CN113091886A - 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置 - Google Patents

一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113091886A
CN113091886A CN202110348066.XA CN202110348066A CN113091886A CN 113091886 A CN113091886 A CN 113091886A CN 202110348066 A CN202110348066 A CN 202110348066A CN 113091886 A CN113091886 A CN 113091886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
data
monitoring
network
transmission line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110348066.XA
Other languages
English (en)
Inventor
邓慰
冯满
王欣欣
赵建平
何成
游溢
王建
庄文兵
程鹏
秦澔澔
柯睿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan NARI Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Wuhan NARI Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan NARI Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd filed Critical Wuhan NARI Ltd
Priority to CN202110348066.XA priority Critical patent/CN113091886A/zh
Publication of CN113091886A publication Critical patent/CN113091886A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • H04B3/544Setting up communications; Call and signalling arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/04Ageing analysis or optimisation against ageing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明提出了一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,分为装置层、接入层和主站层,装置层完成线路振颤信号采集和初始数据分析,得到线路的疲劳损伤值,并打包至接入层进行远程定向传输;接入层可通过5G网将数据送至监控中心前置上位机,也可通过有隔离措施的光纤以太网经电力专网接入主站层监控中心;监控中心通过上位机软件或站内数据中心综合自动化平台,根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型,以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警,实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。本发明可应用于跨高铁输电线路振颤在线监测,为运维人员实时掌握跨高铁输电线路的健康状态提供有效监测手段。

Description

一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置
技术领域
本发明涉及电力行业输电线路防灾减灾领域,具体是一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置。
背景技术
随着经济全球化的趋势日益加速,距离逐渐成为制约这一趋势的显著因素。随着高速铁路建设里程不断提升,远距离输电线路不断增加,高速铁路穿越高压输电线路的频率大幅提高,对输电线路的安全造成了较大的威胁。通过长期运行经验对比,跨高铁输电线路磨损断线、倒塔事故率比相信环境下非跨高铁输电线路磨损断线、倒塔事故率要高出53%,线路、金具的磨损程度上,前者也同样要远大于后者。各试验数据及文献记载均表明,跨高铁输电线路风颤现象是造成这种差异的典型因素。
为减少、甚至避免跨高铁输电线路发生振颤脱落事故,针对跨高铁输电线路振颤磨损情况开展在线监测十分必要。目前,跨高铁输电线路振颤磨损在线监测主要通过计算机仿真软件用来验证架空输电线路的振动情况,或者通过测振装置完善振动监测的理论方法,鲜有以研制导线振动在线监测装置的方法实地开展跨高铁输电线路振颤磨损在线监测。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提出一种通过装置层传感器采集线路振颤信号,处理得到振动特征参数,并提取到瞬时幅值和瞬时频率,从而计算出导线对应动弯应力下疲劳损伤参数,建立导线疲劳寿命修正数学模型,以实现预测未来数年内导线的疲劳寿命的跨高铁输电线路振颤在线监测装置。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,所述装置分为装置层、接入层和主站层三大功能层区,所述装置层中包括振动传感器,所述振动传感器包括压电式加速度采集单元、监测单元和内置通讯单元,所述振动传感器安装在输电导线上,所述振动传感器通过压电式加速度采集单元完成线路振颤信号采集,采集的数据信号经所述监测单元处理后,由通讯单元以无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置,状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析,得到线路的疲劳损伤值,并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输;接入层以5G远距离无线传输方式,通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机,同时,以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网,由电力专网接入主站层监控中心;监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台,根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型,以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警,实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。。
所述在线监测装置由装置层振动传感器、状态监测装置,接入层网络辅助设备,以及主站层监控中心客户端组成。
所述装置功能层由振动传感器和状态监测装置组成。所述振动传感器为单轴压电式加速度传感器,包含监测单元、加速度计和通讯单元,传感器配置无线供电模块和锂电池,以实现断电条件低功耗短时运行;所述状态监测装置为多网卡数据监测装置,配置Zigbee和5G无线双网卡以及CAT-6标准千兆网卡,实现状态监测装置分别与传感器、监控中心无线、有线多通道数据交换。
所述接入功能层采用无线、有线双网络复合传输模式,无线网融合目前最先进的5G数字通讯技术,有线网兼容电力专用远动规约安全接入电力专网,多通道实现监控中心数据接入的需求。
所述在线监测系统主站功能层通过上位机软件系统以及同站端既有综合自动化系统无缝衔接的嵌入式分系统,合理准确的进行数据计算和分析,按导线疲劳寿命值将导线划入不同程度磨损区段,并快速实现疲劳跨高铁输电线路定位,按磨损程度进行分级预警,供运维人员分析、决策,降低乃至避免事故发生,增加企业效益。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)利用光电耦合抗干扰传感器,基于多参数同步监测,无限多测点同步监测技术,可实现多地理空间区域跨高铁输电线路风振数据同步采集、分区上送,扩展能力强、数据采集和传输可靠性高、抗干扰能力强;
(2)基于经验模态分解在线监测技术、希尔伯特变换和傅里叶变换原理,运算结果快速准确,可准确提取跨高铁输电线路风振瞬时幅值和瞬时频率等振动参数,进而快速完成输电线路疲劳损伤参数的精度量化。
(3)基于反射缸垫技术接口和Zigbee、5G等多元化复合通讯技术,能够实现装置功能层级多点分区,入网灵活多变,实现数据传输处理的全自动化,得到的数据更加快速,容量更加庞大,数据精准程度更高。
(4)基于上位机软件系统以及同站端既有综合自动化系统无缝衔接的嵌入式分系统,合理准确的进行数据计算和分析,按导线疲劳寿命值将导线划入不同程度磨损区段,并快速实现疲劳跨高铁输电线路定位,按磨损程度进行分级预警,供运维人员分析、决策,降低乃至避免事故发生,增加企业效益。
附图说明
图1为本发明中的系统框图;
图2为本发明中的装置层传感器终端结构图;
图3为本发明中的状态监测装置结构图;
图4为本发明中的装置层系统图;
图5为本发明中的系统网络拓扑图;
图6为本发明中的监控中心功能模式图。
图中,1-装置层,2-接入层、3-主站层,4-振动传感器,5-状态监测装置, 6-站端数据中心,7-前置上位主机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
图1为本发明的系统框图,主要包括:装置层1、接入层2、主站层3。其中装置层包括振动传感器4和状态监测装置5。振动传感器由压电式加速度采集单元、监测单元和内置近端通讯电路组成,安装于输电导线上,通过加速度计完成线路振颤信号采集,数据信号经监测单元处理后,由通讯单元以Zigbee无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置,状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析,得到线路的疲劳损伤值,并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输;接入层以5G 远距离无线传输方式,通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机,同时,以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网,由电力专网接入主站层监控中心;监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台,根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型,以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警,实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。本发明可应用于跨高铁输电线路振颤在线监测,为运维人员实时掌握跨高铁输电线路导线的健康状态提供有效监测手段。
图2为本发明的装置层传感器终端结构图。振动传感器终端由压电式加速度采集单元、监测单元和内置近端通讯电路组成,安装于输电导线上,通过加速度计完成线路振颤信号采集,数据信号经监测单元处理后,由通讯单元以Zigbee 无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置。
图3为本发明的装置层状态监测装置结构图。状态监测装置通过数据传输电路Zigbee模块完成数据接收,在数据信息转换单元中完成数据信息的筛选和转换,得到有效的疲劳损伤值数据信息,经过数据处理控制单元及远程通讯电路 5G无线模块和有线传输电路模块RJ45接口完成各节点数据信息的无线和有线传输。
图4为本发明的装置层系统图。单节点振动传感器终端完成数据采集处理后以Zigbee无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置。状态监测装置实现功能区域内所有节点传感器终端数据的处理和传输。
图5为本发明的系统网络拓扑图。状态监测装置将处理后的跨高铁输电线路疲劳损伤值信息按与主站层间协议打包送入接入层进行远程定向传输;接入层以 5G远距离无线传输方式,通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机,同时,以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网,由电力专网接入主站层监控中心。
图6为本发明的监控中心功能模式图。监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台,根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型,以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警,实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。本发明可应用于跨高铁输电线路振颤在线监测,为运维人员实时掌握跨高铁输电线路导线的健康状态提供有效监测手段。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,其特征在于,所述装置分为装置层、接入层和主站层三大功能层区,所述装置层中包括振动传感器,所述振动传感器包括压电式加速度采集单元、监测单元和内置通讯单元,所述振动传感器安装在输电导线上,所述振动传感器通过压电式加速度采集单元完成线路振颤信号采集,采集的数据信号经所述监测单元处理后,由通讯单元以无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置,状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析,得到线路的疲劳损伤值,并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输;接入层以5G远距离无线传输方式,通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机,同时,以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网,由电力专网接入主站层监控中心;监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台,根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型,以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警,实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。
2.根据权利要求1所述的一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,其特征在于:所述在线监测装置由装置层振动传感器、状态监测装置,接入层网络辅助设备,以及主站层监控中心客户端组成。
3.根据权利要求2所述的一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,其特征在于:所述装置功能层由振动传感器和状态监测装置组成。所述振动传感器为单轴压电式加速度传感器,包含监测单元、加速度计和通讯单元,传感器配置无线供电模块和锂电池,以实现断电条件低功耗短时运行;所述状态监测装置为多网卡数据监测装置,配置Zigbee和5G无线双网卡以及CAT-6标准千兆网卡,实现状态监测装置分别与传感器、监控中心无线、有线多通道数据交换。
4.根据权利要求1所述的一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,其特征在于:所述接入功能层采用无线、有线双网络复合传输模式,无线网融合目前最先进的5G数字通讯技术,有线网兼容电力专用远动规约安全接入电力专网,多通道实现监控中心数据接入的需求。
5.根据权利要求1所述的一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置,其特征在于:所述在线监测系统主站功能层通过上位机软件系统以及同站端既有综合自动化系统无缝衔接的嵌入式分系统,合理准确的进行数据计算和分析,按导线疲劳寿命值将导线划入不同程度磨损区段,并快速实现疲劳跨高铁输电线路定位,按磨损程度进行分级预警,供运维人员分析、决策,降低乃至避免事故发生,增加企业效益。
CN202110348066.XA 2021-03-31 2021-03-31 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置 Pending CN113091886A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110348066.XA CN113091886A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110348066.XA CN113091886A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113091886A true CN113091886A (zh) 2021-07-09

Family

ID=76671986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110348066.XA Pending CN113091886A (zh) 2021-03-31 2021-03-31 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113091886A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065681A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Paramata Limited Sensing system and method
CN103868580A (zh) * 2014-02-28 2014-06-18 西安工程大学 基于光纤的输电导线微风振动监测数字传感器及监测方法
CN204373774U (zh) * 2015-01-27 2015-06-03 武汉大学 输电线路导线微风振动实时监控系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065681A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Paramata Limited Sensing system and method
CN103868580A (zh) * 2014-02-28 2014-06-18 西安工程大学 基于光纤的输电导线微风振动监测数字传感器及监测方法
CN204373774U (zh) * 2015-01-27 2015-06-03 武汉大学 输电线路导线微风振动实时监控系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贡丽妙: "输电线路微风振动在线监测的研究与设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107462813A (zh) 接触网在线监测系统及其方法
CN207301235U (zh) 一种接触网在线监测系统
CN112622990A (zh) 城轨地铁车辆智能运维管理系统
CN102680799A (zh) 基于无线方式的变电站电容在线监测方法及其装置
CN107527504A (zh) 一种基于wifi信号的交通流量检测系统
CN109061421A (zh) 一种用于gil击穿定位的可听声测量装置及方法
CN108848571B (zh) 一种基于mems传感器的轨道交通安全监测系统及监测方法
CN105806637A (zh) 一种轨道车辆通用的测试系统
CN102930713A (zh) 光纤以太网通信的多通道数据同步采集系统及采集方法
CN108152666A (zh) 电缆局部放电检测的方法和系统
CN103700241A (zh) 微震监测数据无线传输系统
CN102608475A (zh) 轨道电路电特性监测系统
CN111572589B (zh) 城市轨道交通故障测距系统及方法
CN113091886A (zh) 一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置
CN203811313U (zh) 测量传感装置以及接触网张力测量系统
CN109398420A (zh) 悬挂式单轨列车位置识别方法和识别传感器安装结构
CN108333505A (zh) 基于wsn的高压断路器在线状态监测系统
CN104729869A (zh) 一种基于WSNs和多主体协作的桥梁结构监测系统
CN202471869U (zh) 接触网避雷器性能在线监测系统
CN103884964A (zh) 一种基于iec61850通信规约的行波测距方法
CN103578231A (zh) 基于物联网的山体滑坡和泥石流报警系统
CN102970366A (zh) 基于地理信息系统的气象监控系统
CN105911428A (zh) 一种基于电压行波的故障测距装置
CN202677481U (zh) 仪表智能巡检系统
Luo et al. Research on real-time and reliability of wireless transmission of high-speed train control data based on data mining technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210709

RJ01 Rejection of invention patent application after publication