CN109472965A - 一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置 - Google Patents

一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，该断线报警装置包括：加速度传感器安装于架空线路上，加速度传感器的输出端连接于报警单元的控制端，加速度传感器用于检测架空线路状态变化过程中的加速度信息；控制单元的检测端连接于加速度传感器的输出端，控制单元被配置为当判定加速度信息大于或等于预设阈值时，生成并发送断线信号；报警单元的接收端连接于控制单元的输出端，报警单元用于根据断线信号生成报警信息。通过本申请中的技术方案，提高了雷击断线检测的可靠性和准确性，降低了过电压引起误报警的可能性，提高了雷击断线的维修效率，有利于抢修和快速恢复供电。

Description

一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置
技术领域
本申请涉及雷击断线检测的技术领域，具体而言，涉及一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置。
背景技术
当前，我国的配电网输电线路主要以绝缘线路为主，造成绝缘线路发生故障的主要原因是雷击断线。雷击断线的发生可以归纳为以下两步：(1)雷电过电压击穿绝缘层，造成导线对地放电，但由于雷电流作用时间短，仅为微秒级，能量小，此时导线不会烧断；(2)雷电造成击穿后，施加在放电通道上的系统工频过电压会产生工频短路电流，工频短路电流持续引起电弧燃烧，从而烧断导线。系统短路电流与系统运行方式有关，直接接地系统的短路电流数值可达数千安培，会造成过流保护动作，切断线路；对于采用中心点接消弧线圈接地方式，单相接地故障电流电流可能小于10A，此时可允许带故障运行2h，即断线接地后系统仍继续运行，此时经过断线落地区域的人员可能有触电危险。需要及时向抢修人员报警并确定事故地区，便于快速抢修，消除隐患。
而现有技术中，以如何预防架空线路发生雷击断线为主，通常是加装避雷器或者防雷击断线装置，以预防架空线路因雷击而断线，较少考虑到断线后如何进行判断、报修以及对附近人员进行有效地预警，以免造成对人员的伤害。
发明内容
本申请的目的在于：对10kV架空线路因雷击导致断线进行判断，提高了断线报警的准确性和及时性，降低了因架空线路断线对附近人员造成伤害的可能性。
本申请的技术方案是：提供了一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，该断线报警装置包括：加速度传感器、控制单元和报警单元；加速度传感器安装于架空线路上，加速度传感器的输出端连接于报警单元的控制端，加速度传感器用于检测架空线路状态变化过程中的加速度信息；控制单元的检测端连接于加速度传感器的输出端，控制单元被配置为当判定加速度信息大于或等于预设阈值时，生成并发送断线信号；报警单元的接收端连接于控制单元的输出端，报警单元用于根据断线信号生成报警信息，其中，报警信息包括光电报警信息、声音报警信息和位置坐标信息。
上述任一项技术方案中，进一步地，报警单元，具体包括：声光报警装置以及坐标发射单元；声光报警装置包括警示灯和蜂鸣器，声光报警装置用于根据断线信号，生成光电报警信息和声音报警信息；坐标发射单元用于根据断线信号，发送位置坐标信息，位置坐标信息为断线报警装置的杆塔编号。
上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：风速检测装置和振动检测模块；风速检测装置设置于杆塔上，风速检测装置与加速度传感器位于同一水平方向，风速检测装置用于检测加速度传感器位置处的风速；振动检测模块的检测端连接于风速检测装置的输出端，振动检测模块的输出端连接于控制单元，振动检测模块用于根据风速和初始阈值，生成并发送预设阈值。
上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：电源模块和取能装置；电源模块的输出端连接于加速度传感器的供电端、控制单元的供电端、报警单元的供电端、风速检测装置的供电端以及振动检测模块的供电端；取能装置包括电流互感线圈、电流转换模块、滤波模块、稳压模块以及储能模块；架空线路穿过电流互感器，电流互感器的互感端连接于电流转换模块的输入端，电流转换模块的输出端通过滤波模块和稳压模块连接于储能模块的输入端，储能模块的输出端连接于电源模块的输入端。
上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：屏蔽装置；屏蔽装置设置于断线报警装置的外侧，屏蔽装置用于当发生雷击时，对断线报警装置提供屏蔽防护。
上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：保护电路单元；保护电路设置于断线报警装置的输入端，保护电路单元包括两个稳压保护元件、充电电容以及匹配阻抗；第一稳压保护元件与充电电容串联，第二稳压保护元件并联于第一稳压保护元件和充电电容的两端，匹配阻抗并联于充电电容的两端。
上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：冲击缓冲装置；冲击缓冲装置设置于屏蔽装置的外侧，缓冲装置用于当架空线路断线时，减缓断线报警装置与地面撞击产生的冲击。
上述任一项技术方案中，进一步地，断线报警装置安装于架空线路上的绝缘子的两侧，断线报警装置与绝缘子之间的距离为230mm至270mm。
本申请的有益效果是：通过设置加速度传感器，当架空线路断线时，加速度传感器检测架空线路的加速度信息，若控制单元判定加速度信息大于或等于预设阈值时，判定架空线路发生断线，以实现对架空线路因雷击导致的断线进行检测，提高了雷击断线检测的可靠性和准确性，降低了因过电压引起误报警的可能性，提高了雷击断线的维修效率，有利于抢修和快速恢复供电，通过设置报警单元，对架空线路断线进行报警，提示经过的人员，降低了因断线导致人员触电的可能性，防止了意外事故发生，提高了配电网输电线路的安全性。通过设置屏蔽装置、保护电路和冲击缓冲装置，有利于断线报警装置稳定运行，降低了断线报警装置发生故障的可能性。
本申请通过设置风速检测装置和振动检测模块，检测加速度传感器位置处的风速，得出加速度传感器因风力晃动产生的加速度，进而得出预设阈值，以降低架空线路因风晃动产生的加速度误差，提高了断线报警装置检测断线的准确性和可靠性。
本申请通过设置取能装置，利用架空线路的输送电流进行感应生电，以便于对断线报警装置中的各个电气元件进行供电，有利于断线报警装置的长期稳定运行，通过设置滤波模块、稳压模块以及储能模块，提高了断线报警装置运行的可靠性和稳定性。
附图说明
本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请的一个实施例的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置的示意框图；
图2是根据本申请的一个实施例的保护电路单元的示意框图；
图3是根据本申请的一个实施例的断线报警装置安装位置的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
结合图1至图3对本申请中的实施例进行说明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，包括：加速度传感器01、控制单元02和报警单元03；加速度传感器01安装于架空线路上，加速度传感器01的输出端连接于报警单元03的控制端，加速度传感器01用于检测架空线路状态变化过程中的加速度信息；
具体地，在架空线路上设置加速度传感器01，由加速度传感器01检测架空线路状态变化过程中的加速度信息，架空线路由正常连接状态转化为断开状态，即当架空线路发生断线时，加速度传感器01检测架空线路坠落过程中的加速度信息，并将检测到的加速度信息传递至控制单元02。
在本实施例中，控制单元02的检测端连接于加速度传感器01的输出端，控制单元02被配置为当判定加速度信息大于或等于预设阈值时，生成并发送断线信号；
具体地，控制单元02根据加速度传感器01检测到的架空线路的加速度信息和预设阈值，判断架空线路是因风晃动还是发生了雷击断线，即当加速度信息大于或等于预设阈值时，控制单元02判定架空线路因雷击导致了断线。
优选地，预设阈值大于第一加速度阈值，且预设阈值小于第二加速度阈值，其中，第一加速度阈值为架空线路在不同风速大小和不同风速方向下的晃动加速度与第一预设系数的乘积，第二加速度阈值为架空线路在不同长度和不同高度下的坠落加速度与第二预设系数的乘积。
首先，确定不同风速和风向下，加速度传感器01检测到的的第一加速度，即通过在模拟塔线上加装加速度传感器01，将模拟塔线放置在风洞中，调节风洞的风速大小和风向，通过加速度传感器01得到多组模拟塔线在不同风速和不同风向下的第一加速度信息，通过排序选取最大的第一加速度，记作晃动加速度amax。
其次，确定不同坠落高度下，加速度传感器01检测到的的第二加速度信息，即在模拟塔线一端断开的情况下，让安装有加速度传感器01的模拟塔线做落体运动，但是由于每段模拟塔线都需要穿过线夹，模拟塔线另一端会对断开坠落的一端产生一定的拉力，因此，通过设置加速度传感器01，检测模拟塔线在不同长度和不同的高度下，对应着的多组不同的第二加速度，得出多组加速度传感器01在不同架空线路长度和不同高度下的加速度信息，通过排序选取最大的第二加速度，记作坠落加速度bmax。
最后，设定第一阈值系数δ和第二阈值系数根据预设计算公式确定预设阈值Ay，即可避免断线报警装置因风晃动而产生误判断，而且保证能够有效地对架空线路断线进行判断。
进一步地，断线报警装置还包括：风速检测装置04和振动检测模块05；风速检测装置04设置于杆塔上，风速检测装置04与加速度传感器01位于同一水平方向，风速检测装置04用于检测加速度传感器01位置处的风速；振动检测模块05的检测端连接于风速检测装置04的输出端，振动检测模块05的输出端连接于控制单元02，振动检测模块05用于根据风速和初始阈值，生成并发送预设阈值。
具体地，在杆塔上设置风速检测装置04，该风速检测装置04与设置于架空线路上的加速度传感器01位于同一水平平面，以检测加速度传感器01位置处的风速，再由振动检测模块05根据检测到的风速，确定加速度传感器01因风晃动产生的晃动加速度，并根据晃动加速度和设定的初始阈值，确定预设阈值，以避免架空线路因风晃动导致控制单元02误判断。
在本实施例中，报警单元03的接收端连接于控制单元02的输出端，报警单元03用于根据断线信号生成报警信息，其中，报警信息包括光电报警信息、声音报警信息和位置坐标信息。
进一步地，报警单元03具体包括：声光报警装置31以及坐标发射单元32；声光报警装置31包括警示灯和蜂鸣器，声光报警装置31用于根据断线信号，生成光电报警信息和声音报警信息；坐标发射单元32用于根据断线信号，发送位置坐标信息，位置坐标信息为断线报警装置的杆塔编号。
具体地，架空线路触地后，报警单元03根据触发信号，分别由声光报警装置31中的蜂鸣器和警示灯生成声音报警信息和光电报警信息，以提醒架空线路断线触地处的附近人员远离，以防止人员发生触点意外。
优选地，坐标发射单元32具体还包括：无线通信模块33；无线通信模块33设置于坐标发射单元32的输出端，无线通信模块33用于将坐标信息进行无线上传至云端服务器。
具体地，坐标发射单元32将对应的杆塔编号通过无线通信模块33进行发射，将杆塔编号传送至对应的云端服务器中，由云端服务器根据存储的杆塔编号进行断线定位，进而将断线故障信息发送至维修人员的移动终端，使得维修人员能够随时接收断线故障信息，及时处理。
进一步地，断线报警装置还包括：电源模块06和取能装置07；电源模块06的输出端连接于加速度传感器01的供电端、控制单元02的供电端、报警单元03的供电端、风速检测装置04的供电端以及振动检测模块05的供电端；取能装置07包括电流互感线圈、电流转换模块、滤波模块、稳压模块以及储能模块；架空线路穿过电流互感器，电流互感器的互感端连接于电流转换模块的输入端，电流转换模块的输出端通过滤波模块和稳压模块连接于储能模块的输入端，储能模块的输出端连接于电源模块06的输入端。
具体地，在断线报警装置中设置电源模块06，对断线报警装置中的用电单元模块进行供电，以实现断线报警装置的稳定运行。
架空线路穿过电流互感线圈，电流互感线圈将感应电流传输至电流转换模块，电流转换模块将感应电流由交流电流转换为直流电流储能电流，并将直流电经过滤波模块以及稳压模块，最终，由储能装置对滤波、稳压后的直流电流进行储能，以便于对电源模块06进行供电。
进一步地，断线报警装置还包括：屏蔽装置08；屏蔽装置08设置于断线报警装置的外侧，屏蔽装置08用于当发生雷击时，对断线报警装置提供屏蔽防护。
具体地，在断线保护装置的外侧设置屏蔽装置08，以减小发生雷击时，断线保护装置中的感应过电压，提供屏蔽防护。
进一步地，断线报警装置还包括：保护电路单元09；保护电路设置于断线报警装置的输入端，保护电路单元09包括两个稳压保护元件、充电电容93以及匹配阻抗94；第一稳压保护元件91与充电电容93串联，第二稳压保护元件92并联于第一稳压保护元件91和充电电容93的两端，匹配阻抗94并联于充电电容93的两端。
优选地，保护电路单元09具体还包括：稳压元件95；稳压元件95与报警单元03中的无线通信模块33串联，串联后的稳压元件95和无线通信模块33并联于充电电容93的两端。
具体地，如图2所示，保护电路并联于控制单元02和报警单元03的外侧，第一稳压保护元件91和第二稳压保护元件92起到电压钳位的作用，第一稳压保护元件91的耐受电压小于第二稳压保护元件92的耐受电压，当电路中产生过电压时，第一稳压保护元件91首先导通，向充电电容93充电，匹配阻抗94可减缓冲击陡度，充电电容93电压升高，当充电电容93与第一稳压保护元件91的电压和大于第二稳压保护元件92的耐受电压，第二稳压保护元件92导通，即过电压能量可从两个支路释放掉。在充电电容93充电完成后，电压达到一定值后，第一稳压保护元件91两端耐受电压降低，第一稳压保护元件91关断。充电电容93可通过稳压元件95向无线通信模块33短时供电，保证无线通信模块33发出断线信号。
进一步地，断线报警装置还包括：冲击缓冲装置10；冲击缓冲装置10设置于屏蔽装置08的外侧，缓冲装置用于当架空线路断线时，减缓断线报警装置与地面撞击产生的冲击。
具体地，在断线报警装置的外侧设置冲击缓冲装置10，以减小架空线路断线触地时对断线报警装置的冲击，以保证断线报警装置能够正常运行。
进一步地，断线报警装置安装于架空线路上的绝缘子的两侧，断线报警装置与绝缘子之间的距离为230mm至270mm。
具体地，如图3所示，在架空线路上设置有绝缘子，将断线报警装置安装于绝缘子的两侧，且与绝缘子之间距离L的取值为230mm至270mm，如设定距离为250mm，以保证雷击断线时，架空线路的两端触地时，在触地的两端都能产生对应的报警信息，以对附近的人员进行及时的报警。
以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，该断线报警装置包括：加速度传感器安装于架空线路上，加速度传感器的输出端连接于报警单元的控制端，加速度传感器用于检测架空线路状态变化过程中的加速度信息；控制单元的检测端连接于加速度传感器的输出端，控制单元被配置为当判定加速度信息大于或等于预设阈值时，生成并发送断线信号；报警单元的接收端连接于控制单元的输出端，报警单元用于根据断线信号生成报警信息，其中，报警信息包括光电报警信息、声音报警信息和位置坐标信息。通过本申请中的技术方案，提高了雷击断线检测的可靠性和准确性，降低了过电压引起误报警的可能性，提高了雷击断线的维修效率，有利于抢修和快速恢复供电。
本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。
本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。
尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (8)

1.一种基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，所述断线报警装置包括：加速度传感器(01)、控制单元(02)和报警单元(03)；
所述加速度传感器(01)安装于架空线路上，所述加速度传感器(01)的输出端连接于所述报警单元(03)的控制端，所述加速度传感器(01)用于检测所述架空线路状态变化过程中的加速度信息；
所述控制单元(02)的检测端连接于所述加速度传感器(01)的输出端，所述控制单元(02)被配置为当判定所述加速度信息大于或等于预设阈值时，生成并发送断线信号；
所述报警单元(03)的接收端连接于所述控制单元(02)的输出端，所述报警单元(03)用于根据所述断线信号生成报警信息，
其中，所述报警信息包括光电报警信息、声音报警信息和位置坐标信息。
2.如权利要求1所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，所述报警单元(03)，具体包括：声光报警装置(31)以及坐标发射单元(32)；
所述声光报警装置(31)包括警示灯和蜂鸣器，所述声光报警装置(31)用于根据所述断线信号，生成所述光电报警信息和所述声音报警信息；
所述坐标发射单元(32)用于根据所述断线信号，发送所述位置坐标信息，所述位置坐标信息为所述断线报警装置的杆塔编号。
3.如权利要求1所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，还包括：风速检测装置(04)和振动检测模块(05)；
所述风速检测装置(04)设置于杆塔上，所述风速检测装置(04)与所述加速度传感器(01)位于同一水平方向，所述风速检测装置(04)用于检测所述加速度传感器(01)位置处的风速；
所述振动检测模块(05)的检测端连接于所述风速检测装置(04)的输出端，所述振动检测模块(05)的输出端连接于所述控制单元(02)，所述振动检测模块(05)用于根据所述风速和初始阈值，生成并发送所述预设阈值。
4.如权利要求3所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，还包括：电源模块(06)和取能装置(07)；
所述电源模块(06)的输出端连接于所述加速度传感器(01)的供电端、所述控制单元(02)的供电端、所述报警单元(03)的供电端、所述风速检测装置(04)的供电端以及所述振动检测模块(05)的供电端；
所述取能装置(07)包括电流互感线圈、电流转换模块、滤波模块、稳压模块以及储能模块；
所述架空线路穿过所述电流互感器，所述电流互感器的互感端连接于所述电流转换模块的输入端，所述电流转换模块的输出端通过所述滤波模块和所述稳压模块连接于所述储能模块的输入端，所述储能模块的输出端连接于所述电源模块(06)的输入端。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，还包括：屏蔽装置(08)；
所述屏蔽装置(08)设置于所述断线报警装置的外侧，所述屏蔽装置(08)用于当发生雷击时，对所述断线报警装置提供屏蔽防护。
6.如权利要求1至4中任一项所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，还包括：保护电路单元(09)；
所述保护电路设置于所述断线报警装置的输入端，所述保护电路单元(09)包括两个稳压保护元件、充电电容(93)以及匹配阻抗(94)；
第一稳压保护元件(91)与所述充电电容(93)串联，第二稳压保护元件(92)并联于所述第一稳压保护元件(91)和所述充电电容(93)的两端，所述匹配阻抗(94)并联于所述充电电容(93)的两端。
7.如权利要求5中任一项所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，还包括：冲击缓冲装置(10)；
所述冲击缓冲装置(10)设置于所述屏蔽装置(08)的外侧，所述缓冲装置用于当所述架空线路断线时，减缓所述断线报警装置与地面撞击产生的冲击。
8.如权利要求1所述的基于加速度传感器的10kV架空线路雷击断线报警装置，其特征在于，
所述断线报警装置安装于所述架空线路上的绝缘子的两侧，所述断线报警装置与所述绝缘子之间的距离为230mm至270mm。
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