CN114994410A - 远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法及装置，其方法（1）安装能采集电磁场能的感应电压采集板；（2）采集感应电压为电路供电；（3）采集感应电压测量感应电压与杆塔接地线间的电压、电流值，计算接地阻抗；（4）采集感应电压计算杆塔绝缘子串的对地列漏电流，计算绝缘子串的污秽等数据。（5）发送数据到平台和终端；（6）制定人工巡视、清扫等计划。其装置包括感应电压采集板，杆塔接地线，工作电源采集电路，感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路，A/D模数转换器，数据处理模块，无线发送模块，远程数据平台和地面接收终端。本发明实现了远程监测技术替代人工测量绝缘子盐密含量等数据的繁重工作。
Description
技术领域
本发明涉及应用计算机远程监测、超高压、特高压输电杆塔接地阻抗、绝缘子耐压、泄漏电流、等实时运行数据，预报高压输电线路防雷接地系统的安全可靠性的技术，具体涉及一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法及装置。
背景技术
全国有数千万公里、数万万座超高压、特高压输电杆塔，人工带电测量运行中220kV-1100kV超高压、特高压输电线路杆塔的接地阻抗值，在山区、高原，沙漠、交通不便的无人居住地区。选择测量输电杆塔大地基准零电位参考点的困难都非常大。杆塔接地阻抗不达标，高压输电杆塔普遍对大地都有感应高电压。拆接测量接地阻抗的导线，极易引发人员触电事故。
测量已停电的超高压、特高压输电线路杆塔的接地阻抗值，受塔杆对地接触电压或者转移接触电压的影响，拆接测量高压输电杆塔接地阻抗的导线的工作，同样容易引发人员触电事故。测量高压输电杆塔的工作程序复杂，正确评估杆塔防雷接地系统的安全可靠性的工作非常复杂且困难很多。
测量超高压、特高压输电线路绝缘子串的污秽、耐压、泄漏电流的工作困难很大。常规测量方法是在数十米高的输电铁塔线路上安装上合格的绝缘子窜，把受污染的绝缘子串拆下来带回实验室，首先测量在绝缘子在潮湿环境下得憎水性、绝缘子污秽产生的泄漏电流值，再利用蒸馏水或酒精用毛刷把绝缘子上的污秽物质清洗下来，测量蒸馏水或酒精电导率的变化。模拟计算超高压线路绝缘子的耐压值。常规采用定期进行清扫，实现超压输电杆塔的安全可靠运行的工作量非常大，工作很复杂、需要很多人配合工作。
全国每条超高压、特高压每条输电线路的长度大都在数百、上千公里，全国有数万万座超压输电杆塔，途径崇山峻岭、高原，沙漠、交通不便的无人居住区。每年春、秋两季依靠人工徒步背着沉重的测量仪器、和工具、生活必须品，需要跨越大江、河流，山川、农田，带电测量，超高压、特高压输电线路的杆塔防雷接地阻抗，用望远镜观看检查杆塔绝缘子污秽程度，工作环境十分艰苦繁重、危险性大。
目前国内外还没有可以快速正确测量评估超高压、特高压输电杆塔接地阻抗、测量绝缘子耐压的设备。
超高压、特高压输电线路，总是沿着高山起伏、地形变化、转向，目前较为先进的方法是应用无人机巡视、检查超高压输电线路的安全可靠性。但是，其缺陷是只能在人员可视范围内，利用远红外测量导线温度、摄录高压输电杆塔的外观倾斜情况。所监测的情况其实非常有限。而且无人机无法随着高压输电线路等距、等高距离飞行，无法测量高压输电杆塔防雷接地阻抗，绝缘子污秽、耐压、泄漏电流等这些影响输电安全的关键数据，因此不能正确判断特高压输电线路的安全可靠性。
而超高压输电杆塔接地阻抗不合格，线路绝缘子串污秽严重、盐密含量增高、绝缘耐压水平降低等诸多数据不达标，在遭遇雷电袭击或系统过电压时，极易引发绝缘子串污闪、绝缘击穿，引发大面积停电事故。
我们经过检索查新，经过检索查新我们检索了一些和本申请接近的现有技术，并作如下分析：
第一篇：CN201610225255.7《一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法及测试系统》，该文献中记载了一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法及测试系统，其方法包括：步骤S1：将输电杆塔的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身与被测接地装置的引上线架空地线的连接断开；步骤S2：使用连接线将被测接地装置的所有引上线并联；步骤S3：测量测试电流和电压大小以及相位差；步骤S4：变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小以及相位差，自动计算出接地阻抗的大小。本发明还提供一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗测试系统。本发明对电流和电压的测量采用强抗干扰的选频测量技术，可以大大提高测量的抗干扰能力和数据的可信度。
经过分析我们认为该技术有如下不足：1.该技术产品使用时必须将高压线路停电，否则不能使用，而高压线路除非故障是不能停电的，否则会造成极大损失，所以该技术并不实用。2.该技术使用时需要拆地线重新接线，这是非常危险的操作，因为不管超高压、特高压输电线路停电与否，受输电线路高压电磁场的影响，塔杆对地接触电压或者转移接触电压都会非常高，为了测量接低阻抗，拆接和断开接地线都极易引发人员触电事故，危险性极大。在现实中超高压输电线路上的杆塔接地线都是不能拆的，只能新设接地线。
第二篇：CN201910117477.0 《输电杆塔接地阻抗测量系统》，该文献公开了一种输电杆塔接地阻抗测量系统，属于电路测量领域。该系统包括：多个电流传感器，用于分别测量输电杆塔的多个塔脚的电流，得到多路感应信号；放大模块，用于对多路感应信号分别进行放大，得到多路电压信号；求和模块，用于对多路电压信号进行求和，得到第一电压信号；第一放大器，用于对第一电压信号进行放大，得到第二电压信号；电压检测端，用于获取输电杆塔的接地阻抗对应的电压，得到第三电压信号；第二放大器，用于对第三电压信号进行放大，得到第四电压信号；模数转换器，用于对第二电压信号和第四电压信号进行采集，得到两路数字信号；信号处理模块，用于根据两路数字信号计算得到输电杆塔的接地阻抗。
经过分析我们认为该技术有如下不足：该技术并不实用，首先在数十米高的超高压输电线路上悬挂设备接地线困难很大，比在杆塔上安装设备的难度还要大很多；其次悬挂接地线会明显地干扰测量接地阻抗数据精度。其次在测量接地阻抗的工作现场，超高压输电线路之间的水平档距至少也在70米以上，寻找事宜测量计算接地阻抗合格的大地零电位参考点困难很大，而且影响测量输电杆塔的接地阻抗值的因素很多。
发明内容
本发明的发明目的就在于提供一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法及装置，实现了以计算机远程监测技术替代人工测量超高压输电杆塔防雷接地阻抗，替代人工带电测量超高压输电杆塔防雷接地阻抗的方式，替代人工带电测量绝缘子串盐密含量、耐压等数据的方式，替代带电更换绝缘子串，在不停电、不影响超压输电线路正常运行的条件下，达到远程实时测量超高压线路运行数据，实现按需制定超压输电杆塔降阻、绝缘子清扫工作。
本发明的技术方案为：
本发明一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法，其方法步骤如下：
（1）在超高压输电线路杆塔横梁电磁场最强且安全的位置，安装能采集超高压输电导线周边电磁场能的感应电压采集板，将电磁能量转化为交流电源能，将运行中超高压输电导线周边电磁场感应电压转化为交流电压；利用感应电压采集板做采集天线，设置安装实现远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的电路装置；
（2）利用感应电压采集板，抽取交流电压，并测量感应电压采集板与杆塔接地线间的电压、电流值，并利用所测到的电压和电流值模拟计算杆塔接地阻抗；其采集测量的电压值越高，表明杆塔接地阻抗值越低，电压值越低则证明杆塔接地阻抗值越大；
（3）利用感应电压采集板，抽取交流电压，通过整流稳压作为远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的电路装置整体的工作电源；
（4）因感应电压采集板吸附的污垢导电粒子而造成短路，导致感应电压采集板对地电压降低；此时利用感应电压采集板抽取到的交流电压值，模拟计算杆塔绝缘子串的对地泄漏电流，利用电压降低数据，模拟计算出高压杆塔绝缘子串的污秽、覆冰、耐压数据；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低越严重，证明线路绝缘子串污秽问题也越严重，泄漏电流也越大；依据感应电压采集板对杆塔接地线间电压降低的幅值，判定绝缘子污秽程度；
（5）把上述采集测量模拟计算出的高压输电杆塔接地阻抗值、绝缘子串泄漏电流值、绝缘子串污秽、覆冰、耐压、及杆塔的位置编号、环境温度数据，通过远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置中的通讯系统，最好采用卫星定位通讯系统（无线发送模块）定期、定时发送到企业管理数据管理平台，和地面监测人员的手持终端上；
（6）超高压线路巡线监测管理人员，根据杆塔编号地理位置、绝缘子串污秽和耐压情况，按需制定人工巡视、复测超高压输电线路杆塔接地阻抗、线路绝缘子串清扫计划及周期；及时消除防雷接地事故隐患，制定杆塔防雷接地系统的检修工程计划。
进一步，本发明所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定，感应电压采集板的电容量，根据整体装置所需功率设定。
进一步，本发明在超高压输电线路杆塔横梁电磁场较强且安全的位置处，并排安装一列至少三个上述感应电压采集板，在每个感应电压采集板和杆塔接地线间依次串联二极管、LED光电管、调整电压电阻；利用感应电压采集板采集高压导线周边电磁场感应电压，依据不同感应电压采集板包括其绝缘板上吸附的污秽导电粒子，导致感应电压采集板与杆塔接地线间的电压变化，依据不同的感应电压采集板对地电压、所点亮的LED光电管的亮度、所点亮的LED光电管的数量，模拟计算高压杆塔绝缘子串污秽、覆冰、耐压、泄漏电流重要数据，且提供直观显示和观测监视绝缘子串污秽、覆冰情况的方式；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间的电压高，则LED光电管全部点亮，证明线路绝缘子串的耐压性能良好；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低，证明线路绝缘子串污秽问题严重，泄漏电流增大；
依据LED光电显示管显示情况，能判断绝缘子串污秽、覆冰情况。
本发明一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其包括作为天线的感应电压采集板，杆塔接地线，工作电源采集电路，感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路，A/D模数转换器，数据处理模块，无线发送模块，远程数据平台和地面接收终端；所述工作电源采集电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间向装置内需要直流电的电路供电，所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间，其输出信号依次连接A/D模数转换器，数据处理模块和无线发送模块，通过无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端；
所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定；感应电压采集板的电容量，根据整体装置所需功率设定；
所述工作电源采集电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组和耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管所构成的电压抽取电路，以及整流稳压电路和锂电蓄电池；电压抽取电路的输出通过稳压整流电路后为锂电蓄电池充电，同时为A/D模数转换器、无线发送模块提供直流工作电源，其锂电蓄电池可作为长期稳定供电电源；
所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组，所述耦合电容器组和耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管构成的电压抽取电路，电压抽取电路的输出连接电压传感器，通过电压传感器输出电压信号，所述耦合电容器组的输出端连接电流传感器，电流传感器输出电流信号；
上述经电压传感器和电流传感器输出的电压、电流信号输入A/D模数转换器，经A/D模数转换器输入数据处理模块处理，数据处理模块通过无线发送模块将处理数据发送到远程数据平台和地面接收终端；
所述杆塔接地线为利用高压杆塔架构角钢作为整体监测装置的接地线。
进一步，本发明还包括直观显示绝缘子污秽、覆冰、耐压情况电路，其包括一列至少三个并排设置的感应电压采集板，在各感应电压采集板和杆塔地线间依次串联有二极管、光电管、调整电压电阻；每个感应电压采集板采集的电压、电流经二极管、光电管、A/D模数转换器输入数据处理模块，再经数据处理模块和无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端。
进一步，本发明在感应电压采集板和杆塔地线间另连接一路有用于防止雷电感应过电压，击穿、干扰杆塔测量装置的避雷器，避雷器与工作电源采集电路以及感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路并联。
进一步，本发明所述A/D模数转换器采用芯片型号为ADC0832 的A/D数模转换器；所述数据处理模块采用，意法耐高低温、运行稳定的STM32芯片，进行数据处理；所述无线发送模块采用型号为ZWG-20DP的GPRS内嵌式无线数据传送设备；所述电压传感器采用维博电子的WBV414H29交流电压传感器；所述电流传感器采用维博电子的WBI414N95交流电流传感器。
进一步，本发明所述无线发送模块在实际使用中最好采用卫星通讯系统，比如可采用北斗卫星通讯模块，利用北斗卫星RDSS短报文技术实现数据传输发送，可以解决偏僻地区通讯问题。
本发明中无线发送模块在实际使用中最好采用卫星通讯系统，比如可采用北斗卫星通讯模块，利用北斗卫星RDSS短报文技术实现数据传输发送，可以解决偏僻地区通讯问题。
本发明所述远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置的工作过程是：①利用电压采集板将超高压输电杆塔的周边的电磁场能转变为电能；利用电容电压抽取装置，经整流稳压为A/D模数转换器、无线发送模块等提供直流工作电源。②采集高压电磁场感应电压，抽取串联耦合电容器电压，和电感器采集对杆塔和接地线间的电压值和电流值，模拟计算高压输电杆塔接地阻抗值，模拟计算高压输电塔绝缘子泄漏电流。并依此判断高压输电杆塔的接地阻抗安全值。③根据感应电压抽取装置原理，依据多个感应电压采集板中间绝缘板的污秽情况，吸附导电粒子，感应电压采集板短路电压变化，根据电容电压抽取电压值，模拟计算高压输电线路绝缘子串污秽、盐密含量、覆冰、耐压等情况。④利用抽取串联电容组电压的数据，计算高压绝缘子串的耐压情况，把采集的电压整流，经A/D模数转换，数据处理器，通过无线远程发送，向企业数据管理中心、地面接收终端发送测量数据。⑤所述绝缘子串污秽、覆冰、耐压情况直观显示电路包括多个感应电压采集板，根据不同的感应电压采集板的电压值，点亮监测塔杆绝缘子串耐压LED灯光显示。现场巡视人员可用望远镜观看LED灯光显示，判断绝缘子串污秽、耐压安全情况。
本发明方法及所用装置其基本原理是：在超高压输电线路杆塔横梁安全的位置，电磁场较强位置安装磁场电能采集板，采集板对杆塔接地线间的电压值越高，证明线路绝缘子耐压性能良好；采集板对杆塔接地线之间电压降低越严重，证明线路绝缘子串污秽问题也越严重，泄漏电流也越大；依据感应电压采集板对杆塔接地线间电压值越低，杆塔的接地阻抗值越大，判定绝缘子串污秽程度。
电压采集板和周边绝缘板，吸附积累各种导电污垢后，对地绝缘强度降低，造成的电压采集板与铁塔接地线间的电压下降。依据电压采集板电压降U，绝缘板的宽度L，计算出电压采集板与铁塔接地网之间电压降（U/L）的比值。超高压线路电压与线路绝缘子串污秽，对地绝缘降低，对地产生电压差（U/L）比值是相同的。依据电压采集板绝缘降低，对铁塔接地线间电压降低（U/L）的比值、和电压采集板对地产生的电流值，模拟计算出绝缘子盐密含量、高压绝缘子泄漏电流值。
电压采集板对铁塔接地线之间的电压越高，证明线路绝缘子耐压性能良好；电压采集板对铁塔接地线之间电压降越严重，证明线路绝缘子污秽问题也越严重，泄漏电流也同时越大。依据电压采集板对铁塔接地线间电压降低的幅值，判定铁塔高压绝缘子污秽程度。
同理，利用所述绝缘子串污秽、覆冰、耐压情况直观显示电路，现场工作人员或巡视人员可以根据LED光电管点亮数量，亮度、熄灭变化情况，可利用望远镜，很直观地查看到杆塔光电显示，进而判断杆塔绝缘子串污秽情况。
发明的有益效果为：本发明利用超高压输电导线周边电磁场能量，转变为电能量，依据采集电压值变化，模拟计算出超高压输电杆塔接地电阻、输电线路绝缘子污秽、耐压、泄漏电流值、利用远程通讯、或者卫星定位通讯、GPRS DTU等无线传输方式，把超高压输电杆塔位置编号、杆塔接地电阻值、绝缘子串耐压、覆冰、泄漏电流、环境温度等数据，经A/D模数转换经数据处理模块处理，定期、定时向企业监测管理中心发送超高压、特高压输电线路防雷、接地系统实时安全运行数据。超高压线路巡线监测管理人员，根据杆塔编号地理位置、绝缘子串污秽和耐压情况，按需制定人工巡视、复测超高压输电线路杆塔接地阻抗、线路绝缘子清扫计划和周期；及时消除防雷接地事故隐患，制定杆塔防雷接地系统的检修工程计划；提高超高压、特高压输电线路安全运行可靠性；实现按需制定检修工程计划；可减轻70%以上的人工、巡线、就地测量等庞大的工作量，可为国家节省巨额资金投入。
目前世界各国测量超高压输电杆塔还都是沿用常规接地摇表测量技术，每年春、秋两季测量深山区、丘陵、黄土高原地区高压输电杆塔接地阻抗，需要敷设数百米的测量导线，现场遇到的各种困难非常多，劳动强度大。关键问题是无法得到杆塔实时接地阻抗运行数据。而本发明解决了这一问题。
最关键的，因为高压线路其杆塔包括接电线等都具有超过上千伏，乃至上万伏的电压，其操作环境十分危险，安全距离设置都在10-15米，乃至更远。即使测量已经停电的线路的接地阻抗，受高压输电线路架空接地线产生的风电高电压的影响，拆接测量高压输电杆塔接地阻抗的导线的工作，同样容易引发人员触电事故。即使常年进行超高线路维护的专业人员稍有不慎都会有人身危险。在现有技术中测量高压输电杆塔的工作程序复杂，正确评估杆塔防雷接地系统的安全可靠性的工作非常复杂且困难很多。利用本发明方法和装置完全可以实现无需将高压线路停电，也不会影响超高压输电线路的正常运行，就可以实现远程在线监测超高压、特高压输电杆塔的接地阻抗、特高压输电线路绝缘子窜的污秽、耐压、覆冰、泄漏电流等重要的实时运行数据。
现有技术中，测量超高压输电线路绝缘子串，需要带电更换污秽绝缘子串，需要很多设备，需要很多人员配合工作，工作量大，且工作危险性较大。目前在实际中，需要把污秽的绝缘子串带回实验室利用纯水清洗，化验水污染情况，再进行检验，测量、判断绝缘子的污秽耐压情况，其工作强度大效率低。而本发明实现了远程监测、预报超高压、特高压输电杆塔接地阻抗、绝缘子串耐压、泄漏电流等实时运行数据，依此制定线路绝缘子清扫工作计划。其人力物力的节省，为国家节省了大量不必要的物资和人力以及时间的浪费，能够高效安全的进行超高压输电线路的监测以及维护维修。本发明方法提高超高压、特高压输电线路安全运行可靠性；实现国家电网公司按需制定高压输电线路检修工程计划；可减轻70%以上的人工、巡线、就地测量等庞大的工作量。
附图说明
图1为本发明实施例1远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置的电气连接原理图。
图2为本发明实施例2远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置的电气连接原理图。
图3为本发明实施例2远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置的原理框图。
图4为利用本发明实施例2所述装置的远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例，对本发明进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如附图1、2所示为本发明实施例1，一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其包括作为天线的感应电压采集板，杆塔接地线，工作电源采集电路，感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路，A/D模数转换器，数据处理模块，无线发送模块，远程数据平台和地面接收终端；所述工作电源采集电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间向装置内需要直流电的电路供电，所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间，其输出信号依次连接A/D模数转换器，数据处理模块和无线发送模块，通过无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端；所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定；感应电压采集板的电容量，根据整体装置所需功率设定。
所述工作电源采集电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组和在耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管所构成的电压抽取电路，以及整流稳压电路和锂电蓄电池；电压抽取电路的输出通过稳压整流电路后为锂电蓄电池充电，同时为A/D模数转换器、无线发送模块提供直流工作电源，其锂电蓄电池可作为长期稳定供电电源；所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组，所述耦合电容器组和耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管构成的电压抽取电路，电压抽取电路的输出连接电压传感器，通过电压传感器输出电压信号，所述耦合电容器组的输出端连接电流传感器，电流传感器输出电流信号；上述经电压传感器和电流传感器输出的电压、电流信号输入A/D模数转换器，经A/D模数转换器输入数据处理模块处理，数据处理模块通过无线发送模块将处理数据发送到远程数据平台和地面接收终端。
所述杆塔接地线为利用高压杆塔架构角钢作为整体监测装置的接地线。
本发明所述A/D模数转换器采用芯片型号为ADC0832 的A/D数模转换器。所述数据处理模块采用，意法耐高低温、运行稳定的STM32芯片，进行数据处理。所述无线发送模块采用型号为ZWG-20DP的GPRS内嵌式无线数据传送设备。所述电压传感器可采用维博电子的WBV414H29交流电压传感器。所述电流传感器可采用维博电子的WBI414N95交流电流传感器。
本发明中无线发送模块在实际使用中最好采用卫星通讯系统，比如可采用北斗卫星通讯模块，利用北斗卫星RDSS短报文技术实现数据传输发送，可以解决偏僻地区通讯问题。
如图2、3所示为本发明实施例2，在实际使用中可以在上述实施例1所述装置的基础上设置直观显示绝缘子污秽、覆冰、耐压情况电路，其包括一列至少三个并排设置的感应电压采集板，构成感应电压采集板组，在各感应电压采集板和杆塔地线间依次串联有二极管、光电管、调整电压电阻；每个感应电压采集板采集的电压、电流经二极管、光电管、A/D模数转换器输入数据处理模块，再经数据处理模块和无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端。
其优点是现场工作人员或巡视人员可以根据LED光电管点亮数量，亮度、熄灭变化情况，可利用望远镜，很直观地查看到杆塔光电显示，进而判断杆塔绝缘子串污秽情况。还可以为利用无人飞机进行监测巡检的方式提供一种更直观，更准确的判断分析手段和方式。
同样，所述A/D模数转换器采用芯片型号为ADC0832 的A/D数模转换器。所述数据处理模块采用，意法耐高低温、运行稳定的STM32芯片，进行数据处理。所述无线发送模块采用型号为ZWG-20DP的GPRS内嵌式无线数据传送设备。所述电压传感器可采用维博电子的WBV414H29交流电压传感器。所述电流传感器可采用维博电子的WBI414N95交流电流传感器。
同样，本发明实施例2中所述无线发送模块在实际使用中最好采用卫星通讯系统，比如可采用北斗卫星通讯模块，利用北斗卫星RDSS短报文技术实现数据传输发送，可以解决偏僻地区通讯问题。
本发明在具体实施时还可有以下进一步的改进实施：比如，本发明所述监测装置，在感应电压采集板和杆塔接地线间另连接一路有用于防止雷电感应过电压，击穿、干扰杆塔测量装置的避雷器，避雷器与其和工作电源采集可以为本发明装置增加防雷及措施。
如图4所示为本发明实施例2所述的远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法的流程图，其方法步骤如下：
（1）在超高压输电线路杆塔横梁电磁场最强且安全的位置，安装能采集超高压输电导线周边电磁场能的感应电压采集板，将电磁能量转化为交流电源能量，将运行中超高压输电导线周边电磁场感应电压转变为5-40伏交流电压；利用感应电压采集板做采集天线，设计监测杆塔接地阻抗、绝缘子串污秽、耐压数据的测量电路装置。
所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定；感应电压采集板的电容量，根据整体装置所需功率设定。
（2）抽取交流电压，并测量感应电压采集板与杆塔接地线间的电压、电流值，然后模拟计算杆塔接地阻抗；其电压值越高，表明杆塔接地电阻越小，电压值降低则证明接地电阻在增大。
（3）抽取交流电压，然后通过整流稳压，为上述测量电路装置提供直流工作电源。
（4）因感应电压采集板吸附的污垢导电粒子而造成短路，导致感应电压采集板对地电压降低；此时利用感应电压采集板抽取到的交流电压值，模拟计算杆塔绝缘子串的对地泄漏电流，利用电压降低数据，模拟计算出高压杆塔绝缘子串的污秽、覆冰、耐压数据；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低越严重，证明线路绝缘子串污秽问题也越严重，泄漏电流也越大；依据感应电压采集板对杆塔接地线间电压降低的幅值，判定绝缘子污秽程度。
（5）把上述采集测量模拟计算出的高压输电杆塔接地阻抗值、绝缘子串泄漏电流值、绝缘子串污秽、覆冰、耐压、及杆塔的位置编号、环境温度数据，通过远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置中的通讯系统（无线发送模块）定期、定时发送到企业管理数据管理平台，和地面监测人员的手持终端上。
（6）超高压线路巡线监测管理人员，根据杆塔编号地理位置、绝缘子串污秽和耐压情况，按需制定人工巡视、复测超高压输电线路杆塔接地阻抗、线路绝缘子串清扫计划及周期；及时消除防雷接地事故隐患，制定杆塔防雷接地系统的检修工程计划。
（7）可以在超高压输电线路杆塔横梁电磁场较强且安全的位置处，并排安装一列至少三个上述感应电压采集板，构成感应电压采集板组，在每个感应电压采集板和杆塔接地线间依次串联二极管、LED光电管、调整电压电阻；利用感应电压采集板采集高压导线周边电磁场感应电压，依据不同感应电压采集板包括其绝缘板上吸附的污秽导电粒子，导致感应电压采集板与杆塔接地线间的电压变化，依据不同的感应电压采集板对地电压、所点亮的LED光电管的亮度、所点亮的LED光电管的数量，模拟计算高压杆塔绝缘子串污秽、覆冰、耐压、泄漏电流重要数据，且提供直观显示和观测监视绝缘子串污秽、覆冰情况的方式。
其感应电压采集板对杆塔接地线之间的电压高，则LED光电管全部点亮，证明线路绝缘子串耐压性能良好；其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低，证明线路绝缘子串污秽问题严重，泄漏电流增大；依据LED光电显示管显示情况，能判断绝缘子串污秽、覆冰情况。增加一种现场或远程观测监视的较为准确直观的手段和方式。
本发明所有实施例和方法都是已经在实际中在变电站经过试验验证的。
本发明方法和装置的基本原理是：在高压杆塔电磁场较强的安全位置，安装磁场电能采集板。依据电能电压采集板，对杆塔接地线间绝缘隔离带，吸附导电粒子造成电能电压采集板对地短路，电能电压采集板对地电压降低。依据电能电压采集板对杆塔接地线间电压降低数据。计算高压输电杆塔接地阻抗值。
高压输电杆塔绝缘子与电能电压采集板，在同一磁场环境内。依据电能电压板对地短路，电压降低幅值。模拟计算在超高压输电线路绝缘子耐压情况。
电能采集板对杆塔接地线之间的电压降越严重，证明输电线路绝缘子污秽、覆冰问题严重，绝缘子泄漏电流增大；电压采集板对杆塔接地线之间的电压降越严重，证明杆塔接地阻抗值越大，同时证明绝缘子污秽严重。
同理利用另一组多个电能电压采集板电压对地绝缘短路，对杆塔接地线间的电压值降低，或为零值时。电能电压采集板与杆塔接地网间串联的LED光电管点亮数量，亮度、熄灭变化情况，直观显示线路绝缘子污秽、覆冰、耐压情况电路，现场工作人员或巡视人员可利用望远镜，直观显示杆塔杆塔绝缘子污秽、耐压情况。
Claims (7)
1.一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法，其特征在于：该方法步骤如下
（1）在超高压输电线路杆塔横梁电磁场最强且安全的位置，安装能采集超高压输电导线周边电磁场能的感应电压采集板，将电磁能量转化为交流电源能，将运行中超高压输电导线周边电磁场感应电压转化为交流电压；利用感应电压采集板做采集天线，设置安装实现远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的电路装置；
（2）利用感应电压采集板，抽取交流电压，并测量感应电压采集板与杆塔接地线间的电压、电流值，并利用所测到的电压和电流值模拟计算杆塔接地阻抗；其采集测量的电压值越高，表明杆塔接地阻抗值越低，电压值越低则证明杆塔接地阻抗值越大；
（3）利用感应电压采集板，抽取交流电压，通过整流稳压作为远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的电路装置整体的工作电源；
（4）因感应电压采集板吸附的污垢导电粒子而造成短路，导致感应电压采集板对地电压降低；此时利用感应电压采集板抽取到的交流电压值，模拟计算杆塔绝缘子串的对地泄漏电流，利用电压降低数据，模拟计算出高压杆塔绝缘子串的污秽、覆冰、耐压数据；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低越严重，证明线路绝缘子串污秽问题也越严重，泄漏电流也越大；依据感应电压采集板对杆塔接地线间电压降低的幅值，判定绝缘子污秽程度；
（5）把上述采集测量模拟计算出的高压输电杆塔接地阻抗值、绝缘子串泄漏电流值、绝缘子串污秽、覆冰、耐压、及杆塔的位置编号、环境温度数据，通过远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置中的通讯系统（无线发送模块）定期、定时发送到企业管理数据管理平台，和地面监测人员的手持终端上；
（6）超高压线路巡线监测管理人员，根据杆塔编号地理位置、绝缘子串污秽和耐压情况，按需制定人工巡视、复测超高压输电线路杆塔接地阻抗、线路绝缘子串清扫计划及周期；及时消除防雷接地事故隐患，制定杆塔防雷接地系统的检修工程计划。
2.根据权利要求1所述的一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法，其特征在于：其所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定。
3.根据权利要求1所述的一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的方法，其特征在于：在超高压输电线路杆塔横梁电磁场较强且安全的位置处，并排安装一列至少三个上述感应电压采集板，在每个感应电压采集板和杆塔接地线间依次串联二极管、LED光电管、调整电压电阻；利用感应电压采集板采集高压导线周边电磁场感应电压，依据不同感应电压采集板包括其绝缘板上吸附的污秽导电粒子，导致感应电压采集板与杆塔接地线间的电压变化，依据不同的感应电压采集板对地电压、所点亮的LED光电管的亮度、所点亮的LED光电管的数量，模拟计算高压杆塔绝缘子串污秽、覆冰、耐压、泄漏电流重要数据，且提供直观显示和观测监视绝缘子串污秽、覆冰情况的方式；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间的电压高，则LED光电管全部点亮，证明线路绝缘子串耐压性能良好；
其感应电压采集板对杆塔接地线之间电压降低，证明线路绝缘子串污秽问题严重，泄漏电流增大；
依据LED光电显示管显示情况，能判断绝缘子串污秽、覆冰情况。
4.一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其特征在于：该装置包括作为天线的感应电压采集板，杆塔接地线，工作电源采集电路，感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路，A/D模数转换器，数据处理模块，无线发送模块，远程数据平台和地面接收终端；所述工作电源采集电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间向装置内需要直流电的电路供电，所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路串联接在感应电压采集板和杆塔接地线之间，其输出信号依次连接A/D模数转换器，数据处理模块和无线发送模块，通过无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端；
所述工作电源采集电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组和耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管所构成的电压抽取电路，以及整流稳压电路和锂电蓄电池；电压抽取电路的输出通过稳压整流电路后为锂电蓄电池充电，同时为A/D模数转换器、无线发送模块提供直流工作电源，其锂电蓄电池可作为长期稳定供电电源；
所述感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路包括，串联在感应电压采集板和杆塔接地线之间的耦合电容器组，所述耦合电容器组和耦合电容器组中各电容器两端接出的二极管构成的电压抽取电路，电压抽取电路的输出连接电压传感器，通过电压传感器输出电压信号，所述耦合电容器组的输出端连接电流传感器，电流传感器输出电流信号；
上述经电压传感器和电流传感器输出的电压、电流信号输入A/D模数转换器，经A/D模数转换器输入数据处理模块处理，数据处理模块通过无线发送模块将处理数据发送到远程数据平台和地面接收终端；
所述的感应电压采集板为串联平行板式电容器组，位于最上层的金属板作为所述感应电压采集板的采集部分，所述感应电压采集板其金属板的面积由高压输电线路电压等级和现场电磁场能量大小来设计确定；
所述杆塔接地线为利用高压杆塔架构角钢作为整体监测装置的接地线。
5.根据权利要求4所述的一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其特征在于：所述监测装置，还包括直观显示绝缘子污秽、覆冰、耐压情况电路，其包括一列至少三个并排设置的感应电压采集板，在各感应电压采集板和杆塔地线间依次串联有二极管、光电管、调整电压电阻；每个感应电压采集板采集的电压、电流经二极管、光电管、A/D模数转换器输入数据处理模块，再经数据处理模块和无线发送模块连接到远程数据平台和地面接收终端。
6.根据权利要求4所述的一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其特征在于：所述监测装置，在感应电压采集板和杆塔地线间另连接一路有用于防止雷电感应过电压，击穿、干扰杆塔测量装置的避雷器，避雷器与工作电源采集电路以及感应电压采集板对地电压和对地泄漏电流测量电路并联。
7.根据权利要求4所述的一种远程监测超高压输电杆塔安全输电关键数据的装置，其特征在于：所述A/D模数转换器采用芯片型号为ADC0832 的A/D数模转换器；所述数据处理模块采用，意法耐高低温、运行稳定的STM32芯片，进行数据处理；所述无线发送模块采用型号为ZWG-20DP的GPRS内嵌式无线数据传送设备；所述电压传感器采用维博电子的WBV414H29交流电压传感器；所述电流传感器采用维博电子的WBI414N95交流电流传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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