CN207600444U - 输电线路风偏实时预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力监测技术领域，特别是涉及输电线路风偏实时预警装置，包括屏蔽盒，所述屏蔽盒内设有主控制器、MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块，所述屏蔽盒外设有天线、电源接口，所述主控制器与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块电连接，所述无线通信模块与天线连接，所述电源接口与外接电源连接为该装置供电。该装置基于微电子机电系统(MEMS)加速度原理，对绝缘子串倾角进行测量。基于MEMS加速度测量的倾角传感器，通过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计算倾角，具有体积小、重量轻、集成度高、功耗低、测量灵敏度高、测量结果不易受外界温度变化等显著优点。

Description

输电线路风偏实时预警装置

技术领域

本实用新型属于电力监测技术领域，特别是涉及输电线路风偏实时预警装置。

背景技术

输电线路的风偏闪络是影响线路安全运行的因素之一，并且风偏跳闸的重合成功率较低，一旦发生风偏跳闸，造成线路停运的几率较大。而目前我国又是输电线路风偏闪络故障率及事故率偏高的国家，风偏设计中相关参数的安全裕度相对较小，相关统计结果表明，输电线路风偏闪络多发生在强风情况下，并伴随有暴雨出现。

风偏监测仪可以在线监测现场风偏角以及导线与杆塔之间空气间隙距离，实时掌握线路的风偏情况，统计与分析风偏闪络引起的故障及事故原因，研究相关防治措施，降低输电线路风偏闪络故障及事故率。与本发明相关的现有技术有：高压导线感应取能技术、433M短距离无线射频技术、导线倾角测量技术、GPRS无线通信网络数据传输技术、防干扰技术、信号处理及诊断技术以及监控中心软件系统技术。

近年来，国内外均出现了一些输电线路风偏监测装置即风偏监测仪，大致可分为两类，一类是建立风偏角模型，通过传感器采集绝缘子串倾斜角、风速、风向等参数，将采集的数据代入数学模型，计算出绝缘子串的风偏角，由于影响绝缘子串风偏角的因素较多且部分因素很难确定，因此采用此方法计算出的风偏角准确度较低。另一类是在绝缘子串上安装角度传感器采集风偏角数据，这种方法准确度高且易于实现，但这种有线的数据采集方式存在可移动性差、电缆铺设不便等缺陷，当采集点较多时，较多的信号线会对杆塔造成很大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型为解决上述存在的技术缺陷，提供输电线路风偏实时预警装置，该装置基于微电子机电系统(MEMS)加速度原理，对绝缘子串倾角进行测量。基于MEMS加速度测量的倾角传感器，通过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计算倾角，具有体积小、重量轻、集成度高、功耗低、测量灵敏度高、测量结果不易受外界温度变化等显著优点。

本实用新型的技术方案是：输电线路风偏实时预警装置,其中，包括屏蔽盒，所述屏蔽盒内设有主控制器、MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块，所述屏蔽盒外设有天线、电源接口，所述主控制器与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块电连接，所述无线通信模块与天线连接，所述电源接口与外接电源连接为该装置供电。

该装置基于微电子机电系统(MEMS)加速度原理，对绝缘子串倾角进行测量将该装置安装在距离杆塔或绝缘子串一定距离的输电导线上，利用屏蔽盒内的MEMS加速度式倾角传感器对杆塔或者绝缘子串的倾斜角度数据进行定时采集，控制主板再通过无线通信模块的天线将数据发送到基站。

进一步，主控制器包括单片机。该控制主板采用单片机作为控制中心，利用其强大的计算存储能力，并兼顾成本，是一种易于实现的设计。

进一步，无线通信模块采用WIFI传输方式，传输速率快，技术成熟，且抗干扰能力较强。

进一步，屏蔽盒内还设有稳压芯片，所述电源接口通过稳压芯片为该装置进行供电。通过稳压芯片进行供电，可以使该装置得到稳定的电压，同时降低损耗，减少装置发热。

进一步，屏蔽盒内还设有低功耗控制电路，所述主控制器通过低功耗控制电路与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块进行连接。利用低功耗控制电路减少功率损耗，实现最大化功率输送到MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块，确保传输速率快，测量精确不受干扰。

MEMS加速度传感器测量原理是；当加速度作用于传感器时，中央动极板随弹性梁移动，从而使Cn1、Cn2电容值产生变化，因此，中央极板的电压幅值能够反应加速度的大小和方向。而基于MEMS加速度测量的倾角传感器，则是通过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计算倾角。

本实用新型的有益效果是；该装置基于微电子机电系统(MEMS)加速度原理，对绝缘子串倾角进行测量。基于MEMS加速度测量的倾角传感器，通过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计算倾角，具有体积小、重量轻、集成度高、功耗低、测量灵敏度高、测量结果不易受外界温度变化等显著优点；同时，该装置采用无线传输通信，可移动性强，电缆铺设方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电路结构图。

图3是本实用新型在一个实施例中的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1和图2所示，输电线路风偏实时预警装置,包括屏蔽盒1，屏蔽盒1内设有主控制器、MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块、稳压芯片、低功耗控制电路，屏蔽盒外设有天线2、电源接口3；主控制器通过低功耗控制电路与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块进行连接，无线通信模块与天线2连接，电源接口3与外接电源连接通过稳压芯片为该装置进行供电。

其中，该控制主板采用单片机作为控制中心，利用其强大的计算存储能力，并兼顾成本，是一种易于实现的设计。

其中，无线通信模块采用WIFI传输方式，传输速率快，技术成熟，且抗干扰能力较强。

如图3所示，该装置基于微电子机电系统(MEMS)加速度原理，对绝缘子串倾角进行测量将该装置安装在距离绝缘子串末端500mm处的输电导线上，利用屏蔽盒1内的MEMS加速度式倾角传感器对绝缘子串的倾斜角度数据进行定时采集，控制主板再通过无线通信模块的天线3将数据发送到基站。

MEMS加速度传感器测量原理是；当加速度作用于传感器时，中央动极板随弹性梁移动，从而使Cn1、Cn2电容值产生变化，因此，中央极板的电压幅值能够反应加速度的大小和方向。而基于MEMS加速度测量的倾角传感器，则是通过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计算倾角。

该装置具有以下技术指标：

1) 风偏角和仰角测量范围：-90°~ 90°；

2) 测量精度：±0.05°，误差率：±0.3°

3) 可靠性：平均无故障连续工作时间大于6300h，年故障次数不大于2次。

功能要求：

1) 具有数据采集、测量和通信功能，通过通信网络将测量结果传输到后端数据处理系统；

2) 加电自启动功能；

3) 具有在线自诊断功能；

4) 时间同步功能，能接收数据处理系统的对时命令，每天对时一次，误差不大于5s；

5) 具有适当的接口，供本地调试；

6) 数据暂存功能，可以在通讯异常时能存储3天以上的数据。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.输电线路风偏实时预警装置,其特征在于，包括屏蔽盒（1），所述屏蔽盒（1）内设有主控制器、MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块，所述屏蔽盒外设有天线（2）、电源接口（3），所述主控制器与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块电连接，所述无线通信模块与天线（2）连接，所述电源接口（3）与外接电源连接为该装置供电。

2.根据权利要求1所述的输电线路风偏实时预警装置,其特征在于，所述主控制器包括单片机。

3.根据权利要求1所述的输电线路风偏实时预警装置,其特征在于，所述无线通信模块采用WIFI传输方式。

4.根据权利要求1所述的输电线路风偏实时预警装置,其特征在于，所述屏蔽盒（1）内还设有稳压芯片，所述电源接口（3）通过稳压芯片为该装置进行供电。

5.根据权利要求1所述的输电线路风偏实时预警装置,其特征在于，所述屏蔽盒（1）内还设有低功耗控制电路，所述主控制器通过低功耗控制电路与MEMS加速度式倾角传感器、无线通信模块进行连接。