CN201548361U - 架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，包括：圆筒型测量量头、控制装置、模拟导线、主站的控制主机；模拟导线为一段与线路导线同型号、同材质的已知长度的模拟导线，悬挂在圆筒型测量量头下；所述的圆筒型测量量头内设有拉力传感器，拉力传感器最大量程为5、10、20、50kg可选，用于测量模拟导线的重量，圆筒型测量量头与控制装置通过电缆相连，控制装置用于将测量头传输来的重量信息进行运算和处理，再通过无线方式与主站的控制主机相连接。本实用新型的有益效果：测量合理、正确，算法简单，结果精确，能适用于线路覆冰的综合荷载和覆冰厚度计算。

Description

架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统

技术领域

本实用新型涉及架空输电线路导线覆冰的监测领域，尤其涉及架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，特别适用于输电线路覆冰的预警、监测和防治领域。

背景技术

我国地域辽阔气象环境多变，是世界上输电线路覆冰较多的国家之一，2005年和2008年初的2次较大冰雪灾害天气造成严重的线路覆冰、跳闸、断线、倒塔等事故，给国民经济和工农业、人民生活用电带来重大损失。这2次冰雪灾害的主要原因是多年一遇的大范围、长时间低温雨雪冰冻气候，但也反映出我国电网抵御恶劣气象条件的能力不足，缺乏在第一时间掌握线路覆冰后综合荷载情况的手段。

线路覆冰是否会造成的断线、倒塔等事故的关键在于：架空输电线路覆冰导线综合荷载是否超出导线或杆塔能承受的应力，预警、监测的目的主要是能得到准确的冰导线综合荷载，判断是否采取措施，以避免断线、倒塔等事故事故发生。

过去对输电线路覆冰情况的监测主要是靠线路运行人员的现场观察测量来实现的，但人工现场观察测量的方式存在以下缺点：一、人工成本巨大，劳动效率低下；二、肉眼只能观察到输电线路覆冰的表面情况，只能是目测，不能提供准确科学的数据，也无法计算出架空输电线路覆冰导线综合荷载。

本申请人在2009年3月26日申请，专利申请名称：架空输电线路导线覆冰实时监测方法及系统，专利申请号：200910097184.7的专利申请，该专利采用的技术方案是根据实时测定的线路导线悬挂点倾角、导线温度、悬垂绝缘子串偏移角和线路基本参数来确定和计算线路覆冰导线综合荷载和导线覆冰厚度，该方法在理论上合理、正确，结果精确，但需要的配套的测量设备不少，需要确定的参数多，计算公式复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，该监测系统通过对安装在线路杆塔上模拟导线测量能方便准确地实现对架空输电线路导线覆冰的实时监测。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，包括：圆筒型测量量头、控制装置、模拟导线、主站的控制主机；模拟导线为一段与线路导线同型号、同材质的已知长度的模拟导线，悬挂在圆筒型测量量头下；所述的圆筒型测量量头内设有拉力传感器，拉力传感器最大量程为5、10、20、50kg可选，用于测量模拟导线的重量，圆筒型测量量头与控制装置通过电缆相连，控制装置用于将测量头传输来的重量信息进行运算和处理，再通过无线方式与主站的控制主机相连接。

所述的控制装置包括太阳能电池板和蓄电池、控制模块、通信模块，太阳能电池板和蓄电池为整个控制装置提供电源，圆筒型测量量头内设的拉力传感器与控制模块相连，控制模块与通信模块相连，通信模块通过无线方式与主站的控制主机相连接。

圆筒型测量头中还装有摄像头，用于获取模拟导线上的图像信息，以观察模拟导线上覆冰的形成和发展过程，摄像头与控制模块相连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用安装在线路杆塔上由测量头测量与线路导线同型号、同材质的一段模拟导线来确定和计算线路覆冰导线的综合荷载和覆冰厚度，且测量合理、正确，算法简单，结果精确，能适用于线路覆冰的综合荷载和覆冰厚度计算，这样就可以在综合荷载未超出导线或杆塔能承受的应力时，及早采取措施，避免因线路覆冰造成的跳闸、断线、倒塔等事故，给国民经济和工农业、人民生活用电带来重大损失，方便准确地实现了对架空输电线路覆冰导线的监测，满足电力部门预警、监测的要求。

附图说明

图1是圆筒型测量头和模拟导线的安装示意图；

图2是架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统的工作原理图；

具体实施方式

实施例1：下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

以某500kV线路覆冰导线为例，导线型号为4*LGJ-630/45，第4档的档距为352m、高差为39.0m、安装弧垂为9.27m，第5档的档距为437m、高差为1.0m、安装弧垂为14.20m。

单根导线基本参数为：计算截面666.55mm²；外径33.60mm；单位质量2.06kg/m；弹性系数63000N/mm²；线膨胀系数20.9×10^-61/℃。

如图2所示，架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统包括：圆筒型测量量头1、控制装置7、模拟导线6、主站的控制主机；模拟导线6为一段与线路导线同型号、同材质的已知长度的模拟导线，悬挂在圆筒型测量量头1下，圆筒型测量量头1通过铰铁2、3、4、5安装在架空输电线路杆塔上，如图1所示，所述的圆筒型测量量头1内设有拉力传感器，拉力传感器最大量程为5、10、20、50kg可选，用于测量模拟导线的重量，圆筒型测量量头1与控制装置7通过电缆相连，控制装置7用于将测量头传输来的重量信息进行运算和处理，再通过无线方式与主站的控制主机相连接。

所述的控制装置7包括太阳能电池板和蓄电池、控制模块、通信模块，太阳能电池板和蓄电池为整个控制装置提供电源，圆筒型测量量头内设的拉力传感器与控制模块相连，控制模块与通信模块相连，通信模块通过无线方式与主站的控制主机相连接。

圆筒型测量头中还装有摄像头，用于获取模拟导线上的图像信息，以观察模拟导线上覆冰的形成和发展过程，数据通过内部的DSP处理，生成标准的PAL信号格式，由电缆送到控制模块相连接。图像尺寸为728×582(PAL)/656×492(NTSC)像素。

控制装置是多功能接口设备，内部装有控制、通信和电源等模块，能将测量头送来的重量和视频信息进行运算和处理，并通过GPRS/CDMA无线方式与安装在电力企业内的控制系统主站进行数据交换、接受和发送控制命令。太阳能电池板和蓄电池提供控制箱的电源，也为测量头提供所需的直流12v电源。控制装置也接收和处理其它线路实时监测设备的信息。

此处，已知模拟导线6长度为1m，测量系统测得覆冰时模拟导线质量为6.12kg。

覆冰计算方法：

1)导线常态下的荷载：

w₁＝9.80665q＝9.80665×2.06＝20.2017_N

2)导线覆冰时的荷载：

w3＝9.80665×6.12＝60.0167_N

3)导线的覆冰厚度：

$b=\frac{-0.027728D\±\sqrt{{\left(0.027728D\right)}^2+4\×0.027728\×(w_3-w_1)}}{2\×0.027728}$

$=\frac{-0.027728\×33.6+\sqrt{{(0.027728\×33.6)}^2+4\×0.027728\×(60.0167-20.2017)}}{2\×0.027728}$

$=24.65\mathrm{mm}$

因为安装在线路杆塔上由测量头悬挂的模拟导线与线路导线同型号、同材质且又处在相同的气象环境下，因此模拟导线覆冰时的综合荷载和覆冰厚度基本上等同于线路导线覆冰时的综合荷载和覆冰厚度。模拟导线的长度已知，覆冰时的综合荷载可由测量装置的拉力传感器测得，故模拟导线的覆冰厚度可由式(4)求得，该覆冰厚度也就是线路导线的覆冰厚度。

故该例题中500kV线路单根导线在无风状态下的覆冰厚度为24.65mm。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，其特征在于包括：圆筒型测量量头、控制装置、模拟导线、主站的控制主机；模拟导线为一段与线路导线同型号、同材质的已知长度的模拟导线，悬挂在圆筒型测量量头下；所述的圆筒型测量量头内设有拉力传感器，用于测量模拟导线的重量，圆筒型测量量头与控制装置通过电缆相连，控制装置用于将测量头传输来的重量信息进行运算和处理，再通过无线方式与主站的控制主机相连接。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，其特征在于所述的控制装置包括太阳能电池板和蓄电池、控制模块、通信模块，太阳能电池板和蓄电池为整个控制装置提供电源，圆筒型测量量头内设的拉力传感器与控制模块相连，控制模块与通信模块相连，通信模块通过无线方式与主站的控制主机相连接。

3.根据权利要求2所述的架空输电线路覆冰的模拟导线实时监测系统，其特征在于圆筒型测量头中还装有摄像头，用于获取模拟导线上的图像信息，以观察模拟导线上覆冰的形成和发展过程，摄像头与控制模块相连接。

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