CN205352325U - 基于激光定位的导线风偏监测装置 - Google Patents
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Abstract
基于激光定位的导线风偏监测装置属于输变电设备状态在线监测技术领域，尤其涉及一种基于激光定位的导线风偏监测装置。本实用新型提供一种能够实时准确在线监测导线的风偏情况的基于激光定位的导线风偏监测装置。本实用新型包括壳体，其结构要点壳体设置在被测导线上，壳体内设置有时间数字转换芯片和微处理器；壳体下端设置有激光发射模块、透镜和平面镜，激光发射模块的发射端口朝下设置，激光发射模块的下方设置所述透镜，透镜的下方设置所述平面镜，壳体上相应于平面镜设置有激光反馈接收模块，激光反馈接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连；所述壳体上设置有接收漫反射激光信号的激光反射接收模块。
Description
技术领域
本实用新型属于输变电设备状态在线监测技术领域，尤其涉及一种基于激光定位的导线风偏监测装置。
背景技术
导线风偏是线路设计和运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须控制在设计规定的范围内。由于导线风偏闪络事故而引起的线路跳闸和电能损失经常发生，由于风的连续性，风偏闪络一般不能成功成功重合闸，从而导致线路的停运。随着我国特高压电网的建设，越来越多的输电线路投入使用，电网的关联性和复杂性也越来越高。输电线路抗风偏性能高低是关系到其能否安全稳定运行的主要因素，因此实时监测输电线路在大风下的风偏状况并进行准确预警是十分必要的。
目前对风偏的在线测量主要基于双轴角传感器，通过间接测量导线角度变化，通过计算模型进而得出导线风偏角。这种方法准确度低、需要进行复杂的力学分析，而且计算方法复杂，计算过程中的风压、风荷载调整系数等参数不容易得到。
申请号为201110053898.5专利提供了一种基于视频差异的输电线风偏测量方法，通过对摄像机在线采集的导线视频和图像进行处理，得到目标图像的平滑外轮廓，通过求取外轮廓的交点，得到其位置坐标，进而计算出风偏角。但这种方法同样设计复杂的数学模型，不能够直观的给出风偏角。
发明内容
本实用新型就是针对上述问题，提供一种能够实时准确在线监测导线的风偏情况的基于激光定位的导线风偏监测装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括壳体，其结构要点壳体设置在被测导线上，壳体内设置有时间数字转换芯片和微处理器；壳体下端设置有激光发射模块、透镜和平面镜，激光发射模块的发射端口朝下设置，激光发射模块的下方设置所述透镜，透镜的下方设置所述平面镜，壳体上相应于平面镜设置有激光反馈接收模块，激光反馈接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连；所述壳体上设置有接收漫反射激光信号的激光反射接收模块，激光反射接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连；所述微处理器的信号输出端口与时间数字转换芯片的信号输入端口相连；微处理器的控制信号输出端口分别与激光发射模块的控制信号输入端口、激光反射接收模块的控制信号输入端口、激光反馈接收模块的控制信号输入端口相连。
作为一种优选方案，本实用新型所述激光反馈接收模块的信号输出端口与反馈接收光电转换电路的输入端口相连，反馈接收光电转换电路的输出端口与反馈接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反馈接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连。
作为另一种优选方案，本实用新型所述激光反射接收模块的信号输出端口与反射接收光电转换电路的输入端口相连，反射接收光电转换电路的输出端口与反射接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反射接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连。
作为另一种优选方案，本实用新型所述激光发射模块的发射端口对准被测导线下面的地面，发送光脉冲，光脉冲在经过光学镜头时，一束被透镜前的平面镜反射，进入激光反馈接收模块，经光电转换及放大滤波整流后，电平信号送入时间数字转换芯片的开始计时端；另一束激光脉冲经过透镜压缩发散角后，开始飞行，遇到目标障碍物后发生漫反射，部分激光返回到激光发射模块，经过光电转换及放大滤波整流后，所形成的电平信号送入时间数字转换芯片结束计时端；微处理器比较开始计时的时间和结束计时的时间，计算光学镜头到目标障碍物的距离，完成测量过程。
作为另一种优选方案，本实用新型所述被测导线发生风偏时，壳体随被测导线发生偏斜，测量的距离发生变化，通过风偏时的距离和垂直时的距离得到导线风偏角，通过公式得到风偏角，L为垂直时的距离，LO为风偏时的距离。
作为另一种优选方案，本实用新型所述壳体包括上部圆形壳和下部竖向圆柱形壳，圆柱形壳设置在圆形壳的下端，圆形壳的两侧对应设置有横向导线进线连接孔。
作为另一种优选方案，本实用新型所述圆形壳包括上半圆壳和下半圆壳，上半圆壳与下半圆壳两端通过竖向螺栓组件相连。
作为另一种优选方案，本实用新型还包括主控制模块、数据采集器、电源控制模块、取电模块和GPRS通信模块，主控制模块通过数据采集器与所述微处理器的信号传输端口相连，主控制模块通过电源控制模块与所述激光发射模块的电源控制端口相连，主控制模块的电源端口与取电模块的输出端口相连，主控制模块的信号传输端口与GPRS通信模块的信号传输端口相连。
其次，本实用新型所述激光发射模块包括激光驱动器和脉冲式激光二极管，激光驱动器的输出端口与脉冲式激光二极管的输入控制端口相连。
另外，本实用新型所述主控制模块通过电源控制模块控制激光发射模块的供电，并通过数据采集器将单片机微处理器计算的距离通过GPRS通信模块上传至后台主站。
本实用新型有益效果。
本实用新型基于激光定位的导线风偏监测装置是应用于智能电网领域中的智能监测设备,能够实时准确在线监测导线的风偏情况，符合输电线路导线风偏测量的技术要求，并能给出预警信息。
通过本实用新型能提高线路风偏在线测量的水平，保障输电线路安全可靠地运行，从而保障电力生产安全，而且有助于提高线路走廊维护的自动化水平，减少线路维护人员的工作强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型整体电路原理框图。
图3是本实用新型壳体结构示意图。
图3中，1为圆柱形壳、2为下半圆壳、3为竖向螺栓组件、4为上半圆壳。
具体实施方式
如图所示，本实用新型包括壳体，壳体设置在被测导线上，壳体内设置有时间数字转换芯片和微处理器；壳体下端设置有激光发射模块、透镜和平面镜，激光发射模块的发射端口朝下设置，激光发射模块的下方设置所述透镜，透镜的下方设置所述平面镜，壳体上相应于平面镜设置有激光反馈接收模块，激光反馈接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连；所述壳体上设置有接收漫反射激光信号的激光反射接收模块，激光反射接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连；所述微处理器的信号输出端口与时间数字转换芯片的信号输入端口相连；微处理器的控制信号输出端口分别与激光发射模块的控制信号输入端口、激光反射接收模块的控制信号输入端口、激光反馈接收模块的控制信号输入端口相连。
所述激光反馈接收模块的信号输出端口与反馈接收光电转换电路的输入端口相连，反馈接收光电转换电路的输出端口与反馈接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反馈接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连。
所述激光反射接收模块的信号输出端口与反射接收光电转换电路的输入端口相连，反射接收光电转换电路的输出端口与反射接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反射接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连。
所述激光发射模块的发射端口对准被测导线下面的地面，发送光脉冲，光脉冲在经过光学镜头时，一束被透镜前的平面镜反射，进入激光反馈接收模块，经光电转换及放大滤波整流后，电平信号送入时间数字转换芯片的开始计时端；另一束激光脉冲经过透镜压缩发散角后，开始飞行，遇到目标障碍物后发生漫反射，部分激光返回到激光发射模块，经过光电转换及放大滤波整流后，所形成的电平信号送入时间数字转换芯片结束计时端；微处理器比较开始计时的时间和结束计时的时间，计算光学镜头到目标障碍物的距离，完成测量过程。
所述被测导线发生风偏时，壳体随被测导线发生偏斜，测量的距离发生变化，通过风偏时的距离和垂直时的距离得到导线风偏角，通过公式得到风偏角，L为垂直时的距离，LO为风偏时的距离。
所述壳体包括上部圆形壳和下部竖向圆柱形壳，圆柱形壳设置在圆形壳的下端，圆形壳的两侧对应设置有横向导线进线连接孔。外壳设计符合工作在超高压导线上的设备，有效避免因设备产生电晕而对设备造成损害。
所述圆形壳包括上半圆壳和下半圆壳，上半圆壳与下半圆壳两端通过竖向螺栓组件相连。紧固件设计合理，安装方便。
本实用新型还包括主控制模块、数据采集器、电源控制模块、取电模块和GPRS通信模块，主控制模块通过数据采集器与所述微处理器的信号传输端口相连，主控制模块通过电源控制模块与所述激光发射模块的电源控制端口相连，主控制模块的电源端口与取电模块的输出端口相连，主控制模块的信号传输端口与GPRS通信模块的信号传输端口相连。
所述激光发射模块包括激光驱动器和脉冲式激光二极管，激光驱动器的输出端口与脉冲式激光二极管的输入控制端口相连。
所述主控制模块通过电源控制模块控制激光发射模块的供电，并通过数据采集器将单片机微处理器计算的距离通过GPRS通信模块上传至后台主站。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于激光定位的导线风偏监测装置，包括壳体，其特征在于壳体设置在被测导线上，壳体内设置有时间数字转换芯片和微处理器；壳体下端设置有激光发射模块、透镜和平面镜，激光发射模块的发射端口朝下设置，激光发射模块的下方设置所述透镜，透镜的下方设置所述平面镜，壳体上相应于平面镜设置有激光反馈接收模块，激光反馈接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连；所述壳体上设置有接收漫反射激光信号的激光反射接收模块，激光反射接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连；所述微处理器的信号输出端口与时间数字转换芯片的信号输入端口相连；微处理器的控制信号输出端口分别与激光发射模块的控制信号输入端口、激光反射接收模块的控制信号输入端口、激光反馈接收模块的控制信号输入端口相连；
所述激光反馈接收模块的信号输出端口与反馈接收光电转换电路的输入端口相连，反馈接收光电转换电路的输出端口与反馈接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反馈接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连。
2.根据权利要求1所述基于激光定位的导线风偏监测装置，其特征在于所述激光反射接收模块的信号输出端口与反射接收光电转换电路的输入端口相连，反射接收光电转换电路的输出端口与反射接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反射接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连。
3.根据权利要求1所述基于激光定位的导线风偏监测装置，其特征在于所述壳体包括上部圆形壳和下部竖向圆柱形壳，圆柱形壳设置在圆形壳的下端，圆形壳的两侧对应设置有横向导线进线连接孔。
4.根据权利要求3所述基于激光定位的导线风偏监测装置，其特征在于所述圆形壳包括上半圆壳和下半圆壳，上半圆壳与下半圆壳两端通过竖向螺栓组件相连。
5.根据权利要求1所述基于激光定位的导线风偏监测装置，其特征在于还包括主控制模块、数据采集器、电源控制模块、取电模块和GPRS通信模块，主控制模块通过数据采集器与所述微处理器的信号传输端口相连，主控制模块通过电源控制模块与所述激光发射模块的电源控制端口相连，主控制模块的电源端口与取电模块的输出端口相连，主控制模块的信号传输端口与GPRS通信模块的信号传输端口相连。
6.根据权利要求1所述基于激光定位的导线风偏监测装置，其特征在于所述激光发射模块包括激光驱动器和脉冲式激光二极管，激光驱动器的输出端口与脉冲式激光二极管的输入控制端口相连。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105423960A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-23 | 国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司 | 基于激光定位的导线风偏监测装置 |
| WO2022257558A1 (zh) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | Oppo广东移动通信有限公司 | 飞行时间模组、终端及深度检测方法 |
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2015
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