CN110595340A - 一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，所述弧垂检测系统包括太阳能供电单元、信号采集单元、信号传输单元、信号调理单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元；所述弧垂检测系统根据所述输电线路弧垂最低位置电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，并通过所述通信单元上传至监控中心。本发明提供一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统和方法，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂大小，保证输电线路的可靠工作。

Description

一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统及其检 测方法

技术领域

本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统及其检测方法。

背景技术

随着我国电力行业的快速发展，人们对电力系统的安全性和可靠性要求也越来越高。高压架空输电线路作为电力传输系统的重要组成部分之一，为了保证电力系统的安全性和可靠性，需要对高压架空输电线路进行实时有效的监测。弧垂检测是输电线路监测的重要内容之一，若弧垂太小，会增加杆塔荷载，进而可能发生断线、倒塔和掉串等事故；若弧垂太大，会使导线与地面的树木、建筑物等发生接触并放电，从而导致线路跳闸断电。由于输电线路长时间经受自然界环境影响，弧垂会发生一定变化，进而需要对弧垂进行检测，以确保输电线路的安全运行。

目前，弧垂监测主要采取人工巡检法、图像监测法、雷达传感器测量法等，但这些方法易受外界及天气影响，准确性不太高，本发明提出一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂大小，提高弧垂检测的准确性，进而保证输电线路安全、可靠的运行。

发明内容

本发明提供一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统和方法，根据弧垂最低位置地面电场强度的变化计算出实时弧垂大小，保证输电线路的可靠工作。

本发明具体为一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，所述弧垂检测系统包括太阳能供电单元、信号采集单元、信号传输单元、信号调理单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述太阳能供电单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述弧垂检测系统根据所述输电线路弧垂最低位置电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，并通过所述通信单元上传至监控中心。

所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、控制器、蓄电池和保护模块，所述控制器分别与所述太阳能电池板、所述蓄电池、所述控制处理单元相连接，所述太阳能电池板和所述蓄电池通过所述保护模块与所述控制处理单元连接；所述控制器根据所述太阳能电池板输出电能大小控制所述太阳能供电单元的工作模式：

当光照充足时，所述太阳能电池板一方面给所述蓄电池充电，另一方面直接给所述绝缘检测系统提供电源；当天气状况不好光照不足时，由所述蓄电池为所述绝缘检测系统提供电源；

所述保护模块根据所述蓄电池的剩余电量控制所述蓄电池是否为所述绝缘检测系统提供电源，防止因过放而影响所述蓄电池的使用。

所述信号采集单元采用电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置电场强度，输出电压信号；所述电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面；采用电压传感器采集所述输电线路电压信号，采用电流传感器采集所述输电线路电流信号。

所述信号传输单元包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号采集单元连接，采用ZigBee通讯技术将采集的信号发送至所述信号接收模块；所述信号接收模块安装在所述塔杆上，与所述信号调理单元相连接。

所述信号调理单元包括放大模块和滤波模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。

所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置和信息查询，所述参数包括弧垂报警值和弧垂变化率报警值，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。

所述报警单元采用声光报警器，当所述输电线路弧垂异常时，结合所述显示单元及时发出声光报警；所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。

本发明还提供一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

步骤(1)：所述电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置对应的地面电场强度，所述电压传感器采集所述输电线路电压信号，所述电流传感器采集所述输电线路电流信号，并输入所述信号传输单元；

步骤(2)：通过所述信号发射模块将所述电场强度无线发送至所述信号接收模块；

步骤(3)：通过所述信号接收模块将所述电场强度传输至所述信号调理单元；

步骤(4)：经过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；

步骤(4)：经过所述滤波模块滤除高频谐波干扰信号；

步骤(5)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，并输至所述控制处理单元；

步骤(6)：所述控制处理单元根据电场强度、所述电压信号、所述电流信号计算出所述弧垂大小h为所述输电线路高度，U为所述电压信号，E为所述电场强度；

步骤(7)：判断所述弧垂是否大于所述弧垂报警值，若大于所述弧垂报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂大报警，若不大于，进入步骤(8)；

步骤(8)：所述控制处理单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述弧垂变化率报警值进行比较，若大于所述弧垂变化率报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂变化异常报警；

步骤(9)：通过所述通信单元将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。

附图说明

图1为本发明一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统的结构示意图。

图2为本发明一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统检测方法工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明的弧垂检测系统包括太阳能供电单元、信号采集单元、信号传输单元、信号调理单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述太阳能供电单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述弧垂检测系统根据所述输电线路弧垂最低位置电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，并通过所述通信单元上传至监控中心。

所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、控制器、蓄电池和保护模块，所述控制器分别与所述太阳能电池板、所述蓄电池、所述控制处理单元相连接，所述太阳能电池板和所述蓄电池通过所述保护模块与所述控制处理单元连接；所述控制器根据所述太阳能电池板输出电能大小控制所述太阳能供电单元的工作模式：

当光照充足时，所述太阳能电池板一方面给所述蓄电池充电，另一方面直接给所述绝缘检测系统提供电源；当天气状况不好光照不足时，由所述蓄电池为所述绝缘检测系统提供电源；

所述保护模块根据所述蓄电池的剩余电量控制所述蓄电池是否为所述绝缘检测系统提供电源，防止因过放而影响所述蓄电池的使用。

所述信号采集单元采用电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置电场强度，输出电压信号；所述电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面；采用电压传感器采集所述输电线路电压信号，采用电流传感器采集所述输电线路电流信号。

所述信号传输单元包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号采集单元连接，采用ZigBee通讯技术将采集的信号发送至所述信号接收模块；所述信号接收模块安装在所述塔杆上，与所述信号调理单元相连接。

所述信号调理单元包括放大模块和滤波模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。

所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置和信息查询，所述参数包括弧垂报警值和弧垂变化率报警值，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。

所述报警单元采用声光报警器，当所述输电线路弧垂异常时，结合所述显示单元及时发出声光报警；所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。

如图2所示，本发明还提供一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

步骤(1)：所述电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置对应的地面电场强度，所述电压传感器采集所述输电线路电压信号，所述电流传感器采集所述输电线路电流信号，并输入所述信号传输单元；

步骤(2)：通过所述信号发射模块将所述电场强度无线发送至所述信号接收模块；

步骤(3)：通过所述信号接收模块将所述电场强度传输至所述信号调理单元；

步骤(4)：经过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；

步骤(4)：经过所述滤波模块滤除高频谐波干扰信号；

步骤(5)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，并输至所述控制处理单元；

步骤(6)：所述控制处理单元根据电场强度、所述电压信号、所述电流信号计算出所述弧垂大小h为所述输电线路高度，U为所述电压信号，E为所述电场强度；

步骤(7)：判断所述弧垂是否大于所述弧垂报警值，若大于所述弧垂报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂大报警，若不大于，进入步骤(8)；

步骤(8)：所述控制处理单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述弧垂变化率报警值进行比较，若大于所述弧垂变化率报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂变化异常报警；

步骤(9)：通过所述通信单元将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述弧垂检测系统包括太阳能供电单元、信号采集单元、信号传输单元、信号调理单元、A/D转换单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号传输单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述太阳能供电单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述弧垂检测系统根据所述输电线路弧垂最低位置电场强度的变化计算出弧垂大小，结合所述输电线路的工作状况判断所述输电线路弧垂是否正常，若不正常，通过报警单元及时发出报警，并通过所述通信单元上传至监控中心。

2.根据权利要求1所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、控制器、蓄电池和保护模块，所述控制器分别与所述太阳能电池板、所述蓄电池、所述控制处理单元相连接，所述太阳能电池板和所述蓄电池通过所述保护模块与所述控制处理单元连接；所述控制器根据所述太阳能电池板输出电能大小控制所述太阳能供电单元的工作模式：

当光照充足时，所述太阳能电池板一方面给所述蓄电池充电，另一方面直接给所述绝缘检测系统提供电源；当天气状况不好光照不足时，由所述蓄电池为所述绝缘检测系统提供电源；

所述保护模块根据所述蓄电池的剩余电量控制所述蓄电池是否为所述绝缘检测系统提供电源，防止因过放而影响所述蓄电池的使用。

3.根据权利要求2所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述信号采集单元采用电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置电场强度，输出电压信号；所述电场强度传感器安装在两个输电塔杆之间输电线路弧垂最低位置对应的地面；采用电压传感器采集所述输电线路电压信号，采用电流传感器采集所述输电线路电流信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述信号传输单元包括信号发射模块和信号接收模块，所述信号发射模块与所述信号采集单元连接，采用ZigBee通讯技术将采集的信号发送至所述信号接收模块；所述信号接收模块安装在所述塔杆上，与所述信号调理单元相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括放大模块和滤波模块，所述放大模块由二级放大器串联而成：电路前级包括第一放大器和第二放大器，从所述第一放大器、所述第二放大器同相输入端输入信号；电路后级采用差分放大器，能够抵消共模干扰；所述滤波模块采用RC低通滤波器。

6.根据权利要求5所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元进行参数设置和信息查询，所述参数包括弧垂报警值和弧垂变化率报警值，根据不同的天气状况、电力线路不同的工作状态进行分别设置。

7.根据权利要求6所述的一种基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统，其特征在于，所述报警单元采用声光报警器，当所述输电线路弧垂异常时，结合所述显示单元及时发出声光报警；所述通信单元采用GPRS无线通信技术将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于场强变化的高压架空输电线路弧垂检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

步骤(1)：所述电场强度传感器测量所述输电线路弧垂最低位置对应的地面电场强度，所述电压传感器采集所述输电线路电压信号，所述电流传感器采集所述输电线路电流信号，并输入所述信号传输单元；

步骤(2)：通过所述信号发射模块将所述电场强度无线发送至所述信号接收模块；

步骤(3)：通过所述信号接收模块将所述电场强度传输至所述信号调理单元；

步骤(4)：经过所述放大模块对信号进行放大处理，同时抵消共模干扰；

步骤(4)：经过所述滤波模块滤除高频谐波干扰信号；

步骤(5)：经过所述A/D转换单元进行A/D转换，并输至所述控制处理单元；

步骤(6)：所述控制处理单元根据电场强度、所述电压信号、所述电流信号计算出所述弧垂大小h为所述输电线路高度，U为所述电压信号，E为所述电场强度；

步骤(7)：判断所述弧垂是否大于所述弧垂报警值，若大于所述弧垂报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂大报警，若不大于，进入步骤(8)；

步骤(8)：所述控制处理单元根据所述弧垂大小计算所述弧垂变化率，并与所述弧垂变化率报警值进行比较，若大于所述弧垂变化率报警值，通过所述报警单元和所述显示单元发出弧垂变化异常报警；

步骤(9)：通过所述通信单元将所述弧垂检测系统检测结果上传至所述监控中心。