CN202938903U - 输电线路微风振动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种输电线路微风振动监测装置，包括铝合金机箱、屏蔽电路箱、电路板、锂电池和振动信号采集器；所述的电路板与振动信号采集器相连接，两者共同安装在屏蔽电路箱内；所述的屏蔽电路箱安装在铝合金机箱内；所述的振动信号采集器为三轴加速度传感器；所述的电路板包括微控制器、GPRS通讯电路；所述的锂电池设置在铝合金内部、屏蔽电路箱的外部；所述的锂电池通过接线柱与电路板相连。实现了长期全天候实时在线监测输电线路振动情况，分析线路健康状态，及时发现安全隐患，保证输电线路安全运行。
Description
技术领域
本实用新型设计一种振动监测装置，特别涉及一种输电线路微风振动监测装置。
背景技术
输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，在外界环境影响下，输电线路会发生雷击、覆冰及外力破坏等事故，其中，微风振动是影响线路安全的主要因素之一。导线常年经受微风振动，根据频率和振幅的不同，导线的振动大致可分为三种：高频微幅的微风振动、中频中幅的次档距振动和低频大振幅的舞动。在所有导线振动类型中，微风振动发生的概率最大。导线受微风振动产生疲劳，造成断股或金具损坏，这不但会增加输电线路的功率损耗，甚至造成导线断裂而引起断电事故，严重威胁送电线路的安全运行。
国内外学者基于能量平衡法、有限元法，建立一系列微风振动的计算模型，并对投用前的输电导线进行室内振动疲劳试验，利用试验数据分析线路的振动状态，研究了微风振动的影响因素，但针对输电线路现场常年微风振动，实时监测和计算比较困难。现有的线路杆塔微振动传感器信号误差较大，稳定性不好，利用这些传感器所研制的监测系统，存在较大测量误差，测量范围小，难以测量恶劣环境下大跨越输电线路导线振动情况。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对背景技术的状况，设计一种基于加速度传感器的输电线路的微风振动监测装置。对高压输电线路进行全天候的在线监测，实现了长期全天候实时在线监测输电线路振动情况，分析线路健康状态，及时发现安全隐患，保证输电线路安全运行。
该实用新型采用的技术方案为：
输电线路微风振动监测装置，包括铝合金机箱、屏蔽电路箱、电路板、锂电池和振动信号采集器；所述的电路板与振动信号采集器相连接，两者共同安装在屏蔽电路箱内；所述的屏蔽电路箱安装在铝合金机箱内；所述的振动信号采集器为三轴加速度传感器；所述的电路板包括微控制器、GPRS通讯电路；所述的锂电池设置在铝合金内部、屏蔽电路箱的外部；所述的锂电池通过接线柱与电路板相连。
进一步，还包括太阳能电池板；所述的太阳能电池板设置在铝合金机箱的外侧，所述的太阳能电池板与锂电池相连。
进一步，所述的微控制器为32位ARM7TDMI-S内核的LPC2478处理器。
进一步，所述的电路板上还设置有晶振电路、电源电路和调试电路。
本实用新型的有益效果是：
基于加速度传感器的输电线路微风振动监测装置，考虑了气象条件、导线张力对导线疲劳损伤的影响，在风速风向概率分布理论的基础上，改进了导线振动计算模型，利用新型加速度传感器现场实时监测导线加速度，为计算导线微风振动提供了有力依据。该发明合理可行，运行稳定，能够及时发现输电线路的安全隐患，大幅度提高输电线路的运行安全。
附图说明
图1为本实用新型外部结构示意图；
图2为本实用新型结构示意图；
图3为本实用新型电路板结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述。
如图1所示，本装置通过支架33和安装孔35安装在杆塔的防震锤和线夹上，系统运行时，监测装置通过GPRS通讯电路加入GPRS网络，每隔一段时间，将采集到的加速度数据打包后通过无线网络发送到后台计算机，后台计算机通过一定算法处理加速度数据，得到振动数据，进而计算输电线路疲劳损伤。
如图1-2所示，该装置包括铝合金机箱18、屏蔽电路箱31、电路板32和锂电池29，铝合金机箱具有防水、放振、屏蔽电磁干扰的性能，铝合金机箱上安装单晶硅太阳能电池板34，将太阳能转化为电能，为锂电池充电。屏蔽电路箱31内部安装电路板32，电路板包括有微控制器、晶振电路、电源电路、串口电路、GPRS通讯电路、调试电路，电路板上连接有振动信号采集器其中振动信号采集器采用高精度的三轴加速度传感器，三轴加速度传感器输出的模拟信号经过微控制器内部模数转换模块转换为数字信号，再由微控制器打包后由通讯电路GPRS网络发送到后台计算机。锂电池通过接线柱30与微控制器相连，锂电池为电路板供电。
针对高可靠性的要求，微风振动监测装置的微控制器采用NXP公司的基于高性能32位ARM7TDMI-S内核的LPC2478处理器，其最高工作频率为72MHz，含有高达512KB的片内Flash和98KB的片内SRAM，用户通过联合测试行为组织(Joint Test Action Group,JTAG)接口对其编程和调试。微风振动监测装置安装在输电杆塔上，现场升级困难，且要耗费大量人力物力，利用芯片的在应用编程（In-Application Programming,IAP）功能可实现基站程序的远程升级。
根据导线振动时高频微幅的特点及垂直方向的最大加速度，选择AD公司的ADXL250加速度传感器，其测量范围为±50g，探测灵敏度为0.01g。ADXL250得到的模拟电压信号，经过滤波处理，由CC2530内部的模数转换器采样转换为相应的数字信号。
为准确获取导线振动的频率和振幅，必须获取初速度值。为便于分析计算，选取加速度最大点作为起始位置，此时初速度为零。微风振动监测装置的速度和位移都是连续变化的，监测数据为分散的数字量，不再连续，由于采样速率高，时间间隔很小，在此期间加速度变化很小。因此，在一个监测周期内，以等加速代替变加速。根据初速度、加速度数据、监测周期，得到导线振动的频率和振幅。
Claims (4)
1.一种输电线路微风振动监测装置，其特征在于：包括铝合金机箱、屏蔽电路箱、电路板、锂电池和振动信号采集器；所述的电路板与振动信号采集器相连接，两者共同安装在屏蔽电路箱内；所述的屏蔽电路箱安装在铝合金机箱内；所述的振动信号采集器为三轴加速度传感器；所述的电路板包括微控制器、GPRS通讯电路；所述的锂电池设置在铝合金内部、屏蔽电路箱的外部；所述的锂电池通过接线柱与电路板相连。
2.根据权利要求1所述的输电线路微风振动监测装置，其特征在于：还包括太阳能电池板；所述的太阳能电池板设置在铝合金机箱的外侧，所述的太阳能电池板与锂电池相连。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路微风振动监测装置，其特征在于：所述的微控制器为32位ARM7TDMI-S内核的LPC2478处理器。
4.根据权利要求1所述的输电线路微风振动监测装置，其特征在于：所述的电路板上还设置有晶振电路、电源电路和调试电路。
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