CN203837809U - 基于差分微变电容式杆塔振动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置，解决了现有检测设备存在检测精度低、价格昂贵、检测效果不理想等问题。该装置是在杆塔上与每个维度垂直的角铁面两侧各安装一个微变电容模块，并将每个维度上的两个微变电容模块接入到差分电容检测电路中，差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的输出端连接，差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接。本实用新型装置设计合理、结构简单、成本低廉、安装方便、使用效果好，该装置可以测量杆塔三个维度的振动情况，并且测量精度较高，很好的保证了输电线路的安全运行，值得推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及杆塔振动检测技术领域，具体是一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置。
背景技术
经济的迅速发展对电力供应提出了更高的需求。为满足用电，电力公司兴建大量架空输电线路，大容量及远距离输电线路陆续投入使用。因输电线路跨越区域大，地形和气候复杂，给输电的可靠和安全造成了许多潜在隐患，所以对输电线路的实时监控变的尤为重要。野外环境下的高压输电杆塔，经常受到自然因素如风、导线舞动等的干扰，以及人为因素，如断木和建筑施工设备的影响，从而引起杆塔振动。杆塔振动容易引发各种事故，严重时甚至会影响输电线路的安全运行，因此需要对杆塔的振动情况进行监测。
现有技术中，大都采用加速度传感器，通过加速度的运算进而得知杆塔的振动情况，这种方式有个明显的不足，就是灵敏度太差，并且价格昂贵，不适合大范围安装使用；在专利201716103U中，使用微变电容测量杆塔振动，存在两个问题，一是单个微变电容模块无法完全测出杆塔振动情况，二是单个微变电容测量精度不够高。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，二提供一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置，包括微变电容模块、AD转换模块、DA转换模块、单片机和供电模块；
微变电容模块由一个固定电容极和一个运动电容极组成，供电模块分别为AD转换模块、DA转换模块和单片机提供电源；
杆塔的振动分为左右、前后、上下三个维度，在与杆塔左右振动方向垂直的第一角铁面左右两侧各固定一个微变电容模块且微变电容模块的固定电容极一端与第一角铁面固定，将该两个微变电容模块的两个电容接入第一差分电容检测电路中，第一差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第一差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；其中，所述的第一差分电容检测电路包括一个变压器，变压器的原边两端与DA转换模块的一个输出端连接（变压器的原边为差分电容检测电路的输入端），变压器的副边两端各接一个微变电容模块的电容（测同一维度的两个微变电容模块的电容），两个电容另一端的相接点与变压器副边的中心点组成差分电容检测电路的输出端，并且该输出端与AD转换模块的一个输入端连接。
在与杆塔前后振动方向垂直的第二角铁面前后两侧各固定一个微变电容模块且微变电容模块的固定电容极一端与第二角铁面固定，将该两个微变电容模块的两个电容接入第二差分电容检测电路中，第二差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第二差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；其中，第二差分电容检测电路的结构与连接方式与第一差分电容检测电路相同。
在与杆塔上下振动方向垂直的第三角铁面上下两侧各固定一个微变电容模块且微变电容模块的固定电容极一端与第三角铁面固定，将该两个微变电容模块的两个电容接入第三差分电容检测电路中，第三差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第三差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；其中，第三差分电容检测电路的结构与连接方式与第一差分电容检测电路相同。
工作时，以杆塔左右振动为例进行说明：当杆塔左右振动时，分析左右两侧的两个微变电容模块的变化情况。当杆塔向左振动时，左侧微变电容块两极间距增大，电容增大，而右侧的微变电容模块两极间距减小，电容减小。这两个电容接入第一差分电容检测电路，第一差分电容检测电路的输入端接来自DA转换模块输出的已知频率正弦波，利用第一差分电容检测电路的性质得出输出电压与两个电容的差分值的关系，杆塔的不断振动使得第一差分电容检测电路电桥差分输出不断改变，因而输出电压的频率也就反映了杆塔振动的频率。利用AD转换模块将第一差分电容检测电路的输出电压转换成数字信号传递给单片机，利用单片机程序计算电压频率。前后、上下两个维度的振动情况分析同上。
本实用新型装置设计合理、结构简单、成本低廉、安装方便、使用效果好，该装置可以测量杆塔三个维度的振动情况，并且测量精度较高，很好的保证了输电线路的安全运行，值得推广使用。
附图说明
图1为本实用新型装置中微变电容模块的结构示意图。
图2为本实用新型装置中测左右维度的微变电容模块安装示意图。
图3为本实用新型装置中测前后维度的微变电容模块安装示意图。
图4为本实用新型装置中测上下维度的微变电容模块安装示意图。
图5为本实用新型装置中差分电容检测电路的示意图。
图6为本实用新型装置各模块连接框图。
图中：1-微变电容模块、2-固定电容极、3-运动电容极、4-第一角铁面、5-第二角铁面、6-第三角铁面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述：
如图1至图6所示，一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置，包括微变电容模块1、AD转换模块、DA转换模块、单片机和供电模块；
微变电容模块1由一个固定电容极2和一个运动电容极3组成，供电模块分别为AD转换模块、DA转换模块和单片机提供电源；
杆塔的振动分为左右、前后、上下三个维度，在与杆塔左右振动方向垂直的第一角铁面4左右两侧各固定一个微变电容模块1且微变电容模块1的固定电容极一端与第一角铁面4固定，将该两个微变电容模块1的两个电容接入第一差分电容检测电路中，第一差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第一差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；
在与杆塔前后振动方向垂直的第二角铁面5前后两侧各固定一个微变电容模块1且微变电容模块1的固定电容极一端与第二角铁面5固定，将该两个微变电容模块1的两个电容接入第二差分电容检测电路中，第二差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第二差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；
在与杆塔上下振动方向垂直的第三角铁面6上下两侧各固定一个微变电容模块1且微变电容模块1的固定电容极一端与第三角铁面6固定，将该两个微变电容模块1的两个电容接入第三差分电容检测电路中，第三差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第三差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接。
Claims (1)
1.一种基于差分微变电容式杆塔振动监测装置，其特征在于：包括微变电容模块（1）、AD转换模块、DA转换模块、单片机和供电模块；
微变电容模块（1）由一个固定电容极（2）和一个运动电容极（3）组成，供电模块分别为AD转换模块、DA转换模块和单片机提供电源；
杆塔的振动分为左右、前后、上下三个维度，在与杆塔左右振动方向垂直的第一角铁面（4）左右两侧各固定一个微变电容模块（1）且微变电容模块（1）的固定电容极一端与第一角铁面（4）固定，将该两个微变电容模块（1）的两个电容接入第一差分电容检测电路中，第一差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第一差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；
在与杆塔前后振动方向垂直的第二角铁面（5）前后两侧各固定一个微变电容模块（1）且微变电容模块（1）的固定电容极一端与第二角铁面（5）固定，将该两个微变电容模块（1）的两个电容接入第二差分电容检测电路中，第二差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第二差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接；
在与杆塔上下振动方向垂直的第三角铁面（6）上下两侧各固定一个微变电容模块（1）且微变电容模块（1）的固定电容极一端与第三角铁面（6）固定，将该两个微变电容模块（1）的两个电容接入第三差分电容检测电路中，第三差分电容检测电路的输入端与DA转换模块的一个输出端连接，第三差分电容检测电路的输出端与AD转换模块的一个输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与DA转换模块的输入端连接。
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2014
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