CN201926494U - 一种次档距振荡监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种次档距振荡监测系统，该系统包括：导线和间隔棒、水平振荡监测装置、监测基站和监测服务器；水平振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上；水平振荡监测装置通过无线通信网络与监测基站相连接；监测基站与监测服务器相连接；监测基站接收水平振荡监测装置发射的水平方向振动标准信号；监测服务器包括：振动信号接收单元，用于接收水平方向振动标准信号；水平振幅计算单元，与振动信号接收单元相连接，用于根据水平方向振动标准信号计算两个间隔棒之间导线振荡的振幅。以解决高压输电线路的次档距振荡监测问题。

Description

一种次档距振荡监测系统

技术领域

实用新型关于电力系统的架空输电线路监测技术，特别是关于架空输电线路的次档距振荡监测技术，具体的讲是一种次档距振荡监测系统。

背景技术

次档距振荡是指风的尾流效应引起的分裂导线子导线在次档距内(分裂导线两个间隔棒间)的水平振动(频率为1～5Hz、振幅为导线直径的4～20倍)。次档距振荡随时可能发生，开阔地带、近海、近湖、近水库的线路次振荡现象可能更为严重。

次档距振荡是发生在风速4～18m/s情况下，当分裂导线束中的背风侧子导线落到迎风侧子导线周围所形成的涡旋气流的空气动力尾流中时，分裂导线束就会产生次档距振荡，这种振荡主要在水平方向并沿椭圆形轨迹运动。

在现有技术中，输电线路的在线监测技术包括：微风振动在线监测、微气象在线监测、线路风偏在线监测、绝缘子在线监测等技术，但次档距振荡在线监测技术因其技术复杂而尚未发展起来。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种次档距振荡监测系统，以解决高压输电线路的次档距振荡监测问题。

本实用新型的目的是，提供一种次档距振荡监测系统，该系统包括：导线和间隔棒、水平振荡监测装置、监测基站和监测服务器；水平振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上；水平振荡监测装置通过无线通信网络与监测基站相连接；监测基站与监测服务器相连接；

水平振荡监测装置包括：水平向振动传感器，包括振动传感元件和一应变梁，应变梁的一端与振动传感元件相连接，应变梁的另一端设有小轮，小轮与导线的水平方向的一侧相耦合用于从导线上采集水平方向振动信号；信号调理单元，与振动传感器的振动传感元件相连接，用于接收水平方向振动信号，并对接收到的水平方向振动信号进行过滤、放大和调理，生成水平方向振动标准信号；信号控制与无线收发单元，与信号调理单元相连接，用于接收水平方向振动标准信号，并对接收到的水平方向振动标准信号进行无线发射；电源，用于为水平振荡监测装置提供电能；壳体，用于容纳振动传感元件、信号调理单元、信号控制与无线收发单元和电源，并固定应变梁；夹具，用于将壳体和应变梁固定于所述导线水平方向的一侧；

监测基站接收水平振荡监测装置发射的水平方向振动标准信号；监测服务器包括：振动信号接收单元，用于接收水平方向振动标准信号；水平振幅计算单元，与振动信号接收单元相连接，用于根据水平方向振动标准信号计算两个间隔棒之间导线振荡的振幅。

水平振荡监测装置包括：存储器，与信号控制与无线收发单元相连接，用于对水平方向振动标准信号进行存储。

夹具包括：卡箍，用于箍住所述的导线；卡箍的内壁上设有齿形花纹，用于增加与导线的摩擦力。卡箍的内壁上也可设置非金属层，用于增加与导线的摩擦力。

次档距振荡监测系统还包括：气象监测装置，该气象监测装置包括：风速传感器、风向传感器、气温传感器和湿度传感器，气象监测装置通过监测基站与监测服务器无线连接，或与监测服务器有线连接。

本实用新型的有益效果在于，通过在导线的多个次档距内安装多个水平振荡监测装置，实现了对次档距振荡的幅值、频率的实时采集，完成了对高压输电线路的次档距振荡的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例次档距振荡监测系统连接示意图；

图2为本实用新型实施例导线振荡方向及壳体安装位置示意图；

图3为本实用新型实施例次档距振荡监测系统结构框图；

图4为本实用新型实施例导线弯曲振幅法示意图；

图5为本实用新型实施例振幅峰值曲线图；

图6为本实用新型实施例水平振荡监测装置结构示意图；

图7、图8为本实用新型实施例水平振荡监测装置夹具示意图；

图9为本实用新型实施例水平振荡监测装置安装在导线时的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的次档距振荡监测系统包括：导线400、间隔棒500、水平振荡监测装置100、监测基站200和监测服务器300；水平振荡监测装置100设置在两个间隔棒之间的导线上(例如：水平振荡监测装置(100a～100c)设置在间隔棒(500a～500d)之间的中部位置。水平振荡监测装置100通过无线通信网络与监测基站200相连接；监测基站200与监测服务器300相连接；监测服务器300还可用过互联网与远端IE浏览器600和远端监测服务器700相连接。

次档距振荡监测系统还包括：气象监测装置800，气象监测装置800可包括：风速传感器、风向传感器、气温传感器和湿度传感器等气象传感器，用于检测现场的气象数据，气象监测装置800通过监测基站200与监测服务器300无线连接，或直接与监测服务器300有线连接。监测基站200接收无线通信装置发射的水平向加速度信号和竖直向加速度信号以及气象监测装置800采集的气象数据；监测服务器接收监测基站传来的水平向加速度信号和竖直向加速度信号并进行处理，也接收现场的气象数据以对次档距振荡进行与风速、风向等气象数据相关的分析处理。

如图2所示，采用若干个水平振荡监测装置100，安装于一个观测档距中次档距导线的中部位置，且固定在导线的水平方向的一侧，用于从导线上采集水平方向振动信号；采集两个方向的加速度信息，即：垂直于线路的水平方向Y和竖直方向Z的加速度，由后台进行积分计算，获取次档距振荡的振荡频率及幅值。

本实施例通过在导线的多个次档距内安装多个内置加速度传感器的次档距振荡监测仪100解决次档距振荡的幅值、频率的采集。

如图3所示，水平振荡监测装置100包括：水平向振动传感器1011，包括振动传感元件和一应变梁，应变梁的一端与振动传感元件相连接，应变梁的另一端设有小轮，小轮与导线的水平方向的一侧相耦合用于从导线上采集水平方向振动信号；信号调理单元1012，与振动传感器的振动传感元件相连接，用于接收水平方向振动信号，并对接收到的水平方向振动信号进行过滤、放大和调理，生成水平方向振动标准信号；信号控制与无线收发单元102，与信号调理单元1012相连接，用于接收水平方向振动标准信号，并由控制器1021控制无线发射模块1022对接收到的水平方向振动标准信号进行无线发射；电源103，用于通过电源处理模块1013为水平振荡监测装置100提供电能；壳体，用于容纳振动传感元件、信号调理单元、信号控制与无线收发单元和电源，并固定应变梁；夹具，用于将壳体和应变梁固定于所述导线水平方向的一侧；

监测基站200接收水平振荡监测装置100发射的水平方向振动标准信号；监测服务器300包括：振动信号接收单元301，用于接收水平方向振动标准信号；水平振幅计算单元302，与振动信号接收单元相连接，用于根据水平方向振动标准信号计算两个间隔棒之间导线振荡的振幅。

水平振荡监测装置100包括：存储器，与信号控制与无线收发单元相连接，用于对水平方向振动标准信号进行存储。

夹具包括：卡箍，用于箍住所述的导线；卡箍的内壁上设有齿形花纹，用于增加与导线的摩擦力。卡箍的内壁上也可设置非金属层，用于增加与导线的摩擦力。

次档距振荡监测系统还包括：气象监测装置，该气象监测装置包括：风速传感器、风向传感器、气温传感器和湿度传感器，气象监测装置通过监测基站与监测服务器无线连接，或与监测服务器有线连接。

如图6所示，本实施例中的水平振荡监测装置包括：壳体2、端盖1和天线盖7，天线盖7形成该装置的另一个端盖；其中，壳体2采用长方体结构，中间开有方孔，被掏空的两面上带有圆筒外沿用以连接端盖，端盖1和天线盖7采用圆弧结构，两端盖分别与壳体2的圆筒外沿用螺纹连接固定。振动监测装置13是水平振荡监测装置的传感器，振动监测装置13包括一条扁平的悬臂梁式弹性体，其末端装有可转动的小轮12，在小轮12与弹性体之间采用绝缘材料连接。该弹性体的根部固定在固定块14，15的上下两部分之间，在根部附近粘贴有振动传感元件。固定块14、15和卡具16之间用螺栓连接，使卡具16的上表面与固定块15的下表面紧密贴在一起。

现场一个档距内选定若干个次档距，在每一个选定的次档距内安装一个水平振荡监测装置，采集的数据通过基站发送到后端监测服务器。

监测服务器的水平振幅计算单元采用弯曲振幅法进行数据处理。弯曲振幅法(如图4所示)是测取电线距间隔棒出口89mm处电线相对于间隔棒夹头的弯曲振幅，以此值大小来测算次档距档中的振动情况。

在图4中：1为间隔棒夹头，2为导线，3为导线与间隔棒夹头的接触点，4为弯曲振幅Yb(相对于间隔棒夹头)。

如图5所示，假定次档距的档距为L，A和B为次档距的两间隔棒处，通过监测仪测得的89mm处的水平变曲振幅为Yb(单峰值)，则可以根据抛物线拟合方法推算档中的任意点的水平振幅(单峰值)为：

$y=-\frac{Y_b}{0.089\·l}{x}^2+\frac{Y_b}{0.089}x$

次档距振荡的最大振幅处为档中，最大振幅(单峰值)为：

$Y_{\max }=\frac{Y_b\·L}{4\×0.089}$

次档距振荡的频率可直接通过监测装置的数据进行分析获得。

水平振荡监测装置基于弯曲振幅法理论，可以以固定的时间间隔实时采集导线与金具夹头处的一段时间内的动变应度信息(采样周期每10分钟采集一次，每次采样2秒以上，采集频率50HZ)采用无线射频方式进行数据传送到监测基站。

水平振荡监测装置采用太阳能、线上抽参或高能电池供电，并采用低功耗设计，可以满足监测仪长期的运行要求。

检测基站与水平振荡监测装置之间采用RF射频方式实现次档距监测数据的接收及指令控制接收到数据后，监测基站将水平振荡监测装置数据进行封装后利用无线公网方式(GPRS/CDMA)或塔上的光纤将数据发送到监测中心的监测服务器。监测服务器实现数据的进一步分析和处理，利用分析模型实现次档距振荡的振幅及频率的分析。

如图9所示，测量导线与间隔棒夹头处的水平动变应变，因此水平振荡监测装置考虑了以下几点保障水平振荡监测装置安装方向保持水平。

(1)卡箍内侧根据导线的线股直径增加齿形花纹17，使水平振荡监测装置水平放置时不会产生位移(如图7所示)。

(2)卡箍内侧增加非金属材料17′，当卡紧导线时非金属材料根据导线表面形状产生变形，增加了摩擦力(如图8所示)。内圈是非金属材料，卡紧后可根据导线表面形状变形。

本实用新型的有益效果在于，通过在导线的多个次档距内安装多个水平振荡监测装置，实现了对次档距振荡的幅值、频率的实时采集，完成了对高压输电线路的次档距振荡的监测。通过气象参数据监测，可以进行次档距振荡与气象因素的关系及规律研究。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种次档距振荡监测系统，所述的系统包括：导线和间隔棒；其特征是，所述的系统还包括：水平振荡监测装置、监测基站和监测服务器；

所述的水平振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上；所述的水平振荡监测装置通过无线通信网络与所述的监测基站相连接；所述的监测基站与所述的监测服务器相连接；

所述的水平振荡监测装置包括：

水平向振动传感器，包括振动传感元件和一应变梁，所述应变梁的一端与所述的振动传感元件相连接，所述应变梁的另一端设有小轮，所述的小轮与所述导线的水平方向的一侧相耦合用于从所述的导线上采集水平方向振动信号；

信号调理单元，与所述振动传感器的振动传感元件相连接，用于接收所述的水平方向振动信号，并对接收到的水平方向振动信号进行过滤、放大和调理，生成水平方向振动标准信号；

信号控制与无线收发单元，与所述的信号调理单元相连接，用于接收所述的水平方向振动标准信号，并对接收到的水平方向振动标准信号进行无线发射；

电源，用于为所述的水平振荡监测装置提供电能；

壳体，用于容纳所述的振动传感元件、信号调理单元、信号控制与无线收发单元和电源，并固定所述的应变梁；

夹具，用于将所述的壳体和应变梁固定于所述导线水平方向的一侧；

所述的监测基站接收所述的水平振荡监测装置发射的水平方向振动标准信号；

所述的监测服务器包括：振动信号接收单元，用于接收所述的水平方向振动标准信号；

水平振幅计算单元，与所述的振动信号接收单元相连接，用于根据所述的水平方向振动标准信号计算两个间隔棒之间导线振荡的振幅。

2.根据权利要求1所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的水平振荡监测装置包括：存储器，与所述的信号控制与无线收发单元相连接，用于对所述的水平方向振动标准信号进行存储。

3.根据权利要求1所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的夹具包括：卡箍，用于箍住所述的导线；所述卡箍的内壁上设有齿形花纹，用于增加与导线的摩擦力。

4.根据权利要求1所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的夹具包括：卡箍，用于箍住所述的导线；所述卡箍的内壁上设有非金属层，用于增加与导线的摩擦力。

5.根据权利要求1所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的系统还包括：气象监测装置，所述的气象监测装置包括：风速传感器、风向传感器、气温传感器和湿度传感器，所述的气象监测装置通过所述的监测基站与所述的监测服务器无线连接，或与所述的监测服务器有线连接。

Images