CN205175547U - 输电线路导线振动综合在线监测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的输电线路导线振动综合在线监测传感器，包括有传感器壳体，传感器壳体内设置微处理器，微处理器分别与数据存储单元、Zigbee无线通信模块、电源模块及程控放大器连接，程控放大器还连接有加速度传感器。本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器，能够同时监测大幅值低频率的导线舞动和低幅值高频率的导线微风振动，使对输电线路的监测更为高效，快捷，检修更为方便。

Description

输电线路导线振动综合在线监测传感器

技术领域

本实用新型属于输变电监测设备技术领域，具体涉及一种输电线路导线振动综合在线监测传感器。

背景技术

输电线路智能化是智能电网建设的关键环节，随着智能输电线路的建设不断加快，输电线路状态监测装置也逐步朝着信息化及智能化的方向发展。

在输电线路的众多故障中，导线的机械振荡往往造成非常严重的后果。导线振动一般包括三种形式，即导线舞动、次档距振荡、导线微风振动；其中导线舞动为低频大振幅振动，其频率约为0.1～3Hz，振幅可达导线直径的5～300倍；次档距振荡为中频中幅振动，其频率约为1～2Hz，振幅约为10～50cm；微风振动为高频小振幅振动，其频率约3～120Hz，最大振幅一般不大于导线直径的1～2倍。

输电线路导线振动往往会造成闪络跳闸、金具及绝缘子损坏、导线断股断线、杆塔螺栓松动脱落、甚至倒塔等严重事故。因此适当安装在线监测传感器，对线路的运行维护有着重要的作用。然而安装过多的传感器不仅增加了成本和维修难度，同时对导线本身造成一定的影响。因此将监测导线舞动、微风振动的传感器合为一体，具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种输电线路导线振动综合在线监测传感器，能够采集振动数据，结合FFT分析法，就能观察到频域下各个频率点的振动幅值，综合分析产生振动的种类，预防了输电线路振动。

本实用新型所采用的技术方案是，输电线路导线振动综合在线监测传感器，包括有传感器壳体，传感器壳体内设置微处理器，微处理器分别与数据存储单元、Zigbee无线通信模块、电源模块及程控放大器连接，程控放大器连接有加速度传感器。

本实用新型的特点还在于：

数据存储单元内采用27c256芯片。

Zigbee无线通信模块内采用XBee-Pro芯片。

程控放大器采用型号为PGA202的程控放大器。

加速度传感器采用AIS3624DQ3三轴加速度传感器。

电源模块由通过导线依次连接的互感器、电源控制器及锂电池组成，用于为微处理器供电。

微处理器内采用TMS320F28335芯片。

本实用新型的有益效果是，

1.本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器内采用了一个加速度传感器，能同时测量导线舞动和导线微风振动两种不同幅值、频率的振动类型。

2.本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器采用电源互感方式提供电源，有效解决了户外电源供电问题。

3.本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器集成两种监测于一个监测装置上，不仅对线路本身影响小，线路本身更稳定，而且不易损坏，寿命增长，且使导线本身的使用更安全。

4.本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器，采用更接近金具结构的外壳，增强其流线效果，减小电晕发生的可能性，可直接与绝缘子串和悬垂线夹等金具连接,采用屏蔽外壳，增强传感器的抗电磁抗干扰能力，同时减小了安装难度,安全性高。

5.本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器，其受力本体的制造材料为特种不锈钢，该材料具有耐酸碱，抗腐蚀，不锈蚀，耐疲劳，强度高等特性，提高了产品的可靠性能。

附图说明

图1是本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器的结构示意图；

图2是本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器的工作流程图。

图中，1.数据存储单元，2.Zigbee无线通信模块，3.微处理器，4.程控放大器，5.加速度传感器，6.电源模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器，其结构如图1所示，包括有传感器壳体，传感器壳体内设置微处理器3，微处理器3分别与数据存储单元1、Zigbee无线通信模块2、电源模块6及程控放大器4连接，程控放大器4连接有加速度传感器5。

数据存储单元1不仅用于存储舞动、微风振动的轨迹数据和特征数据(如：振动幅值、频率等)，还用于存储传感器的标定数据。数据存储单元1内采用27c256芯片，该芯片具有256k的存储空间，可以存储10天的数据。

Zigbee无线通信模块2用于远程监控、控制和传感器网络，Zigbee无线通信模块2是一种短距离、低速率无线网络技术。由于在实际应用中输电线路现场环境恶劣，电磁干扰十分严重，Zigbee无线通信模块2内采用XBee-Pro芯片，该芯片的传输距离高达1600米。

微处理器3内采用TI公司的一款TMS320F28335芯片，它采用哈佛流水线结构，能够有效快速执行中断响应，具有统一的内存管理模式，可用C/C++语言实现复杂的数学算法；以此同时可以进行32bit浮点运算，能满足监测单元数据采集和输电线路风偏及转矩等算法处理的需要。

程控放大器4采用PGA202型号的放大器，其放大倍数为1、2、4、8。程控放大器4用于放大加速度传感器5输出的模拟信号，由于输电线路导线舞动和微风振动的加速度大小有一定的差别，程控放大器4可利用单片机控制增益大小，将振动时加速度的大小放大到同样的范围内，实现舞动和微风振动的同时测量。

加速度传感器5采用ST公司的AIS3624DQ3三轴加速度传感器，AIS3624DQ3传感器该芯片量程为±6g/±12g/±24g可选I2C总线通信方式工作环境-40℃～+105℃，适用于野外的工作环境低功耗模式工作电流仅10微安。加速度传感器5用于检测架空电力线路的运动状态，可测量导线的运动频率，以及在三维空间的运动加速度、运动速度和运动幅度，可输出被检测点运动轨迹及姿态变化。

电源模块6由通过导线依次连接的互感器、电源控制器及锂电池组成；其中的电源控制器和锂电池分别通过导线与微处理器3连接，用于为微处理器3供电。

本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器的工作过程如下，具体如图2所示：

步骤1、将本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器上电初始化；

步骤2、经步骤1初始化后，利用加速度传感器5采集1秒的加速度数据；

步骤3、将经步骤2采集到的加速度数据用微处理器3进行处理，由微处理器3内预设的FFT算法模块将采集到的1秒加速度数据进行快速傅里叶变换(FFT)，得到输电线路导线振动的频率；

(FFT为非常成熟的算法，用于将时域下的信号转换成频域下，因此经过FFT之后可以得到输电线路导线振动的频率；)

步骤4、经步骤3后，根据输电线路导线振动的频率特性，判断出输电线路导线振动类型；

在其中采用先判断频率，再判断幅值模式，从而判断导线实际的振动类型：

当输电线路导线的舞动是频率约为0.1～3Hz、最大振幅可以达到导线直径的5～300倍；

微风振动频率一般在3～150Hz之间，最大双振幅一般不大于导线直径的1～2倍；

当监测到的频率在2～4Hz时，需要再比较其振动幅值大小，才能最终判断导线的振动类型；

步骤5、经步骤4后，根据输电线路导线振动类型判断的结果，调整采样频率和程控放大器4的放大器放大倍数；

步骤6、由微处理器3对采集到的加速度值进行二次积分，得到振动的位移值；

步骤7、待步骤6完成后，将得到的输电线路导线的振动幅值打包后通过ZigBee输出，完成对输电线路导线振动综合在线监测。

本实用新型输电线路导线振动综合在线监测传感器能够采集振动数据，结合FFT分析法，就能能观察到频域下各个频率点的振动幅值，综合分析产生振动的种类，同时观察防振锤、间隔棒等防振器的效果，优化其安装位置和距离，预防了输电线路振动。

Claims (1)

1.输电线路导线振动综合在线监测传感器，其特征在于，包括有传感器壳体，所述传感器壳体内设置微处理器(3)，所述微处理器(3)分别与数据存储单元(1)、Zigbee无线通信模块(2)、电源模块(6)及程控放大器(4)连接，所述程控放大器(4)连接有加速度传感器(5)；

所述数据存储单元(1)内采用27c256芯片；

所述Zigbee无线通信模块(2)内采用XBee-Pro芯片；

所述程控放大器(4)采用型号为PGA202的程控放大器，其放大倍数为1、2、4、8；

所述加速度传感器(5)采用AIS3624DQ3三轴加速度传感器，所述AIS3624DQ3三轴加速度传感器内芯片量程为±6g/±12g/±24g；

所述电源模块(6)由通过导线依次连接的互感器、电源控制器及锂电池组成，用于为微处理器(3)供电；

所述微处理器(3)内采用TMS320F28335芯片。