CN202947758U - 输电线路脱冰模拟试验系统 - Google Patents
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Abstract
一种输电线路脱冰模拟试验系统，属于输配电技术领域，其技术方案是，它包括重物、电磁铁、控制电路和计算机，所述重物和电磁铁均设置多个，多个电磁铁沿两输电铁塔之间的钢芯铝绞线分布并悬吊在钢芯铝绞线上，它们的控制线圈接控制电路的不同输出端，每个电磁铁吸引一个重物，所述控制电路通过串口与计算机进行通讯。本实用新型利用电磁铁悬吊和释放重物，操作灵活、方便，大大提高了试验的工作效率；该系统利用计算机软件设置重物脱落的时序，有效提高了试验过程的控制精度及试验系统的可操作性，使用本实用新型可以模拟出多种复杂的脱冰工况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种由计算机控制的输电线路脱冰模拟试验系统，属于输配电技术领域。
背景技术
输电线路脱冰会引起架空导线跳跃，造成架空线路相间间距减小，严重的会导致相间闪络，同时脱冰还会导致导线张力的变化，从而在杆塔上产生动态载荷，如果载荷过大有可能会导致杆塔破坏。然而由于线路产生覆冰的条件特殊，对真实环境中的导线进行脱冰试验研究存在着试验周期长，可重复性差等诸多弊端，因此研究可重复使用的，能够精确控制的输电线路覆冰脱落模拟试验系统，成为解决输电线路脱冰试验问题的重要途径。
中国专利输电线覆冰跳跃模拟试验方法（CN200910042592.2）使用了一种输电线路脱冰试验系统，该系统通过手动按钮控制电动剪刀，剪断悬挂重物的绳索来实现脱冰模拟，该方法主要存在以下两个方面的问题：
1.时间精确度差。采用手动按钮控制方式，重物脱落时间顺序不易掌控。为了研究输电线路不同时刻脱冰，往往要求导线上悬挂的重物按照设定的时间间隔依次脱落，这就要求试验系统能够严格控制重物脱落的时序，而原来的试验系统无法满足上述要求。
2.灵活性差。每次试验都要花费大量时间重新用绳索悬挂重物，造成试验效率低下，尤其是在模拟多种工况的时候，系统的复杂性增加，易操作性能下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种操作灵活、方便，控制精度高的输电线路脱冰模拟试验系统。
本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：
一种输电线路脱冰模拟试验系统，构成中包括重物、电磁铁、控制电路和计算机，所述重物和电磁铁均设置多个，多个电磁铁沿两输电铁塔之间的钢芯铝绞线分布并悬吊在钢芯铝绞线上，它们的控制线圈接控制电路的不同输出端，每个电磁铁吸引一个重物，所述控制电路通过串口与计算机进行通讯。
上述输电线路脱冰模拟试验系统，所述控制电路包括单片机、通信模块和多个与电磁铁一一对应的控制单元，所述单片机的RXD和TXD端口经通信模块与计算机的串口连接，每个控制单元包括继电器、PNP型三极管和耦合电阻，所述三极管的发射极接电源正极，基极经耦合电阻接单片机的一个输出端口，集电极经继电器的控制线圈接电源负极，所述继电器的常闭触点串联在对应电磁铁的供电回路中。
上述输电线路脱冰模拟试验系统，每个继电器的控制线圈上均并接有续流二极管。
本实用新型利用电磁铁悬吊和释放重物，操作灵活、方便，大大提高了试验的工作效率；该系统利用计算机软件设置重物脱落的时序，有效提高了试验过程的控制精度及试验系统的可操作性，使用本实用新型可以模拟出多种复杂的脱冰工况、并可多次重复操作，且准确率高、一致性好。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的总体结构示意图；
图2是控制电路的电原理图。
图中各标号清单为：1、输电铁塔，2、钢芯铝绞线，3、计算机，4、控制电路，5、电磁铁，6、重物，U1、单片机，U2、通信模块，A-1～A-8、第一控制单元～第八控制单元，Q、三极管，J、继电器，D、续流二极管，R、耦合电阻。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括计算机3、控制电路4、电磁铁5和重物6，重物6上端通过电磁铁5悬挂于钢芯铝绞线2上，钢芯铝绞线2两端连接于输电铁塔1上，电磁铁5的控制线圈通过导线与控制电路4连接，控制电路4控制电磁铁5的状态，控制电路4由计算机3来控制。本实用新型的电源提供两种直流电压，分别为5V和12V，5V供给控制电路使用，12V供给电磁铁使用。电磁铁型号选择5Kg-12VDC，可以吸合满足试验要求的重物。
参见图2，本实用新型的控制电路包括中单片机U1、RS232通信模块U2和控制单元。控制电路所使用的5V电压取自计算机3的USB接口。单片机U1通过RS232通信模块U2和串口接头经由USB转串口线与计算机3的USB口建立通信电路。RS232通信模块U2配合外围电路，提供TTL和RS232电平转换功能。通信模块U2中的R2OUT脚连接单片机TXD脚，T2IN脚连接单片机RXD脚，T2OUT脚和R2IN脚连接串口母头。串口母头连接到USB转串口线并与计算机USB口连接，从而建立了控制电路与计算机的通信连接。计算机软件即通过此通路与单片机建立通信链路，向单片机模块发送指令数据。
图2中的控制电路共有8个控制单元（A-1～A-8），图中只给出了第一控制单元A-1的结构，其余控制单元与第一控制单元A-1相同。单片机U1通过8个控制单元中的八个三极管Q控制八个继电器J，每个继电器J连接一个电磁铁5，八个控制单元互不影响，因而单片机U1可以控制每一个电磁铁5的吸合与断开，实现不同时序要求的覆冰脱落模拟试验。
单片机U1处理所有控制指令，并执行数据通信工作。本系统使用其P1口的8根引脚D0～D7连接继电器组控制端，驱动继电器开启与闭合，三极管Q的基极与单片机U1之间的耦合电阻R的阻值为200欧姆。
当单片机U1的D0端口被赋予高电平的时候，第一控制单元A-1中的三极管Q截止，继电器J中没有驱动电流流过，电磁铁电路接通，产生吸合力，将重物吸合在导线上的特定位置上。当D0为低电平的时候继电器J中有驱动电流流过，电磁铁电路断开，吸合力消失，重物坠落，模拟出脱冰工况，产生导线振动跳跃的情形。继电器J的控制线圈并接有续流二极管D，其作用在于吸收线圈断电时产生的浪涌电压，保护电路的安全。
Claims (3)
1. 一种输电线路脱冰模拟试验系统，其特征是，构成中包括重物（6）、电磁铁（5）、控制电路和计算机（3），所述重物（6）和电磁铁（5）均设置多个，多个电磁铁（5）沿两输电铁塔（1）之间的钢芯铝绞线（2）分布并悬吊在钢芯铝绞线（2）上，它们的控制线圈接控制电路的不同输出端，每个电磁铁（5）吸引一个重物（6），所述控制电路通过串口与计算机（3）进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路脱冰模拟试验系统，其特征是，所述控制电路包括单片机（U1）、通信模块（U2）和多个与电磁铁（5）一一对应的控制单元，所述单片机（U1）的RXD和TXD端口经通信模块（U2）与计算机（3）的串口连接，每个控制单元包括继电器（J）、PNP型三极管（Q）和耦合电阻（R），所述三极管（Q）的发射极接电源正极，基极经耦合电阻（R）接单片机（U1）的一个输出端口，集电极经继电器（J）的控制线圈接电源负极，所述继电器（J）的常闭触点串联在对应电磁铁（5）的供电回路中。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路脱冰模拟试验系统，其特征是，每个继电器（J）的控制线圈上均并接有续流二极管（D）。
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2012
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