块(300)通过GPRS/GSM传输模式将判断信息以讯息的方式发送至相关运维人员的通讯工具的方法包括：当故障诊断模块(200)输出的判断信息为故障时，所述信息发送模块(300)按照预先储存的联系人列表，将判断信息通过GPRS/GSM 通信模块进行远距离传输，以GPRS传输模式或GSM模式通过SIM卡直接与通信终端进行通讯，将判断信息以讯息的方式发送至相关运维人员的通讯工具。
进一步地，所述压力传感器(101)的所有电路集成在绝缘子与杆塔相连的连接金具内，该连接金具一端连接杆塔，另一端连接绝缘子，所述每个连接金具只连接一支绝缘子。如此，仅测量该支绝缘子受到的拉力，即此时数据采集模块(100)测得的拉力就是该连接金具所受的拉力。
进一步地，所述压力传感器(101)采用电阻应变片式压力传感器，组成不平衡应变电桥电路。
为减少零点漂移，所述电阻应变片式压力传感器中应变片电桥电路采用交流供电。
另一方面，本发明实现上述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，包括数据采集模块(100)，故障诊断模块(200)和信息发送模块(300)，各模块之间通过通讯系统依次连接，将压力传感器(101)、信号处理电路(102)和拉力计算电路(103)集成为所述数据采集模块(100)，所述压力传感器(101)的所有电路集成在绝缘子与杆塔相连的连接金具内，该连接金具一端连接杆塔，另一端连接绝缘子，所述每个连接金具只连接一支绝缘子；所述故障诊断模块(200)包括信号转换电路(201)和故障判断电路(202)，所述信号转换电路(201)为比较电路，故障判断电路(202)为逻辑电路；所述信息发送模块(300)包括用于存储信息的数据存储单元(301)和数据发射单元(302)。
进一步地，所述所述压力传感器(101)为电阻应变片式压力传感器，以便于组成不平衡应变电桥电路。
进一步地，信息发送模块(300)通过GPRS/GSM通信模块进行远距离传输，以GPRS传输模式或GSM模式通过SIM卡直接与手机终端进行通讯。
进一步地，该装置还包括供电模块(400)，该供电模块(400)为该装置的有源电路供电，包括数据采集模块(100)，故障诊断模块(200)和信息发送模块(300)，其中，数据采集模块(100)中的压力传感器(101)及信号处理电路(102)采用交流供电，其他部分采用直流供电。
由于本发明装置对采样频率要求不高，能源需求量小，因此所述供电模块(400)采用太阳能板供电。进一步地，也可配置蓄电池存储富裕电量。
本发明提出的一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法通过将双联绝缘子实时状态下所受的各种不同拉力转化为离散量，并与正常情况下的拉力大小进行实时比较判断，并通过通讯手段将该判断结果及时反馈给任何需要的运维人员，使相关人员随时、及时掌握双联绝缘子的线路状况，防止安全隐患的发生。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：(1)本发明方法将对绝缘子断裂情况的监控转化为对绝缘子实时受到的拉力的测量监控与比较判断，监测与分析因素单一，与现有技术中检测技术相比，数据更为客观、简单、准确，更能及时得出正确判断，提高了巡检的效率，保障了电网运行的安全。(2)本发明利用该装置所处的得天独厚的自然条件，采用太阳能向整个监测装置供电，并配置了储能装置，确保监测装置的用电得到有力保障，从而能够保证对绝缘子状态监测数据的持续性，为最终的绝缘子性能判断提供客观准确的参考数据，从而利于做出准确的运维措施。(3)本发明提出的用于本发明方法的装置结构简单，便于操作及维护，能有效减轻电路运维人员的劳动强度，提高电路巡检的效率。
附图说明
图1是本发明的高压输电线路双联绝缘子断串监测方法的各个模块组成结构框图。
其中图中标记为，100-数据采集模块；101-压力传感器；102-信号处理电路；103-拉力计算电路；104-基准设置电路；200-故障诊断模块；201-信号转换电路；202-故障判断电路； 300-信息发送模块；301-数据存储单元；302-数据发射单元；400-供电模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明装置的各个模块组成结构框图，包括数据采集模块(100)，故障诊断模块(200)和信息发送模块(300)，各模块之间通过通讯系统依次连接。
其中，数据采集模块(100)包括压力传感器(101)、信号处理电路(102)和拉力计算电路(103)。
压力传感器(101)采用电阻应变片式压力传感器，组成不平衡应变电桥电路。当受力发生应力变化时，阻值发生改变，使得施加在电阻上的电压发生变化。
该压力传感器(101)的所有电路集成在绝缘子与杆塔相连的连接金具内，该连接金具一端连接杆塔，另一端连接绝缘子，所述每个连接金具只连接一支绝缘子。如此，该连接金具仅测量该支绝缘子受到的拉力，即数据采集模块(100)测得的拉力就是连接金具所受拉力。
因电阻应变片式压力传感器的应变片电桥电路输出信号微弱，故采用放大器对该电压信号进行放大处理。为了减少零点漂移，所述电阻应变片式压力传感器中应变片电桥电路采用交流供电。
拉力计算电路(103)根据电阻应变片式压力传感器的应变片应变参数、信号处理电路 (102)输出的电压、信号处理电路(102)中放大器的放大倍数、不平衡应变电桥电路的电桥固定电阻值等参数，采用计算电路求得实际拉力值。
所述故障诊断模块(200)包括信号转换电路(201)和故障判断电路(202)。所述信号转换电路(201)采用比较电路，将通过数据采集模块(100)测得的实际拉力值与正常拉力值进行比较。
在拉力计算电路(103)与信号转换电路(201)之间还设置了基准设置电路(104)，通过该基准设置电路(104)设置将实际拉力值与正常拉力值进行比较时的基准值。
将实际拉力值转化成离散量0、1、2。连接金具所受拉力F包括绝缘子自重T1、绝缘子导线端综合拉力T2。拉力T2是导线重量、风力、覆冰等因素的综合体现，正常情况下，拉力T2主要受导线自重影响。拉力T1则因绝缘子类型有较大差异，如使用瓷、玻璃绝缘子时的T1较使用复合绝缘子时的大。
线路运行中拉力F基本稳定，设其均值为m。受风力影响时，拉力F在m附近小幅波动；线路覆冰时，拉力F将明显超过m值。
正常运行条件下，拉力F≈m，通过基准设置电路取m为比较电路基准值，此时拉力F经转化后数值为1，记为Tr(F)＝1。拉力T转化规则如下：
a)当被监测的绝缘子为瓷或玻璃绝缘子，若F＜0.5m，则Tr(F)＝0；若F＞1.4m，则Tr(F)＝2；其他情况下，Tr(F)＝1。
b)当被监测的绝缘子为复合绝缘子，若F＜0.3m，则Tr(F)＝0；若F＞1.6m，则Tr(F)＝2；其他情况下，Tr(F)＝1。
由该转化规则可知，Tr(F)＝0及Tr(F)＝2的情况都属于异常情况。
所述故障判断电路(202)采用逻辑电路，以上述双联绝缘子不同传感器测得力值的转化量Tr(F1)、Tr(F2)作为输入值，判断是否发生绝缘子断串。
一般情况下，F1＝F2＝m，若单支绝缘子发生断裂，拉力必出现转移。以1#绝缘子为例，则有m-F1≈F2-m；若1#绝缘子、2#绝缘子均断裂，则F1与F2均明显减小。
本实施例中，当判断结果为绝缘子断串时，不管是单串还是双串，故障判断电路(202) 输出信号均为1。其他情况下，故障判断电路(202)输出信号0。
所述信息发送模块(300)包括用于存储信息的数据存储单元(301)和数据发射单元 (302)。
当故障诊断模块(200)输出信号1时，该信息发送模块(300)将故障判断、功能异常、时间、位置等信息调入数据存储单元(301)，然后数据发射单元(302)按照预先存好的联系人列表，将以上信息通过GPRS/GSM通信模块进行远距离传输，以GPRS传输模式、也可采用GSM模式通过SIM卡直接与手机终端进行通讯，将信息以短信方式发送至相关运维人员的手机。
在另一实施例中，本装置还配置了供电模块(400)为该装置的有源电路供电，其中，数据采集模块(100)中的压力传感器(101)及信号处理电路(102)采用交流供电，其他部分采用直流供电。具体来说，为了减少零点漂移，应变片电桥电路、放电器采用交流供电。
因本发明装置对采样频率要求不高，能源需求量小，采用太阳能板供电即可，同时可配置蓄电池存储富裕电量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高压输电线路双联绝缘子断串监测方法，其特征在于，所述监测方法使用数据采集模块(100)实时测量采集双联绝缘子中每支绝缘子的受力荷载；故障诊断模块(200)将该数据采集模块(100)采集到数据与正常状态下的每支绝缘子的受力荷载进行比较，判断绝缘子是否发生断串；信息发送模块(300)通过GPRS/GSM传输模式将所述判断信息以讯息的方式发送至相关运行人员的通讯工具。
2.如权利要求1所述监测方法，其特征在于，所述使用数据采集模块(100)测量双联绝缘子中每支绝缘子的受力荷载的方法包括：所述数据采集模块(100)通过压力传感器(101)测量每支绝缘子的受力荷载并输出信息，该信息经信号处理电路(102)放大处理，并最终采用拉力计算电路(103)求得每支绝缘子的实际拉力值；所述故障诊断模块(200)判断绝缘子是否发生断串的方法包括：将所述实际拉力值与正常拉力值进行比较，并采用逻辑电路判断是否发生绝缘子断串，并输出判断信息；所述信息发送模块(300)通过GPRS/GSM传输模式将判断信息以讯息的方式发送至相关运维人员的通讯工具的方法包括：当故障诊断模块(200)输出的判断信息为故障时，所述信息发送模块(300)按照预先储存的联系人列表，将判断信息通过GPRS/GSM通信模块进行远距离传输，以GPRS传输模式或GSM模式通过SIM卡直接与通信终端进行通讯，将判断信息以讯息的方式发送至相关运维人员的通讯工具。
3.如权利要求2所述监测方法，其特征在于，所述压力传感器(101)的所有电路集成在绝缘子与杆塔相连的连接金具内，该连接金具一端连接杆塔，另一端连接绝缘子，所述每个连接金具只连接一支绝缘子。
4.如权利要求2所述监测方法，其特征在于，所述压力传感器(101)采用电阻应变片式压力传感器，组成不平衡应变电桥电路。
5.如权利要求4所述监测方法，其特征在于，所述电阻应变片式压力传感器中应变片电桥电路采用交流供电。
6.如上述任一项权利要求所述的高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，包括数据采集模块(100)，故障诊断模块(200)和信息发送模块(300)，各模块之间通过通讯系统依次连接，其特征在于，将压力传感器(101)、信号处理电路(102)和拉力计算电路(103)集成为所述数据采集模块(100)，所述压力传感器(101)的所有电路集成在绝缘子与杆塔相连的连接金具内，该连接金具一端连接杆塔，另一端连接绝缘子，所述每个连接金具只连接一支绝缘子；所述故障诊断模块(200)包括信号转换电路(201)和故障判断电路(202)，所述信号转换电路(201)为比较电路，故障判断电路(202)为逻辑电路；所述信息发送模块(300)包括用于存储信息的数据存储单元(301)和数据发射单元(302)。
7.如权利要求6所述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，其特征在于，所述压力传感器(101)为电阻应变片式压力传感器。
8.如权利要求6所述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，其特征在于，信息发送模块(300)通过GPRS/GSM通信模块进行远距离传输，以GPRS传输模式或GSM模式通过SIM卡直接与手机终端进行通讯。
9.如上述任一项权利要求所述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，其特征在于，该装置还包括供电模块(400)，该供电模块(400)为所述数据采集模块(100)，故障诊断模块(200)和信息发送模块(300)提供电源，其中，数据采集模块(100)中的压力传感器(101)及信号处理电路(102)采用交流供电，其他部分采用直流供电。
10.如权利要求9所述高压输电线路双联绝缘子断串监测方法所使用的装置，其特征在于，所述供电模块(400)采用太阳能供电。
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