CN207007466U - 架空输电导线风偏特性监测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种架空输电导线风偏特性监测平台，包括微气象测试装置、无线接收装置以及服务器，微气象测试装置通过无线接收装置连接服务器；还包括架设在杆塔之间的若干组测试回路；测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线以及分别设于各待测导线档距中央的风偏监测装置；风偏监测装置通过无线接收装置连接服务器。本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台，利用大档距塔杆试验平台模拟实际线路段进行各待测导线的测量研究，可以精确的反映导线的风偏角与风速关系以及偏斜角与风速的关系，适用于各种架空线风偏特性的研究。

Description

架空输电导线风偏特性监测平台

技术领域

本实用新型涉及高压电设备技术领域，特别是涉及一种架空输电导线风偏特性监测平台。

背景技术

在我国全方位加速经济与社会的大背景下，发展相对应的电力系统要求也在逐步提升，为了升级与改善现有的电力系统结构与设施，以达到长距离高电压输电技术的要求，架空输电线路的导线结构正在进行不断的升级与改进，相应的也增加了输电线路发生舞动的可能性。输电线路风偏对线路安全运行极具威胁而又颇为复杂的，风偏是一种由风引起的导线摆动现象，风偏的形成一般取决于两个方面的因素，即风激励和线路结构与参数。由于风偏的度很大，轻则造成相间闪络、金属夹具损坏，重则造成线路跳闸停电、拉倒杆塔、导线折断等严重事故，从而造成重大的经济损失。

在架空输电线路的设计中，对于输电线风压特性的考虑占据着非常重要的部分，而在全球电力系统范围内，对于输电线路设计标准与规范，如何确定导线所受到风阻力及风偏角的大小，是影响整个输电线路能否安全运行的重要标准。我国东南部诸多省份均位于沿海地区，这些地区受沿海强风影响，使线路的安全运行受到严重威胁。低风压导线可以有效降低架空导线的水平载荷和风偏幅度，从而提高电力输送的供电可靠性。然而我国的低风压导线项目也只开始于近几年，目前还处于研制阶段，没有应用业绩，亟需系统地评价低风压导线的空气动力学性能，掌握其适用的风速区间。因此，研究架空输电线路在不同环境下的风压特性对研究架空线路的舞动以及预防其带来的危害有着重要的意义。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前对于风压气动特性的研究更多的是采用风洞进行实验测量，然而以风洞测量作为实验方法存在着周期长，费用高，手段有限，存在误差等问题，同时对于实验装置的设计搭建也存在着很高的局限性。近年来国内外均出现了一些输电线路风偏监测装置，大致分为两类，一类是建立风偏角模型，但由于影响绝缘子串的风偏角因素比较多且部分因素难以确定，因此采用此种方法计算出的风偏角精确度较低；另一类方法是在绝缘子串上安装角度传感器采集风偏数据，但这种有线的数据采集方式存在可移动性差、电缆辅助不便等缺陷，当采集点较多时，过多的传感器及辅助设备安装在绝缘子串上会造成绝缘子的负重过大，会对杆塔造成很大的安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统风偏监测技术精确度低且安全隐患大的问题，提供一种架空输电导线风偏特性监测平台。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种架空输电导线风偏特性监测平台，包括微气象测试装置、无线接收装置以及服务器，微气象测试装置通过无线接收装置连接服务器；还包括架设在杆塔之间的若干组测试回路；

测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线以及分别设于各待测导线档距中央的风偏监测装置；风偏监测装置通过无线接收装置连接服务器。

本实用新型具有如下优点和有益效果：

本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台，利用大档距塔杆试验平台模拟实际线路段进行各待测导线的测量研究，即在实际的大风条件下研究导线的风偏特性。待测线路段杆塔上安装一个微气象测试装置用于实时采集当地的气象条件，在导线的档距中央安装一套风偏监测装置用于实时监测导线的风偏情况，杆塔上可架设多条不同的待测导线，测量装置采集到的数据通过WiFi将相关试验数据传递给无线接收装置，无线接收装置将采集到的数据上传服务器，服务器按照系统设定的程序对数据进行处理；本实用新型可以精确的反映导线的风偏角与风速关系以及偏斜角与风速的关系，适用于各种架空线风偏特性的研究。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例2的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例1：

为了解决传统风偏监测技术精确度低且安全隐患大的问题，本实用新型提供了一种架空输电导线风偏特性监测平台实施例1；图1为本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例1的结构示意图；如图1所示，可以包括微气象测试装置110、无线接收装置120以及服务器130，微气象测试装置110通过无线接收装置120连接服务器130；还包括架设在杆塔之间的若干组测试回路；

测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线以及分别设于各待测导线档距中央的风偏监测装置140；风偏监测装置140通过无线接收装置120连接服务器130。

具体而言，本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台，利用大档距塔杆试验平台模拟实际线路段进行各待测导线的测量研究，即在实际的大风条件下研究导线的风偏特性。

其中，在待测线路段杆塔上安装一个微气象测试装置用于实时采集当地的气象条件，在待测导线的档距中央安装一套风偏监测装置用于实时监测导线的风偏情况，杆塔上可架设多条不同的待测导线，测量装置采集到的数据通过WiFi将相关试验数据传递给无线接收装置，无线接收装置将采集到的数据上传服务器，服务器按照系统设定的程序对数据进行处理；通过本实用新型得到的数据可以精确的反映导线的风偏角与风速关系以及偏斜角与风速的关系。本实用新型适用于各种架空线风偏特性的研究。

本实用新型适用于架空输电导线的风偏监测，能够针对输电线路的导线风偏、舞动、弧垂闪络事故导致线路跳闸停运，对线路舞动实时监测的风偏监测系统，本实用新型将采集到的导线风偏等数据及其变化状况，通过WiFi网络实时的传送到中心监控分析系统(即服务器)进行分析。本实用新型利用模拟实际线路段进行低风压导线或者普通圆股线风偏特性的测量研究，可以同时实现最多六种导线风偏特性的比较，即在实际的大风条件下研究比较多种导线的风偏特性。

优选的，本实用新型各实施例中的风偏测试装置质量约为2.8kg，直径约为190mm，安装于导线上不会对线路的正常运行造成影响。

图2为本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例2的结构示意图；如图2所示，在一个具体的实施例中，测试回路的数量为3组；

两条待测导线分别为第一待测导线和第二待测导线；

第一待测导线的第一端通过引流线连接第二待测导线的第一端；大电流发生器的输出端分别通过铜排连接第一待测导线的第二端、第二待测导线的第二端。

如图2所示，架空输电导线风偏特性监测平台实施例2，可以包括由左到右依次布置的待测导线1、2、3、4、5、6，风偏监测装置101、201、301、401、501、601，微气象测试装置7，连接待测导线和大电流发生器用的铜排8，大电流发生器9，连接大电流发生器和供电电源用的电缆10，供电电源11。

优选的，将风偏监测装置101、201、301、401、501、601安装于待测导线档距中央，微气象测试装置7安装于杆塔上。

可以明确，通过本实用新型架空输电导线风偏特性监测平台实施例2，能够同时进行六种导线风偏特性的在线监测。具体的，在35kv杆塔上可以架设6种待测试的导线，构成3组导线回路，通过大电流发生器产生一个100A左右的电流对试验导线供电，保证导线中通过≥10A的电流导线上的风偏在线监测装置即可正常取电工作，导线的风偏特性与导线中流通的电流无关，即使导线中流通的电流有一定的差别也不会影响导线风偏特性的监测，通过此平台可以同时监测比较六种导线的风偏特性。

进一步的，本实用新型采用容量1250kVA，三相380V/1800A频率50Hz的供电电源对实验平台进行供电，然后通过2×3根260米的ZA-YJV 1×185交联聚乙烯绝缘阻燃电力电缆，实现从供电变压器取电到大电流发生器装置上，电缆铺设于试验场地已有的电缆沟内。电缆另一侧连接这的大电流发生器，大电流发生器的额定供电为二相二线380V±5％，电流1800A，频率50Hz±2Hz；额定交流输出负载电流3kA，允许过载能力1.1倍，交流负载电压180V，调压器范围10％-105％，最小分辨率2V，升降压时间小于60秒。额定直流输出为负载电流3kA，允许过载能力1.1倍，直流负载电压180V，调压器范围10％-105％，最小分辨率2V，升降压时间小于60秒。

其中，杆塔可以采用档距DJ-300型35kV杆塔。

大电流发生器的输出端通过2根规格为10*100mm²铜排连接到待测导线上，待测导线按照标准的架设要求架设到35kv的杆塔上。其中，铜排截面大，散热特性好，成本比电缆低，而且铜排机械性能好便于安装和与支路的连接。

在一个具体的实施例中，第一待测导线为低风压导线，第二待测导线为普通圆股绞线。

具体而言，本实用新型可应用于所有种类的架空输电导线；优选的，可以用于低风压导线，同时也适用于普通圆股绞线风偏特性的监测，此时，通过本实用新型的技术方案，可以凸显低风压导线在大风速下具有较低的风阻系数，从而具有较低的风偏角的优势。

基于以上特征，使得本实用新型可以比较不同种导线在相同风速下的风偏情况和偏斜情况，而通过风速风偏特性曲线研究在大风情况下那种导线的风偏角更小，能够凸显某种低风压导线的优势。

在一个具体的实施例中，微气象测试装置包括温度传感器、湿度传感器、超声波式风速风向传感器、太阳能电池板以及第一无线数据传输器；

太阳能电池板分别连接温度传感器、湿度传感器、超声波式风速风向传感器以及第一无线数据传输器；第一无线数据传输器分别连接温度传感器、湿度传感器、超声波式风速风向传感器，并通过无线接收装置连接服务器。

在一个优选的实施例中，微气象测试装置包括温度湿度传感器、超声波式风速风向传感器、太阳能电池板以及第二无线数据传输器；

太阳能电池板分别连接温度湿度传感器、超声波式风速风向传感器以及第二无线数据传输器；第二无线数据传输器分别连接温度湿度传感器、超声波式风速风向传感器，并通过无线接收装置连接服务器。

在一个具体的实施例中，温度湿度传感器为DHT11型温度湿度传感器。

具体而言，微气象测试装置可以实时监测显示微气象环境的环境温度、环境湿度、风速、风向。优选的，微气象测试装置采用dht11温度湿度传感器检测环境的温度和湿度，使用超声波式风速风向传感器，以提升产品的环境适应性和免维护性能。

微气象测试装置内所有的模件可以采用固态电路、标准化、模块化结构，并且所有元件构成了一个整体，同时具有扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。装置具备防雷、防锈、防腐措施以满足长时间的户外试验要求。安装时将太阳能电池板、气象传感器、气象箱固定到不锈钢管上，将不锈钢管用安装附件固定在线路主导风向的上风向的杆塔横担端部，安装位置不影响线路的正常运行，同时保证安装位置与装置外观不影响正常的输电线路检修维护工作。

进一步的，当地的气象条件主要包括气温、湿度、风速、风向，可以分别由温度传感器、湿度传感器、超声波式风速风向传感器进行测量，其中，微气象测试装置包含的所有传感器之间彼此独立。优选的，微气象测试装置可以采用DHT11型温度湿度传感器检测环境的温度和湿度。

微气象测试装置可以采用WiFi通信方式(即通过第一无线数据传输器供电)传送微气象数据给监控中心系统(即服务器)；采用高效的太阳能及蓄电池供电方式，可以满足长时间工作需求。

需要说明的是，可以将微气象测试装置安装在任意一层假设导线的那层杆塔，如果只是测试两根待测试的导线那么就安装在假设待测试导线的那层。

在一个具体的实施例中，风偏监测装置包括双轴角度传感器、高压取电设备和第三无线数据传输器；

高压取电设备分别连接双轴角度传感器和第三无线数据传输器供电；第三无线数据传输器连接双轴角度传感器，并通过无线接收装置连接服务器。

具体而言，风偏特性监测装置可以采用双轴角度传感器，测量风偏角、偏斜角。本实例中风偏测试装置质量约为2.8kg，直径约为190mm，安装于导线上不会对线路的正常运行造成影响。

风偏测试装置采集频率默认为5分钟一个点，采集频率可根据需要自行设定，同时采用感应方式从被监测线路上获取工作电源，免维护，运行可靠，同时兼具备防雷、防锈、防腐的功能，能适应海洋区气候的特点。风偏测试装置采用单元式全封闭嵌入式结构，易于安装。安装时按照装置上箭头方向旋转为正值，W+表示风偏角正值，L+表示线偏角正值将检测装置固定到导线上之前，先用钢丝刷或粗砂纸等工具，将安装部位清理一下，尤其是内置接地线和导线接触部位。打开球体盖，先拔出上半铁芯，贴上导线(注意安装方向而且要保证装置顶部朝上)，再将拔出的上半铁芯装回到相应位置，将两侧橡胶圈卡住导线(注意：铁芯必须插紧，橡胶圈上的内接地线必须卡在橡胶圈内，确保与导线接触良好)。盖好球体盖，准备将固定螺帽(防电晕螺帽一个，固定螺帽两个，弹簧垫圈一个，平垫圈一个)和两个喉箍安装在橡胶套上，固定橡胶套拧紧固定。

优选的，风偏监测装置可以采用双轴角度传感器，测量风偏角、偏斜角；装置采用感应方式从被监测线路上获取工作电源，免维护，运行可靠。

其中，相较于传统单轴倾角传感器只可以测绕一个轴产生的角度变化。而双轴可以测相对与两个轴的角度变化。倾角传感器可以水平安装和垂直安装，根据安装的方式不同，单轴和双轴倾角传感器测量的角度也不同，双轴可以测量翻转和俯仰角，而单轴在选择水平安装时只能测翻转角或俯仰角，如果单轴在选择垂直安装时只能测翻转角，俯仰角不可选。

本实用新型架空输电导线风偏特性测试平台，利用200m大档距真型塔试验平台模拟实际线路段进行低风压导线或者普通圆股线风偏特性的测量研究，即在实际的大风条件下研究导线的风偏特性。待测线路段杆塔上安装一个微气象测试装置用于实时采集当地的气象条件，主要包括气温、湿度、风速、风向，分别由温度湿度传感器、超声波式风速风向传感器进行测量，在导线的档距中央安装一套风偏监测装置用于实时监测导线的风偏情况，风偏监测装置采用双轴角度传感器可以实时监测待测导线的风偏角和偏斜角，杆塔上可以架设6种不同的待测导线，测量装置采集到的数据通过WiFi将相关试验数据传递给无线接收装置，无线接收装置将采集到的数据上传服务器，服务器按照系统设定的程序对数据进行处理，处理后的数据可以精确的反映导线的风偏角与风速关系以及偏斜角与风速的关系。本实用新型适用于各种架空线风偏特性的研究。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，包括微气象测试装置、无线接收装置以及服务器，所述微气象测试装置通过所述无线接收装置连接所述服务器；还包括架设在杆塔之间的若干组测试回路；

所述测试回路包括连接大电流发生器的两条待测导线以及分别设于各所述待测导线档距中央的风偏监测装置；所述风偏监测装置通过所述无线接收装置连接所述服务器。

2.根据权利要求1所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，所述测试回路的数量为3组；

所述两条待测导线分别为第一待测导线和第二待测导线；

所述第一待测导线的第一端通过引流线连接所述第二待测导线的第一端；所述大电流发生器的输出端分别通过铜排连接所述第一待测导线的第二端、所述第二待测导线的第二端。

3.根据权利要求2所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，所述第一待测导线为低风压导线，所述第二待测导线为普通圆股绞线。

4.根据权利要求3所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，

所述微气象测试装置包括温度传感器、湿度传感器、超声波式风速风向传感器、太阳能电池板以及第一无线数据传输器；

所述太阳能电池板分别连接所述温度传感器、所述湿度传感器、所述超声波式风速风向传感器以及所述第一无线数据传输器；所述第一无线数据传输器分别连接所述温度传感器、所述湿度传感器、所述超声波式风速风向传感器，并通过所述无线接收装置连接所述服务器。

5.根据权利要求3所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，

所述微气象测试装置包括温度湿度传感器、超声波式风速风向传感器、太阳能电池板以及第二无线数据传输器；

所述太阳能电池板分别连接所述温度湿度传感器、所述超声波式风速风向传感器以及所述第二无线数据传输器；所述第二无线数据传输器分别连接所述温度湿度传感器、所述超声波式风速风向传感器，并通过所述无线接收装置连接所述服务器。

6.根据权利要求5所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，所述温度湿度传感器为DHT11型温度湿度传感器。

7.根据权利要求3所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，

所述风偏监测装置包括双轴角度传感器、高压取电设备和第三无线数据传输器；

所述高压取电设备分别连接所述双轴角度传感器和所述第三无线数据传输器供电；所述第三无线数据传输器连接所述双轴角度传感器，并通过所述无线接收装置连接所述服务器。

8.根据权利要求3所述的架空输电导线风偏特性监测平台，其特征在于，所述杆塔为档距DJ-300型35kV杆塔。