CN201133921Y - 交流特高压送电线路微风振动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流特高压送电线路微风振动监测装置，所述监测装置包括分开设置的球形监测仪及振动梁部件；其中：所述监测仪内设有第一卡具、电路板、高压抽能结构及与前述电路板连接的天线，该第一卡具及该高压抽能结构卡套设于特高压电力线上，该高压抽能结构感应电力线周围的磁场能，以交流电压的形式为所述电路板提供电能；所述振动梁部件包括第二卡具及振动测量结构，且该振动测量结构垂直于该第二卡具所在的平面；所述监测仪与所述振动梁部件间由包罩屏蔽套管的信号线电连接。本实用新型在特高压电压等级下不产生电晕、安装使用方便，且能自供电。

Description

交流特高压送电线路微风振动监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种送电线路的监测装置，尤其是指用于对交流特高压送电线路上的微风振动参数进行监测的交流特高压送电线路微风振动监测装置。

背景技术

特高压输电与超高压及高压输电相比具有明显的经济效益，一回1000kV交流特高压输电线路的输电能力接近500kV交流输电线路的5倍，在输送相同功率的情况下，1000kV交流特高压的最远输电距离可达500kV交流输电线路的4倍。所以，为了优化我国能源配制、促进电力工业整体协调发展，特高压电网的建设成为我国当前电网建设工作的重中之重。

目前，所有的高压送电线路在运行过程中都受气象条件和外界环境等的影响经常发生超过线路本身允许幅值的微风振动，这样往往导致某些送电线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，这些故障通过传统的人工定期巡线手段很难进行有效的预防。

为了能够克服人工巡线不能有效预防线路损坏的问题，目前迫切需要使用智能装置对送电线路状态进行在线监测以提高线路运行的可靠性；另外对线路温度、线路周围气象环境的在线监测对提高导线的输送容量，减少线路投资，缓解我国供电形势紧张的局面也有着很大的参考意义。

中国专利ZL200520130572.8高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置中已解决了监测仪在超高压及高压导线上安装所须解决的问题，如信号必须用无线的方式传输，装置在高压线路上的长期供电问题，装置工作在高压电场、强磁场和高低温甚至冰雪雷雹等恶劣环境中防止电晕及电磁干扰、采用不易损坏的片状天线等。但该装置仅适用于500KV及以下电压等级的送电线路，其外形结构在1000KV特高压送电线路中会产生严重的电晕现象而无法使用。

通过对特高压线路相关产品特性的试验研究，成功解决了微风振动在线监测装置应用于特高压环境下的相关技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于交流特高压送电线路微风振动监测装置，该监测装置在特高压电压等级下不产生电晕、安装使用方便，且能自供电。

本实用新型的技术解决方案是：一种交流特高压送电线路微风振动监测装置，所述监测装置包括分开设置的球形监测仪及振动梁部件；其中：

所述监测仪内设有第一卡具、电路板、高压抽能结构及与前述电路板连接的天线，该第一卡具及该高压抽能结构卡套设于特高压电力线上，该高压抽能结构感应电力线周围的磁场能，以交流电压的形式为所述电路板提供电能；

所述振动梁部件包括第二卡具及振动测量结构，且该振动测量结构垂直于该第二卡具所在的平面；

所述监测仪与所述振动梁部件间由包罩屏蔽套管的信号线电连接。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述监测仪具有能分离的上、下壳体及密封于该下壳体的盖板；所述高压抽能结构由两个绕有线圈的上、下环形铁芯对接形成，其中所述线圈连接于所述电路板；该下壳体与盖板形成的密封空间内设有所述电路板、与所述电路板电连接的充电电池及该高压抽能结构的下环形铁芯，该上壳体与盖板之间的空间内固定设置有穿套电力线的第一卡具以及该高压抽能结构的上环形铁芯，所述下壳体内固定设有与所述电路板连接的天线；

所述振动梁部件具有能分离的上、下外壳，所述振动测量结构由该第二卡具及振动测量结构固紧设于上、下外壳内部，该上外壳为半圆柱形，下外壳在设置第二卡具的部分为半圆柱形，构成近似圆柱形结构。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述第一卡具、第二卡具均包括上、下卡件，对应的两卡件一端通过铰链连接，另一端由螺栓连接，构成环形卡套结构。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述第一卡具的下卡件设有与上卡件对应的半圆形凹槽，且该下卡件的底部具有一方形安装底座，该下卡件的半圆形凹槽底部设有孔，该孔内设置温度传感器，且该温度传感器的温度传感信号通过信号线穿设该盖板后直接引入密闭空间内所设的电路板中。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述高压抽能结构中的两个环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，且两金属外壳一侧铰链连接，另一侧通过螺栓连接。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述监测仪的壳体由导电材料制成；所述监测仪的密闭空间内设有非金属材料制成的电路板固定结构，该固定结构内固设有所述电路板，该固定结构的外部包覆有电磁屏蔽材料制成的磁屏蔽结构。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述天线为贴片式天线，并由非屏蔽材料封装于所述监测仪下壳体。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述振动测量结构包括一应变梁及置于其末端的能转动的小轮，并且该应变梁的根部附近设有振动传感器，该振动传感器与所述电路板电连接。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述应变梁为一悬臂梁式弹性体，且该弹性体与该小轮之间采用绝缘材料连接。

如上所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其中，所述盖板的上表面具有坡度，该盖板下部与监测仪下壳体配合处设置有O形密封圈；所述振动梁部件的下外壳底部设置有排水孔。

本实用新型的效果如下：

1.本实用新型的微风振动监测装置包括球形监测仪及近似圆柱形的振动梁结构，曲率半径大，不会在特高压线路上产生电晕现象。

2.本实用新型的振动梁部件与球形监测仪为分体式结构，使振动梁部件的重量进一步减轻，不会在线路上产生振动节点。

3.本实用新型采用贴片式天线，将其密封安装于天线盖内，能有效的防止恶劣的气候对天线造成损坏，提高了系统信号发射的可靠性。

4.本实用新型在球形监测仪内部的第一卡具上开设有安装温度传感器的通孔，温度传感信号直接通过第一卡具的固定底座底部所设的孔引入，这种信号输入方式一方面便于温度传感器与高压电力线良好的接触，另一方面大大的缩短了信号引线的长度，减轻了高压线周围的电磁场对信号的影响，而且在很大程度上避免了风吹雨淋等外界环境对信号输入带来的影响。

5.本实用新型的卡具的上卡件和包括长方形底座的下卡件做成分体式的结构，便于根据不同的电力线直径选择不同规格的卡具。

附图说明

图1为本实用新型的交流特高压送电线路微风振动监测装置的球形监测仪剖视图；

图2为本实用新型的交流特高压送电线路微风振动监测装置的球形监测仪结构示意图(去掉上壳体)；

图3为本实用新型的交流特高压送电线路微风振动监测装置的球形监测仪外部结构示意图；

图4为本实用新型的交流特高压送电线路微风振动监测装置的振动梁部件剖视图；

图5为本实用新型的交流特高压送电线路微风振动监测装置的振动梁部件整体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型为一种交流特高压送电线路微风振动监测装置，所述监测装置主要包括分开设置的球形监测仪及近似圆柱形的振动梁部件；其中：所述监测仪内设有第一卡具、电路板、高压抽能结构与电路板连接的天线，该第一卡具及该高压抽能结构可以卡套设于特高压线路上，该高压抽能结构感应该电力线周围的磁场能，并以交流电压的形式为所述电路板提供电能；所述振动梁部件主要包括壳体、设置于壳体内的第二卡具及振动测量结构，且该振动测量结构垂直于该第二卡具所在的平面；所述监测仪与所述振动梁部件间由包罩屏蔽套管的信号线电连接。

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

图1至图5显示了本实用新型的一具体实施方式的主体结构的内外部形状及结构。如图所示，本实用新型的微风振动监测置包括球形监测仪、振动梁部件、屏蔽套管。

如图1所示，本实施方式是以球形监测仪为例进行说明的，该监测仪具有可分离的上、下球形外壳2、1及盖板3，其中：球形监测仪内部的盖板3上表面具有一定的坡度，防止雨水在球形监测仪内部存留；下半球壳1与盖板3由螺栓联接，且二者之间通过O形圈8密封；下半球壳1与盖板3形成的密封空间内固定设置有非金属材料的电路板固定槽6、电路板、与电路板电连接的充电电池以及高压抽能结构5的下半环；下半球壳1侧面设有一内凹的沉孔，用以固定设置与电路板连接的贴片式天线9，外部由非金属材料制成的天线盖10通过螺纹紧固并密封设置；上半球壳2与盖板3之间的非密封空间内固定设置用以固定导线的卡具4以及高压抽能结构5的上半环。

为了能保证本实用新型的下半球壳1与盖板3内的电路免于受到导线产生的电磁场干扰，球形监测仪整体是由导电材料制成，线路运行时外壳等电位形成电场屏蔽，内部的电路板用磁屏蔽壳7包裹非金属材料制成的电路板固定槽6，从而形成磁屏蔽。

本实施方式所采用的第一卡具4为一可以调节卡套半径的环形结构；第一卡具4由两金属卡件构成，上金属卡件为半环形，下半金属卡件带有半圆凹槽，且其底部为一长方形安装底座，两金属卡件一端通过铰链相互连接，另一端由螺栓可拆卸地活动连接。卡具4的下金属卡件的方形底座周边垂直设置有多个圆形通孔，并可用螺栓穿过圆孔将卡具4与盖板3固定连接，底座的中间位置垂直设有一方形通孔，用于设置温度传感器，将该监测仪卡合于输电线路后，该温度传感器可以充分接触该电力线，以对输电线路的温度进行监测，而且，温度传感信号可以直接通过该底座的孔并穿设该盖板后引入下部密闭空间所设的电路板中，这种信号输入方式一方面便于温度传感器与高压电力线良好充分的接触，另一方面大大的缩短了信号引线的长度，减轻了高压线周围的电磁场对信号的影响，而且在很大程度上避免了风吹雨淋等外界环境对信号输入带来的影响。另外，第一卡具4的上金属卡件的端面处设有一个以上的通孔，用于减轻重量和连接保护绳。

本实用新型的高压抽能结构5由两个绕有线圈的环形铁芯对接形成，其中该线圈连接于电路板，如图1、图2所示，高压抽能结构5中的两个半环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，上半环的金属外壳一侧以铰链连接，另一侧可通过螺栓连接，下半环的金属外壳则固定设置于盖板3下部的密闭空间内。

振动梁部件主要包括第二卡具及振动测量结构，且振动测量结构垂直于该第二卡具所在的平面；如图4所示，振动梁部件具有可分离的上、下两部分近似圆柱形的外壳，外壳内部固定设置由第二卡具13与上壳12固紧的振动测量结构14，且该振动测量结构垂直于第二卡具13所在的平面；上壳12为半圆柱形，下壳11在设置第二卡具13的部分为半圆柱形，在设置振动测量结构14处为非圆柱形(也可为圆柱形，本实用新型并不限制)；所述振动测量结构14包括一应变梁及置于其末端的可转动的小轮，并且该应变梁的根部附近设有振动传感器，该振动传感器与前述电路板电连接，该应变梁为悬臂梁式弹性体，且其末端的小轮与该弹性体之间采用绝缘材料连接。振动梁部件通过第二卡具13卡套固定于电力线后，悬臂梁式弹性体末端的小轮能够充分接触该电力线。

在本实用新型的一具体实施方式中，振动梁部件的上、下两部分近似圆柱形外壳通过螺栓连接，其内部的第二卡具13包括上、下两个半环形结构，这两个半环形结构一端由铰链相互连接，另一端通过螺栓活动式固定联接，同样形成可调整的环形卡套结构，第二卡具13的上半环顶部为平面且开有方形凹槽，上壳12的向内凸起平台与卡具13的上半环的方形凹槽通过螺栓将振动测量结构固紧，振动传感器通过信号线连接于球形监测仪内的电路板，并在下壳底板设置有排水的小孔。

球形监测仪与振动梁部件间由包罩屏蔽套管的信号线电连接，屏蔽套管在线路运行时用以防止电晕及电磁干扰，本实用新型可以采用多种公知的屏蔽套管来实现上述目的，且该屏蔽套管并非本实用新型的保护重点，因此，此处不再赘述。

本实用新型进行微风振动监测的原理为：将卡具、高压抽能结构及振动梁部件固定在特高压电力线上以后，高压抽能结构感应电力线周围的磁场能，以交流电压的形式输入装置内的电源调理板，电源调理板给后续电路提供稳定的电能，并可同时对充电电池充电。当发生导线微风振动时，振动测量结构上的小轮受电力线的挤压引起振动测量结构上弹性体内部的形变，同时通过振动传感器感测出弹性体内形变的大小，并送入球形监测仪内部的电路进行判断，从而可监测出导线微风振动的水平，实现对高压线路微风振动参数的监测。

由于球形监测仪内第一卡具方孔内安装的热电阻温度传感器将与电力线压接在一起而充分感测电力线的温度，温度的变化引起热电阻的阻值变化，位于监测仪内的电路能够通过检测热电阻的阻值来判断电力线温度的大小，从而实现对高压线路温度的监测。

综上所述，本实用新型具有在特高压线路上无电晕、安装使用方便、重量较轻、抗干扰能力强、能自供电的特点，可以实现对特高压线路中的疲劳断股或磨损等故障的在线监测，从而达到有效的预防，保证了线路的安全运行。

Claims (10)

1、一种交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述监测装置包括分开设置的球形监测仪及振动梁部件；其中：

所述监测仪内设有第一卡具、电路板、高压抽能结构及与前述电路板连接的天线，该第一卡具及该高压抽能结构卡套设于特高压电力线上，该高压抽能结构感应电力线周围的磁场能，以交流电压的形式为所述电路板提供电能；

所述振动梁部件包括第二卡具及振动测量结构，且该振动测量结构垂直于该第二卡具所在的平面；

所述监测仪与所述振动梁部件间由包罩屏蔽套管的信号线电连接。

2、如权利要求1所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述监测仪具有能分离的上、下壳体及密封于该下壳体的盖板；所述高压抽能结构由两个绕有线圈的上、下环形铁芯对接形成，其中所述线圈连接于所述电路板；该下壳体与盖板形成的密封空间内设有所述电路板、与所述电路板电连接的充电电池及该高压抽能结构的下环形铁芯，该上壳体与盖板之间的空间内固定设置有穿套电力线的第一卡具以及该高压抽能结构的上环形铁芯，所述下壳体内固定设有与所述电路板连接的天线；

所述振动梁部件具有能分离的上、下外壳，所述振动测量结构由该第二卡具及振动测量结构固紧设于上、下外壳内部，该上外壳为半圆柱形，下外壳在设置第二卡具的部分为半圆柱形，构成近似圆柱形结构。

3、如权利要求2所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述第一卡具、第二卡具均包括上、下卡件，对应的两卡件一端通过铰链连接，另一端由螺栓连接，构成环形卡套结构。

4、如权利要求3所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述第一卡具的下卡件设有与上卡件对应的半圆形凹槽，且该下卡件的底部具有一方形安装底座，该下卡件的半圆形凹槽底部设有孔，该孔内设置温度传感器，且该温度传感器的温度传感信号通过信号线穿设该盖板后直接引入密闭空间内所设的电路板中。

5、如权利要求4所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述高压抽能结构中的两个环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，且两金属外壳一侧铰链连接，另一侧通过螺栓连接。

6、如权利要求5所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述监测仪的壳体由导电材料制成；所述监测仪的密闭空间内设有非金属材料制成的电路板固定结构，该固定结构内固设有所述电路板，该固定结构的外部包覆有电磁屏蔽材料制成的磁屏蔽结构。

7、如权利要求6所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述天线为贴片式天线，并由非屏蔽材料封装于所述监测仪下壳体。

8、如权利要求7所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述振动测量结构包括一应变梁及置于其末端的能转动的小轮，并且该应变梁的根部附近设有振动传感器，该振动传感器与所述电路板电连接。

9、如权利要求8所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述应变梁为一悬臂梁式弹性体，且该弹性体与该小轮之间采用绝缘材料连接。

10、如权利要求9所述的交流特高压送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述盖板的上表面具有坡度，该盖板下部与监测仪下壳体配合处设置有O形密封圈；所述振动梁部件的下外壳底部设置有排水孔。

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