CN203595550U - 输电线路微风振动安全预警系统 - Google Patents

输电线路微风振动安全预警系统 Download PDF

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electricity
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Inventor
刘雪锋
王建华
陈太寿
赵兴荣
丁超
尹泓江
王红平
韩向
张立忠
杜文良
乔东
李应新
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云南电网公司玉溪供电局
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Abstract

本实用新型公开了一种输电线路微风振动安全预警系统,涉及电输送领域,该系统采用微风振动监测终端监测输电线路的弯曲幅度,并通过远程监测中心中的数据库服务器根据输电线路的弯曲幅度计算得出输电线路微风振动的最大振幅、振动频率、以及输电线路的动弯应力,进而分析得出输电线路的疲劳寿命,准确的判断出输电线路的疲劳强度,并给出对应的告警信息,协助运行部门对输电线路进行有效的维护,避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故。

Description

输电线路微风振动安全预警系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电输送技术领域,特别是涉及一种输电线路微风振动安全预警系统。
背景技术
[0002] 架空送电线路在运行过程中受气象条件和外界环境等的影响,经常发生超过允许幅值的微风振动,往往导致某些部件的疲劳损坏,如导地线疲劳断股,金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等。其中,导地线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题,严重时需要将全线路更换为新导线。目前几乎所有的高压送电线路都受到微风振动的影响,尤其是在线路大档距上,因为具有档距大、悬挂点高等特点,使风输给导地线的振动能量大大增力口,导地线振动强度远较普通档距严重,一旦发生疲劳断股,将给电网安全运行带来严重危害,通常仅换线工程本身的直接损失就可高达数百万元。现在世界上任何地区,几乎所有的高压架空送电线路都受到微风振动的影响和威胁。
[0003] 十分强烈的微风振动在人工巡线过程中,可以采取光学仪器观察,听响声等措施察觉到,但在一般情况下,由于振动本身的性质,难于用肉眼通过巡线的方式观察到,更无法对振动的强度做准确的判断。再者,在实际应用中,微风振动引起导地线疲劳断股等事故是通过累积效应的方式发生,有一个累积时间和过程,在疲劳断股情况刚出现时,其危害往往不易察觉;而一旦发现防振器损坏或脱落后,导地线因疲劳引起的断股情况就可能已比较严重,需要花费较大代价进行检修。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足,提供一种名称输电线路微风振动安全预警系统,能够实时监测输电线路的振动情况,分析导线的疲劳寿命,并给出轻度、中度及重度三个级别的告警信息,协助运行部门对输电线路进行有效的维护,避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故。
[0005] 本实用新型提供的输电线路微风振动安全预警系统,包括:
[0006] 用于监测输电线路微风振动的弯曲幅度,并将监测数据无线输出的微风振动监测终端;
[0007] 用于监测影响输电线路微风振动的气象、环境信息和输电线路的拉力,并将监测数据无线输出的气象环境观测站;
[0008] 用于接收所述微风振动监测终端和气象环境观测站输出的监测数据,并将所述监测数据经过融合、存储、管理后无线输出的线路监测基站;
[0009] 以及用于接收所述线路监测基站输出的监测数据,并根据所述监测数据计算输电线路微风振动的最大振幅、振动频率、以及输电线路的动弯应变,进而判断出输电线路的疲劳程度,发出对应的告警信息的远程监测中心;
[0010] 其中,所述微风振动监测终端、所述气象环境观测站、所述远程监测中心均与所述线路监测基站通信连接。
[0011] 在上述技术方案的基础上,所述微风振动监测终端包括用于监测输电线路微风振动的振幅、频率以及导线的动弯应变的悬臂梁式传感器,所述悬臂梁式传感器的一端固定在输电线路的线夹上,所述悬臂梁式传感器的另一端通过悬臂与输电线路紧密接触。
[0012] 在上述技术方案的基础上,所述微风振动监测终端还包括用于将所述悬臂梁式传感器的监测数据无线输出的zigbee子节点、用于为微风振动监测终端提供电能的终端电池,所述zigbee子节点和所述终端电池均与所述悬臂梁式传感器电性连接。
[0013] 在上述技术方案的基础上,所述线路监测基站包括用于与所述zigbee子节点通信的zigbee调节器、用于存储接收到的数据信息的存储单元、用于融合、管理接收到的监测数据信息处理单元、以及用于将处理后的监测数据信息无线输出的及GPRS模块;
[0014] 其中,所述zigbee调节器、所述GPRS模块、及所述存储单元均与所述数据处理单元电性连接。
[0015] 在上述技术方案的基础上,所述线路监测基站还包括用于为所述线路监测基站提供电能的供电单元,所述供电单元包括太阳能电池和与所述太阳能电池电性连接,可储存所述太阳能电池产生的电能的蓄电池。
[0016] 在上述技术方案的基础上,所述气象环境观测站包括用于采集输电线路周围环境温度的温度传感器、用于采集输电线路周围环境湿度的湿度传感器、用于采集输电线路周围环境风速的风速传感器、用于采集输电线路周围环境风向的风向传感器、以及用于采集导线周围环境日照强度信息的日照传感器;
[0017] 其中所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器以及日照传感器均与所述线路监测基站中的数据处理单元电性连接。
[0018] 在上述技术方案的基础上,所述气象环境观测站安装在被测输电线路的杆塔上。
[0019] 在上述技术方案的基础上,所述远程监测中心包括用于接收和处理所述线路监测基站发送过来的监测数据信息,并根据所述监测数据,通过专家软件计算并判断输电线路疲劳强度、确定该输电线路位置的数据库服务器。
[0020] 在上述技术方案的基础上,所述远程监测中心还包括用于接收并显示所述数据库服务器分析处理后得出的参数及预警信息的客户端。
[0021] 与现有技术相比,本实用新型的优点如下:
[0022] 本实用新型采用微风振动监测终端监测输电线路的弯曲幅度,并通过远程监测中心中的数据库服务器根据输电线路的弯曲幅度,计算输电线路微风振动的最大振幅、振动频率、以及输电线路的动弯应力,进而分析得出输电线路的疲劳寿命,准确的判断出输电线路的疲劳强度,并给出对应的告警信息,协助运行部门对输电线路进行有效的维护,避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故。
附图说明
[0023] 图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。[0025] 参见图1所示,本实用新型实施例提供一种输电线路微风振动安全预警系统,包括用于监测输电线路微风振动的振幅、频率以及导线的动弯应变,并将监测数据无线输出的微风振动监测终端I ;用于监测影响输电线路微风振动的气象、环境信息和输电线路的拉力,并将监测数据无线输出的气象环境观测站2 ;用于接收微风振动监测终端I和气象环境观测站2输出的监测数据,并将监测数据经过融合、存储、管理后无线输出的线路监测基站3 ;以及用于接收线路监测基站3输出的监测数据,并根据监测数据判断输电线路的疲劳程度,给予对应的告警信息的远程监测中心4。其中,微风振动监测终端1、气象环境观测站
2、远程监测中心4均与线路监测基站3通信连接。
[0026] 微风振动监测终端I包括用于监测输电线路微风振动的振幅、频率以及导线的动弯应变的悬臂梁式传感器,悬臂梁式传感器的一端固定在输电线路的线夹上,悬臂梁式传感器的另一端通过悬臂与输电线路紧密接触。微风振动监测终端I还包括用于将悬臂梁式传感器的监测数据无线输出的zigbee子节点、用于为微风振动监测终端I提供电能的终端电池,zigbee子节点和终端电池均与悬臂梁式传感器电性连接。这里的终端电池为高能锂电池。
[0027] 线路监测基站3包括用于与所述zigbee子节点通信的zigbee调节器、用于存储接收到的数据信息的存储单元、用于融合、管理接收到的监测数据信息处理单元、以及用于将处理后的监测数据信息无线输出的及GPRS模块;其中,zigbee调节器、GPRS模块、及存储单元均与数据处理单元电性连接。线路监测基站3还包括用于为线路监测基站3提供电能的供电单元,供电单元包括太阳能电池和与太阳能电池电性连接,可储存太阳能电池产生的电能的蓄电池。
[0028] 气象环境观测站2包括用于采集输电线路周围环境温度的温度传感器、用于采集输电线路周围环境湿度的湿度传感器、用于采集输电线路周围环境风速的风速传感器、用于采集输电线路周围环境风向的风向传感器、以及用于采集导线周围环境日照强度信息的日照传感器;其中,温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器以及日照传感器均与所述线路监测基站3中的数据处理单元电性连接。而且,气象环境观测站2安装在被测输电线路的杆塔上。
[0029] 远程监测中心4包括用于接收和处理所述线路监测基站3发送过来的监测数据信息,并根据所述监测数据,通过专家软件计算并判断输电线路疲劳强度、确定该输电线路位置的数据库服务器。远程监测中心4还包括用于接收并显示所述数据库服务器分析处理后得出的参数及预警信息的客户端。
[0030] 本实用新型实施例的输电线路微风振动安全预警系统的工作原理如下:
[0031] 微风振动监测终端I中的悬臂梁式传感器随着输电线路的振动发生相应的形变,并根据自身应力判断输电线路的弯曲幅度,并将其通过zigbee子节点发送线路监测基站
3。这里需要说明的是本实用新型实施例中的微风振动监测终端I采用高能锂电池供电,且其安装在输电线路上线夹出口处89毫米处,采用悬臂梁式传感器直接测得输电线路线夹出口 89晕米处的输电线路振动振幅作为衡量线夹出口处输电线路的动弯应变的指标,有效避免了现有技术中采用能量平衡法和矩阵法产生的计算误差,能准确反应微风振动情况。
[0032] 同时,气象环境观测站2实时采集输电线路周围的风速、风向、环境温度、环境湿度及日照强度的数据信息,并将其通过无线网络发送给线路监测基站3。这里需要说明的是,气象环境观测站2安装在被测输电线路的杆塔上,以便监测被测输电线路周围的气象条件和环境情况。
[0033] 线路检测基站接收微风振动监测终端I和气象观测站发送过来的数据信息,并通过存储单元和数据处理单元对其进行存储、分析处理,将处理后的数据信息通过GPRS/CDMA/以太网发送给远程监测中心4。本实施例中的线路监测基站3同时接收多个微风振动监测终端I的监测数据,并对其进行存储、数据融合、远程通讯,能够实现对多传感器的控制管理,使每一现场只需安装一台基站便可以实现多参数的信息监测。
[0034] 远程监测中心4的数据库服务器接收经线路监测基站3处理后发送过来的数据信息,并对其进行在线分析,根据微风监测终端监测的输电线路的最大弯曲幅度,计算得出输电线路的最大振幅、振动频率及输电线路的动弯应变,判断输电线路的疲劳强度,并根据其动弯应变值与预设的输电线路的动弯应变值相比较,给予输电线路微风振动轻度、中度及重度三个级别的告警信息,协助运行部门对输电线路进行有效的维护,避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故。在输电线路疲劳强度较为严重时,远程监测中心4自动通过专家软件确定该导线的位置,并通过客户端通知巡检人员及时采取维护措施,避免输电线路断股事故的发生。本实施例中是采用峰峰值法及快速Fourier变换等方法,根据输电线路的弯曲幅度,计算出输电线的微风振动频率与振幅以及动弯应变的。且动弯应变与输电线路的弯曲幅度有以下关系:ε =kAd,其中ε为动弯应变值,A为离线夹出口 89毫米处输电线路的最大弯曲幅度,d为输电线路的直径;k表示换算系数(常数)。这里以钢芯铝绞输电线路为例,当ε远小于±150微应变时,客户端显示轻度预警;当ε的值接近±150微应变,并在±150微应变之间时客户端显示中度预警;当ε的值超过±150微应变时客户端显示重度预警(不同材料的输电线的动弯应变值的允许范围不同,这里判断预警级别的ε的值可以根据输电线的种类通过客户端自行设定)。这样,巡检人员便可以根据不同程度的预警信息,对输电线路采取不同的维修措施,从而对输电线路进行有效的维护,保证输电线路安全运行。
[0035]以上可以看出,采用本实用新型实施例提供的输电线路微风振动安全预警系统,能够准确的判断出输电线路的疲劳强度,并给出轻度、中度及重度三个级别的告警信息,协助运行部门对输电线路进行有效的维护,避免由输电线路导线微风振动引起的导线断股事故。
[0036] 本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型属在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于,包括: 用于监测输电线路微风振动的弯曲幅度,并将监测数据无线输出的微风振动监测终端(I); 用于监测影响输电线路微风振动的气象、环境信息和输电线路的拉力,并将监测数据无线输出的气象环境观测站(2); 用于接收所述微风振动监测终端(I)和气象环境观测站(2)输出的监测数据,并将所述监测数据经过融合、存储、管理后无线输出的线路监测基站(3); 以及用于接收所述线路监测基站(3)输出的监测数据,并根据所述监测数据计算输电线路微风振动的最大振幅、振动频率、以及输电线路的动弯应变,进而判断出输电线路的疲劳程度,发出对应的告警信息的远程监测中心(4 ); 其中,所述微风振动监测终端(I )、所述气象环境观测站(2)、所述远程监测中心(4)均与所述线路监测基站(3 )通信连接。
2.如权利要求1所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述微风振动监测终端(I)包括用于监测输电线路微风振动的振幅、频率以及导线的动弯应变的悬臂梁式传感器,所述悬臂梁式传感器的一端固定在输电线路的线夹上,所述悬臂梁式传感器的另一端通过悬臂与输电线路紧密接触。
3.如权利要求2所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述微风振动监测终端(I)还包括用 于将所述悬臂梁式传感器的监测数据无线输出的zigbee子节点、用于为微风振动监测终端(I)提供电能的终端电池,所述zigbee子节点和所述终端电池均与所述悬臂梁式传感器电性连接。
4.如权利要求1所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述线路监测基站(3)包括用于与所述zigbee子节点通信的zigbee调节器、用于存储接收到的数据信息的存储单元、用于融合、管理接收到的监测数据信息处理单元、以及用于将处理后的监测数据信息无线输出的及GPRS模块; 其中,所述zigbee调节器、所述GPRS模块、及所述存储单元均与所述数据处理单元电性连接。
5.如权利要求4所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述线路监测基站(3)还包括供电单元,所述供电单元包括太阳能电池和与所述太阳能电池电性连接,可储存所述太阳能电池产生的电能的蓄电池。
6.如权利要求1所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述气象环境观测站(2)包括用于采集输电线路周围环境温度的温度传感器、用于采集输电线路周围环境湿度的湿度传感器、用于采集输电线路周围环境风速的风速传感器、用于采集输电线路周围环境风向的风向传感器、以及用于采集导线周围环境日照强度信息的日照传感器; 其中所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器以及日照传感器均与所述线路监测基站(3)中的数据处理单元电性连接。
7.如权利要求6所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于:所述气象环境观测站(2)安装在被测输电线路的杆塔上。
8.如权利要求1所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于,所述远程监测中心(4)包括用于接收和处理所述线路监测基站(3)发送过来的监测数据信息,并根据所述监测数据,通过专家软件计算并判断输电线路疲劳强度的数据库服务器。
9.如权利要求1所述的输电线路微风振动安全预警系统,其特征在于,所述远程监测中心(4 )还包括用于 收并显示所述数据库服务器分析处理后得出的参数及预警信息的客户端。
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