CN202024815U - 一种次档距振荡监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种次档距振荡监测装置及系统，该监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；加速度采集电路与主处理器电路相连接，加速度采集电路与电源电路相连接；加速度采集电路包括：水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置，将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；主处理器电路将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；电源电路包括：高能电池。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装置及系统

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装置及系统。

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装置及系统，以解决高压输电线路的次档距振荡监测问题。

本实用新型的目的之一是，提供一种次档距振荡监测装置，该次档距振荡监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；加速度采集电路与主处理器电路相连接，加速度采集电路与电源电路相连接；加速度采集电路包括：水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置，分别与水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；主处理器电路包括：与模数转换装置相连接的处理器和无线通信装置；无线通信装置与处理器相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；电源电路包括：高能电池。

次档距振荡监测装置还包括：存储装置，与无线通信装置相连接，用于对所述的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行存储。

次档距振荡监测装置还包括：采集频率设置装置，分别与水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于对水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元的采样频率进行调节。

本实用新型的目的之一是，提供一种次档距振荡监测系统，该系统包括：导线、间隔棒、次档距振荡监测装置、监测基站和监测服务器；次档距振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上；次档距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；

次档距振荡监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；加速度采集电路与主处理器电路相连接，加速度采集电路与电源电路相连接；加速度采集电路包括：水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置，分别与水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；主处理器电路包括：与模数转换装置相连接的处理器和无线通信装置；无线通信装置与处理器相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；电源电路包括：高能电池；监测基站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；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。

次档距振荡监测系统还包括：气象监测装置，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。

监测基站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进行进一步的分析。

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内置加速度传感器的次档距振荡监测装置，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。

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装置结构框图；

图2为本实用新型实施例导线振荡方向示意图；

图3为本实用新型实施例具有一个三轴加速度传感器的次档距振荡监测装置结构框图；

图4为本实用新型实施例次档距振荡监测装置电路图；

图5为本实用新型实施例次档距振荡监测装置工作流程图；

图6为本实用新型实施例次档距振荡监测系统连接示意图。

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装置100包括：加速度采集电路101、主处理器电路102和电源电路103；加速度采集电路101与主处理器电路102相连接，加速度采集电路101与电源电路103相连接。

加速度采集电路101包括：水平向加速度采集单元1011a，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元1011b，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置1012，分别与水平向加速度采集单元1011a和竖直向加速度采集单元1011b相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出。

主处理器电路102包括：与模数转换装置1012相连接的处理器1021和无线通信装置1022；无线通信装置1022与处理器1021相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射。

电源电路103包括：高能电池。

次档距振荡监测装置100还包括：存储装置，与无线通信装置相连接，用于对所述的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行存储。次档距振荡监测装置100还包括：采集频率设置装置，分别与水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于对水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元的采样频率进行调节。

如图2所示，采用若干个次档距振荡监测装置，安装于一个观测档距中次档距导线的中部位置，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装置100解决次档距振荡的幅值、频率的采集。

如图3所示，次档距振荡监测装置的一实施例采用一个三轴加速度传感器1011′，用于采集Y向加速度和Z向加速度。可以以固定的时间间隔实时采集导线的一段时间内的加速度信息(如每10分钟采集一次，每次采样20秒，采集频率30HZ)或接受基站的控制指令来实现采集，采用16位AD/DC模块1012′进行模数转换，采用无线通讯模块1022′以无线射频方式进行数据传送。采集的同步情要求：对于每一个次档距振荡监测装置，以设定的采样频率先采集完成Y向加速度后立即采集Z向加速度，处理器1021′的速度可满足两者同时采集。

在次档距振荡监测装置的一可选实施例中，采用两个加速度传感器，一个用于采集Y向加速度，另一个采集Z向加速度。

次档距振荡监测装置采用高能电池103及电源处理模块1013′供电，并采用低功耗设计，可以满足监测装置5～10年的运行要求。

监测基站与次档距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(控制监测仪进行采集)，接收到数据后，监测基站将监测仪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软件平台。监测中心软件系统实现数据的进一步分析和处理，实现加速度数据的积分，获取得到次档距的振幅和频率。

如图4所示，为次档距振荡监测仪的电路图。次档距振荡监测仪的工作流程如图5所示：次档距振荡监测装置内部应用程序起动后进入运行周期，一个运行周期运行完成后进入下一个周期以至无穷。在一个运行周期内，应用程序先打开加速度传感器的控制电源，进行初始化，，然后打开信号源开关，延时一定时间后，开始高速采集加速度信号并存储到EEPROM模块中以保证数据完全，数据采集完毕后，进行时间延迟，以分别向外发送数据(避免数据发射拥塞)，之后进行时间延迟，判断是否有基站传来的控制信息包，如果有则改变自身的运行参数；如果没有则关闭各信号源开关，次档距振荡监测装置进入休眠状态。休眠时间间隔到时，进入下一个运行周期，重复上述过程。在发送完静态数据后和高速采集之前，应用程序可以响应外部命令改变自身运行参数。经信号收发模块处理后的信号通过天线无线传送给远端的无线信号接收装置，即上位机，在上位机中对加速度信号进行分析，得出导线的舞动轨迹作为故障判断、故障预测及线路扩容的依据。

如图6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、次档距振荡监测装置100、监测基站200和监测服务器300；次档距振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上(例如：次档距振荡监测装置(100a～100c)设置在间隔棒(500a～500d)之间的中部位置。次档距振荡监测装置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。

次档距振荡监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；加速度采集电路与主处理器电路相连接，加速度采集电路与电源电路相连接；加速度采集电路包括：水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置，分别与水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；主处理器电路包括：与模数转换装置相连接的处理器和无线通信装置；无线通信装置与处理器相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；电源电路包括：高能电池；

监测基站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；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。

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内置加速度传感器的次档距振荡监测装置，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。

次档距振荡监测系统的一实施例包括三个组成部分，线上的次档距振荡监测，塔上的监测基站，以及监测服务器。

线上监测仪采用三轴加速度传感器，可以以固定的时间间隔实时采集导线的一段时间内的加速度信息(如每10分钟采集一次，每次采样20秒，采集频率30HZ)或接受基站的控制指令来实现采集，采用无线射频方式进行数据传送。采集的同步情要求：对于每一个监测装置，以设定的采样频率先采集完成Y向加速度后立即采集Z向加速度，当前的处理器的速度可以基本两者同时采集。监测装置采用高能电池供电，并采用低功耗设计，可以满足监测装置5～10年的运行要求。

基站与监测装置之间采用RF射频方式实现次档距监测数据的接收及指令控制(控制监测仪进行采集)，接收到数据后，基站将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软件平台。

监测中心软件系统实现数据的进一步分析和处理，实现加速度数据的积分，获取得到次档距的振幅和频率。

本发明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监测装置解决次档距振荡的幅值、频率的采集。

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 (7)

1.一种次档距振荡监测装置，其特征是，所述的次档距振荡监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；

所述的加速度采集电路与所述的主处理器电路相连接，所述的加速度采集电路与所述的电源电路相连接；

所述的加速度采集电路包括：

水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；

竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；

模数转换装置，分别与所述的水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；

所述的主处理器电路包括：与所述的模数转换装置相连接的处理器和无线通信装置；所述的无线通信装置与所述的处理器相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；

所述的电源电路包括：高能电池。

2.根据权利要求1所述的次档距振荡监测装置，其特征是，所述的次档距振荡监测装置还包括：存储装置，与所述的无线通信装置相连接，用于对所述的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行存储。

3.根据权利要求1所述的次档距振荡监测装置，其特征是，所述的次档距振荡监测装置还包括：

采集频率设置装置，分别与所述的水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于对水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元的采样频率进行调节。

4.一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：次档距振荡监测装置、监测基站和监测服务器；

所述的次档距振荡监测装置设置在两个间隔棒之间的导线上；所述的次档距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；

所述的次档距振荡监测装置包括：加速度采集电路、主处理器电路和电源电路；所述的加速度采集电路与所述的主处理器电路相连接，所述的加速度采集电路与所述的电源电路相连接；所述的加速度采集电路包括：水平向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的水平方向震荡的水平向加速度信号；竖直向加速度采集单元，用于采集与被测导线垂直的竖直方向震荡的竖直向加速度信号；模数转换装置，分别与所述的水平向加速度采集单元和竖直向加速度采集单元相连接，用于将采集的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行模数转换处理并输出；所述的主处理器电路包括：与所述的模数转换装置相连接的处理器和无线通信装置；所述的无线通信装置与所述的处理器相连接，用于将接收的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行无线发射；所述的电源电路包括：高能电池；

所述的监测基站接收所述的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；

所述的监测服务器接收所述的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。

5.根据权利要求4所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的次档距振荡监测装置包括：存储装置，与所述的无线通信装置相连接，用于对所述的模数转换处理后的水平向加速度信号和竖直向加速度信号进行存储。

6.根据权利要求4所述的次档距振荡监测系统，其特征是，所述的次档距振荡监测装置还包括：

采集频率设置装置，分别与所述的水平向加速度采集装置和竖直向加速度采集装置相连接，用于水平向加速度采集装置和竖直向加速度采集装置的采样频率进行调节。

7.根据权利要求4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。

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