CN113465659A - 一种智能电网输电线路在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电网输电线路在线监测装置，包括电力物联网监控云平台、输电线路边缘物联代理机构、传感监控组件和输电线路声光报警机构，所述传感监控组件包括输电线路无线温度传感器、输电线路微气象监测机构、输电线路杆塔倾斜传感器和输电线路图像监测机构，输电线路边缘物联代理机构与电力物联网监控云平台无线连接，输电线路边缘物联代理机构分别与传感监控组件和输电线路声光报警机构连接。本发明属于电路监测技术领域，具体是提供了一种实现对输电线路温度情况全天候监测、便于对架空线路的微气象进行实时监测，监控运行杆塔的安全、可靠状况，全方位监测线路状态的智能电网输电线路在线监测装置。

Description

一种智能电网输电线路在线监测装置

技术领域

本发明属于电路监测技术领域，具体是指一种智能电网输电线路在线监测装置。

背景技术

智能电网就是电网的智能化(智电电力)，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

在随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量(稳定性、不间断性及伴随服务)要求也越来越高，因此智能电网运行的安全性显得尤为重要。

输电线路是电力系统的重要组成部分，目前我国电力紧缺现象严重，采用耐热导线、提高导线截面积等传统增容技术存在建设周期长，输电走廊征用困难、耗资大等问题。因此，对提高现有输电线路传输容量的研究显得尤为重要。现有的许多输电线路已处于高负荷运行状态之下，而高负荷运行状态即对导线的各项参数提出了严格的考验，特别是在炎热的夏天会使导线的温度变高，导致导线的弧垂加大，使得导线处于不安全的运行状态中。因此，当导线处于高负荷运行状态中的时候，有必要对导线的温度加以监测，以便当温度超过设定值时给予报警；此外，在输电过程中，影响高压输电的因素有很多，如外力破坏、地理环境、天气影响等。其中，微气象的影响主要体现在因地形因素而在局部小区域如峡谷、山口产生如飓风、冻雨等特殊气象对输电线路造成的损坏。但是在实际过程中，由于微气象的影响范围狭小，气象部门不能对这些微气象影响点进行天气变化的实时监测和播报，但是微气象对输电线路有着明显的影响，因此如何对微气象进行监控从而保证电网的安全运行刻不容缓。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种实现对输电线路温度情况的全天候监测、便于对架空线路的微气象进行实时监测，监控运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行预报警，提醒运行维护人员检修和维护，防止倒塔事故发生，对双侧塔基24小时高清全彩在线监控，全方位监测线路状态的智能电网输电线路在线监测装置。

本发明采取的技术方案如下：本发明智能电网输电线路在线监测装置，包括电力物联网监控云平台、输电线路边缘物联代理机构、传感监控组件和输电线路声光报警机构，所述传感监控组件包括输电线路无线温度传感器、输电线路微气象监测机构、输电线路杆塔倾斜传感器和输电线路图像监测机构，所述输电线路边缘物联代理机构设于杆塔横担上，输电线路边缘物联代理机构与电力物联网监控云平台无线连接，输电线路边缘物联代理机构分别与传感监控组件和输电线路声光报警机构连接，输电线路边缘物联代理机构对输电线路在线监测数据进行接入、边缘处理、自主网无线通信和信息上传并对传感监控组件进行管理、控制与数据汇聚，输电线路边缘物联代理机构将传感监控组件的监测数据上传至电力物联网监控云平台，便于电力物联网监控云平台对传感监控组件的监测数据进行分析处理；所述输电线路无线温度传感器设于输电线路耐张线夹处，输电线路无线温度传感器对输电线路温度情况全天候监测并将测量的温度数据上传到输电线路边缘物联代理机构，所述输电线路微气象监测机构设于杆塔横担上，输电线路微气象监测机构对架空线路周边气象环境数据进行采集监测并将检测数据传输至输电线路边缘物联代理机构，适用于架空线路的多要素自动气象站，所述输电线路杆塔倾斜传感器设于杆塔横担上，输电线路杆塔倾斜传感器实时检测杆塔沿线路方向及垂直线路方向的倾斜程度并采集倾斜度监测数据，输电线路杆塔倾斜传感器将倾斜度监测数据传输至输电线路边缘物联代理机构，输电线路边缘物联代理机构将倾斜度监测数据上传至电力物联网监控云平台进行处理分析，通过电力物联网监控云平台及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行预报警，提醒运行维护人员检修和维护，防止倒塔事故发生；所述输电线路图像监测机构设于线路杆塔上，输电线路图像监测机构对输电线路状态进行图像采集并将图像信息上送至输电线路边缘物联代理机构，输电线路图像监测机构对双侧塔基进行24小时在线监控，全方位监测线路状态，所述输电线路声光报警机构设于线路杆塔上，输电线路声光报警机构与输电线路图像监测机构配合使用，当输电线路图像监测机构监测到线路附近违规施工、偷盗现象，远端操控装置智能报警。

进一步地，所述输电线路图像监测机构包括安装支架、前置高清摄像头、后置高清摄像头、夜视摄像头、广角塔基看守摄像头和监控通信模块，所述安装支架设于线路杆塔上，所述前置高清摄像头和后置高清摄像头分别设于安装支架的两侧，所述夜视摄像头设于安装支架靠近前置高清摄像头的一侧，所述广角塔基看守摄像头设于安装支架下方，前置高清摄像头、后置高清摄像头和夜视摄像头对双侧塔基进行24小时高清全彩在线监控，广角塔基看守摄像头对安装支架下方塔基进行监控，全方位监测线路状态，监控通信模块设于安装支架上，监控通信模块分别与前置高清摄像头、后置高清摄像头、夜视摄像头、广角塔基看守摄像头电性连接，监控通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接，监控通信模块将前置高清摄像头、后置高清摄像头、夜视摄像头、广角塔基看守摄像头采集的图像信息传送至输电线路边缘物联代理机构。

进一步地，所述安装支架内设有锂电池和控制器，所述安装支架上方设有太阳能电池，太阳能电池与锂电池、控制器电性连接，通过锂电池和太阳能电池为输电线路图像监测机构进行双模式供电。

进一步地，所述输电线路杆塔倾斜传感器采用SST500双轴倾角传感器，性能可靠稳定，适用于恶劣户外环境。

进一步地，所述输电线路微气象监测机构包括气象监测固定座、气象通信模块、超声波风速风向传感器、温湿度传感器、气压传感器、压电传感器和降雨感应盖，所述气象监测固定座设于杆塔横担上，所述气象通信模块设于气象检测固定座上，气象通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接，超声波风速风向传感器设于气象监测固定座上，所述超声波风速风向传感器包括四个设置在同一水平面且沿圆周均匀分布的超声波探头，通过测量在东西和南北方向的超声波正向和逆向传输时间，计算出风速和风向，所述气压传感器和温湿度传感器设于气象监测固定座上，超声波风速风向传感器、温湿度传感器和气压传感器分别监测输电线路周边环境的风速风向、温湿度和气压数据，所述超声波风速风向传感器上方设有降雨监测固定架，所述降雨感应盖设于降雨监测固定架上方，所述压电传感器设于降雨感应盖和降雨监测固定架之间，采用压电感应原理监测降雨，降雨感应盖为上端开口的中空腔体设置，降雨感应盖承接雨滴，雨滴大小和数量与信号成正比。

进一步地，所述输电线路无线温度传感器包括测温温度传感器、测温电池、测温无线通信模块和测温固定壳，所述测温固定壳设于输电线路耐张线夹上，所述测温电池、测温无线通信模块和测温温度传感器分别设于测温固定壳内，所述测温温度传感器与输电线路触接，所述测温无线通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接，测温电池分别与测温无线通信模块、测温温度传感器电性连接，测温温度传感器对输电线路温度实时监测并通过测温无线通信模块将测量的温度数据上传到输电线路边缘物联代理机构，可靠性高，可在各类严苛环境下稳定运行，实现对输电线路温度情况的全天候监测。

进一步地，所述输电线路边缘物联代理机构内设有4G通信模块、光纤收发器、WiFi通信模块中的一种或多种，输电线路边缘物联代理机构可以4G、APN、WIFI或OPGW光纤环网的方式将数据上送至电力物联网监控云平台。

进一步地，所述输电线路边缘物联代理机构内设有国密SM1芯片和国密SM7芯片的一种，实现数据安全传输。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案智能电网输电线路在线监测装置设计合理，利用先进的传感器测量技术、无线自组网技术、微功耗技术、光伏控制技术，将输电线路的耐张线夹温度、线路气象、杆塔倾斜、微拍监测等信息传输到电力物联网监控云平台，从而实现对输电线路综合情况的全天候监测，为架空线故障监测预警提供了整体化解决方案，同时节约人力成本，对架空线运维工作具有重要指导意义。

附图说明

图1为本发明智能电网输电线路在线监测装置的原理框图；

图2为本发明智能电网输电线路在线监测装置的输电线路图像监测机构结构示意图；

图3为本发明智能电网输电线路在线监测装置的输电线路微气象监测机构结构示意图；

图4为本发明智能电网输电线路在线监测装置的输电线路无线温度传感器结构示意图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：1、电力物联网监控云平台，2、输电线路边缘物联代理机构，3、传感监控组件，4、输电线路声光报警机构，5、输电线路无线温度传感器，6、输电线路微气象监测机构，7、输电线路杆塔倾斜传感器，8、输电线路图像监测机构，9、安装支架，10、前置高清摄像头，11、后置高清摄像头，12、夜视摄像头，13、广角塔基看守摄像头，14、监控通信模块，15、锂电池，16、控制器，17、气象监测固定座，18、气象通信模块，19、超声波风速风向传感器，20、温湿度传感器，21、气压传感器，22、压电传感器，23、降雨感应盖，24、降雨监测固定架，25、测温温度传感器，26、测温电池，27、测温无线通信模块，28、测温固定壳，29、太阳能电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明智能电网输电线路在线监测装置，包括电力物联网监控云平台1、输电线路边缘物联代理机构2、传感监控组件3和输电线路声光报警机构4，所述传感监控组件3包括输电线路无线温度传感器5、输电线路微气象监测机构6、输电线路杆塔倾斜传感器7和输电线路图像监测机构8，所述输电线路边缘物联代理机构2设于杆塔横担上，输电线路边缘物联代理机构2与电力物联网监控云平台1无线连接，输电线路边缘物联代理机构2分别与传感监控组件3和输电线路声光报警机构4连接，输电线路边缘物联代理机构2对输电线路在线监测数据进行接入、边缘处理、自主网无线通信和信息上传并对传感监控组件3进行管理、控制与数据汇聚，输电线路边缘物联代理机构2将传感监控组件3的监测数据上传至电力物联网监控云平台1；所述输电线路无线温度传感器5设于输电线路耐张线夹处，输电线路无线温度传感器5对输电线路温度情况全天候监测并将测量的温度数据上传到输电线路边缘物联代理机构2，所述输电线路微气象监测机构6设于杆塔横担上，输电线路微气象监测机构6对架空线路周边气象环境数据进行采集监测并将检测数据传输至输电线路边缘物联代理机构2，所述输电线路杆塔倾斜传感器7设于杆塔横担上，输电线路杆塔倾斜传感器7实时检测杆塔沿线路方向及垂直线路方向的倾斜程度并采集倾斜度监测数据，输电线路杆塔倾斜传感器7将倾斜度监测数据传输至输电线路边缘物联代理机构2，输电线路边缘物联代理机构2将倾斜度监测数据上传至电力物联网监控云平台1进行处理分析；所述输电线路图像监测机构8设于线路杆塔上，输电线路图像监测机构8对输电线路状态进行图像采集并将图像信息上送至输电线路边缘物联代理机构2，所述输电线路声光报警机构4设于线路杆塔上。

其中，所述输电线路图像监测机构8包括安装支架9、前置高清摄像头10、后置高清摄像头11、夜视摄像头12、广角塔基看守摄像头13和监控通信模块14，所述安装支架9设于线路杆塔上，所述前置高清摄像头10和后置高清摄像头11分别设于安装支架9的两侧，所述夜视摄像头12设于安装支架9靠近前置高清摄像头10的一侧，所述广角塔基看守摄像头13设于安装支架9下方，监控通信模块14设于安装支架9上，监控通信模块14分别与前置高清摄像头10、后置高清摄像头11、夜视摄像头12、广角塔基看守摄像头13电性连接，监控通信模块14与输电线路边缘物联代理机构2连接。

所述安装支架9内设有锂电池15和控制器16，所述安装支架9上方设有太阳能电池29，太阳能电池29与锂电池15、控制器16电性连接。

所述输电线路杆塔倾斜传感器7采用SST500双轴倾角传感器。

所述输电线路微气象监测机构6包括气象监测固定座17、气象通信模块18、超声波风速风向传感器19、温湿度传感器20、气压传感器21、压电传感器22和降雨感应盖23，所述气象监测固定座17设于杆塔横担上，所述气象通信模块18设于气象检测固定座上，气象通信模块18与输电线路边缘物联代理机构2连接，超声波风速风向传感器19设于气象监测固定座17上，所述超声波风速风向传感器19包括四个设置在同一水平面且沿圆周均匀分布的超声波探头，通过测量在东西和南北方向的超声波正向和逆向传输时间，计算出风速和风向，所述气压传感器21和温湿度传感器20设于气象监测固定座17上，所述超声波风速风向传感器19上方设有降雨监测固定架24，所述降雨感应盖23设于降雨监测固定架24上方，所述压电传感器22设于降雨感应盖23和降雨监测固定架24之间。

所述输电线路无线温度传感器5包括测温温度传感器25、测温电池26、测温无线通信模块27和测温固定壳28，所述测温固定壳28设于输电线路耐张线夹上，所述测温电池26、测温无线通信模块27和测温温度传感器25分别设于测温固定壳28内，所述测温温度传感器25与输电线路触接，所述测温无线通信模块27与输电线路边缘物联代理机构2连接，测温电池26分别与测温无线通信模块27、测温温度传感器25电性连接。

所述输电线路边缘物联代理机构2内设有4G通信模块、光纤收发器、WiFi通信模块中的一种或多种，输电线路边缘物联代理机构2可以4G、APN、WIFI或OPGW光纤环网的方式将数据上送至电力物联网监控云平台1。

所述输电线路边缘物联代理机构2内设有国密SM1芯片和国密SM7芯片的一种，实现数据安全传输。

具体使用时，测温温度传感器25对输电线路温度实时监测并通过测温无线通信模块27将测量的温度数据上传到输电线路边缘物联代理机构2，超声波风速风向传感器19、温湿度传感器20和气压传感器21分别监测输电线路周边环境的风速风向、温湿度和气压数据，采用压电感应原理监测降雨，降雨感应盖23承接雨滴，压电传感器22通过检测降雨感应盖23重量的变化检测降雨，雨滴大小和数量与信号成正比，气象通信模块18将风速风向、温湿度、气压数据和降雨数据等气象数据发送给输电线路边缘物联代理机构2，监控通信模块14将前置高清摄像头10、后置高清摄像头11、夜视摄像头12、广角塔基看守摄像头13采集的图像信息传送至输电线路边缘物联代理机构2；输电线路杆塔倾斜传感器7实时检测杆塔沿线路方向及垂直线路方向的倾斜程度并采集倾斜度监测数据，输电线路杆塔倾斜传感器7将倾斜度监测数据传输至输电线路边缘物联代理机构2，输电线路边缘物联代理机构2将倾斜度监测数据上传至电力物联网监控云平台1进行处理分析，通过电力物联网监控云平台1及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行预报警，提醒运行维护人员检修和维护，防止倒塔事故发生；输电线路边缘物联代理机构2对输电线路在线监测数据进行接入、边缘处理、自主网无线通信和信息上传并对传感监控组件3进行管理、控制与数据汇聚，输电线路边缘物联代理机构2将传感监控组件3的监测数据上传至电力物联网监控云平台1，便于电力物联网监控云平台1对传感监控组件3的监测数据进行分析处理，输电线路声光报警机构4与输电线路图像监测机构8配合使用，当输电线路图像监测机构8监测到线路附近违规施工、偷盗现象，远端操控装置智能报警。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：包括电力物联网监控云平台、输电线路边缘物联代理机构、传感监控组件和输电线路声光报警机构，所述传感监控组件包括输电线路无线温度传感器、输电线路微气象监测机构、输电线路杆塔倾斜传感器和输电线路图像监测机构，所述输电线路边缘物联代理机构设于杆塔横担上，输电线路边缘物联代理机构与电力物联网监控云平台无线连接，输电线路边缘物联代理机构分别与传感监控组件和输电线路声光报警机构连接，输电线路边缘物联代理机构对输电线路在线监测数据进行接入、边缘处理、自主网无线通信和信息上传并对传感监控组件进行管理、控制与数据汇聚，输电线路边缘物联代理机构将传感监控组件的监测数据上传至电力物联网监控云平台，所述输电线路无线温度传感器设于输电线路耐张线夹处，输电线路无线温度传感器对输电线路温度情况全天候监测并将测量的温度数据上传到输电线路边缘物联代理机构，所述输电线路微气象监测机构设于杆塔横担上，输电线路微气象监测机构对架空线路周边气象环境数据进行采集监测并将检测数据传输至输电线路边缘物联代理机构，所述输电线路杆塔倾斜传感器设于设于杆塔横担上，输电线路杆塔倾斜传感器实时检测杆塔沿线路方向及垂直线路方向的倾斜程度并采集倾斜度监测数据，输电线路杆塔倾斜传感器将倾斜度监测数据传输至输电线路边缘物联代理机构，输电线路边缘物联代理机构将倾斜度监测数据上传至电力物联网监控云平台进行处理分析，所述输电线路图像监测机构设于线路杆塔上，输电线路图像监测机构对输电线路状态进行图像采集并将图像信息上送至输电线路边缘物联代理机构，所述输电线路声光报警机构设于线路杆塔上。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路图像监测机构包括安装支架、前置高清摄像头、后置高清摄像头、夜视摄像头、广角塔基看守摄像头和监控通信模块，所述安装支架设于线路杆塔上，所述前置高清摄像头和后置高清摄像头分别设于安装支架的两侧，所述夜视摄像头设于安装支架靠近前置高清摄像头的一侧，所述广角塔基看守摄像头设于安装支架下方，监控通信模块设于安装支架上，监控通信模块分别与前置高清摄像头、后置高清摄像头、夜视摄像头、广角塔基看守摄像头电性连接，监控通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述安装支架内设有锂电池和控制器，所述安装支架上方设有太阳能电池。

4.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路杆塔倾斜传感器采用SST500双轴倾角传感器。

5.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路微气象监测机构包括气象监测固定座、气象通信模块、超声波风速风向传感器、温湿度传感器、气压传感器、压电传感器和降雨感应盖，所述气象监测固定座设于杆塔横担上，所述气象通信模块设于气象检测固定座上，气象通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接，超声波风速风向传感器设于气象监测固定座上，所述气压传感器和温湿度传感器设于气象监测固定座上，所述超声波风速风向传感器上方设有降雨监测固定架，所述降雨感应盖设于降雨监测固定架上方，所述压电传感器设于降雨感应盖和降雨监测固定架之间。

6.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路无线温度传感器包括测温温度传感器、测温电池、测温无线通信模块和测温固定壳，所述测温固定壳设于输电线路耐张线夹上，所述测温电池、测温无线通信模块和测温温度传感器分别设于测温固定壳内，所述测温温度传感器与输电线路触接，所述测温无线通信模块与输电线路边缘物联代理机构连接，测温电池分别与测温无线通信模块、测温温度传感器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路边缘物联代理机构内设有4G通信模块、光纤收发器、WiFi通信模块中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种智能电网输电线路在线监测装置，其特征在于：所述输电线路边缘物联代理机构内设有国密SM1芯片和国密SM7芯片的一种。

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