CN208654089U - 一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置及监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，包括固定在输电导线和悬垂线夹上的壳体和设置在壳体上的电涡流传感器，壳体通过U型螺栓与输电导线和悬垂线夹固定连接，壳体内部设置有主电路板和锂电池。壳体的右侧端面和壳体整个圆柱面均设置有柔性太阳能电池。能够实现对输电导线悬垂线夹的在线监测，且装置安装使用方便。本实用新型还公开了一种利用输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的监测系统，包括若干用于监测悬垂线夹的监测装置和分别与这些监测装置连接的综合装置，综合装置还与监控中心连接，监测装置和综合装置之间通过Zigbee模块进行信号传输。

Description

一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置及监测系统
技术领域
本实用新型属于输电线路状态监测领域。涉及了一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，本实用新型还涉及利用监测装置的监测系统。
背景技术
悬垂线夹用在架空电力线路上，其功能是悬挂导地线，是电力线路架设中使用最多的金具产品之一。其性能直接影响着架空线路的使用寿命和线路损耗。由于悬垂线夹露置于自然环境中，正常条件下气候环境的直接作用将会使悬垂线夹发生锈蚀和磨损。加之我国地形复杂，输电线路不可避免的要经过环境恶劣的地区，再加上输电线路大跨越、大档距更加剧了悬垂线夹的磨损。据统计，近几年输电线路悬垂线夹的船体磨损严重、甚至断裂的事故已经愈发频繁，这直接影响输电线路的安全运行和人身财产安全。因此实现输电导线悬垂线夹损伤的在线监测对于电网的安全运行具有重要的意义。
目前国内外对于悬垂线夹的监测没有一套完整的理论和装置，对与悬垂线夹的监测还是依靠传统的人工巡线。人工巡线费时、费力，往往是在事故发生并扩大后才得知，对于无人职守的地段，更是显得突出。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，能够实现对输电导线悬垂线夹的在线监测，且装置安装使用方便。
本实用新型所采用的技术方案是，一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，包括固定在输电导线和悬垂线夹上的壳体和设置在壳体上的电涡流传感器，壳体通过U型螺栓与输电导线和悬垂线夹固定连接，壳体内部设置有主电路板和锂电池。壳体的右侧端面和壳体整个圆柱面均设置有柔性太阳能电池。
本实用新型的特点还在于，
两个U型螺栓的两臂均跨过线夹和输电导线，通过壳体上侧的螺孔，利用螺母将U型螺栓的两臂固定在壳体上，从而将壳体水平的固定在输电线路上。
壳体为圆柱形，内部中空，一端为可以打开的侧盖，侧盖通过锁扣、插销与壳体连接，在侧盖上设有一个旋转把手，侧盖通过合页开合，壳体内设有锁扣，旋转把手与插销连接，在侧盖的外缘装有密封条。
电涡流传感器采用ZD240系列两线制一体电涡流传感器，包括位于壳体外部的探头和用于连接探头和主电路板的屏蔽线；电涡流传感器安装在要监测的悬垂线夹的下方。
在壳体上表面开有比电涡流传感器探头略大的通孔，电涡流传感器的探头伸出通孔，且利用黑色M3胶固定在壳体的上表面。
主电路板包括微处理器和与之连接的电源控制电路、A/D模块和Zigbee模块，电源控制电路分别与柔性太阳能电池及锂电池连接，A/D模块与信号调理电路连接，电涡流传感器与信号调理电路连接。
柔性太阳能电池锂电池和电源控制电路构成整个装置的供电单元，锂电池固定在壳体内底面用于给主电路板提供电能。
本实用新型的另一目的是提供利用上述的输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的监测系统，
本实用新型的另一技术方案是，一种利用输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的监测系统，包括若干用于监测悬垂线夹的监测装置和分别与这些监测装置连接的综合装置，综合装置还与监控中心连接，监测装置和综合装置之间通过Zigbee模块进行信号传输。
本实用新型的特点还在于，
综合装置的结构包括STM32F407处理芯片和分别与之连接的电源调理模块、Zigbee模块B、数据存储模块和4G无线模块，电源调理模块分别与太阳能电池板和蓄电池连接。
电源调理模块、蓄电池、STM32F407芯片、Zigbee模块B、数据存储模块、4G无线模块置于不锈钢箱体内，不锈钢箱体及太阳能板固定在输电铁塔上。
本实用新型的有益效果是，设计的装置体积小、质量轻安装使用方便。装置能够实现对输电导线悬垂线夹损伤的在线监测，在线夹损伤到一定程度的时候及时的采取维护或更换措施，解决传统人工巡线的缺陷大大减少因悬垂线夹损伤造成的事故。
附图说明
图1是本实用新型输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的结构示意图；
图2是本实用新型输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的内部模块结构示意图；
图3是本实用新型输电导线悬垂线夹损伤在线监测系统的整体结构示意图；
图4是本实用新型输电导线悬垂线夹损伤在线监测系统中综合装置的内部模块结构示意图。
图中，1.监测装置，2.输电导线，3.综合装置，4.悬垂线夹，5.监控中心，1-1.壳体，1-2.旋转把手，1-3.锁扣，1-4.U型螺栓，1-5.主电路板，1-6.电涡流传感器，1-6-1.探头，1-6-2.屏蔽线，1-7.柔性太阳能电池，1-8.锂电池，1-9.侧盖，1-10.插销，1-11.密封条，2-1.电源控制电路，2-2.微处理器，2-3.A/D模块，2-4.信号调理电路，2-5.Zigbee模块A，3-1.太阳能电池板，3-2.电源调理模块，3-3.蓄电池，3-4.STM32F407处理芯片，3-5.数据存储模块，3-6.4G无线模块，3-7.Zigbee模块B。
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。
一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，如图1所示，包括固定在输电导线2和悬垂线夹4上的壳体1-1和设置在壳体上的电涡流传感器1-6，
壳体1-1通过U型螺栓1-4与电导线2和悬垂线夹4固定连接，具体的固定方式为，两个U型螺栓1-4的两臂均跨过线夹4和导线2，通过壳体1-1上侧的螺孔，利用螺母将U型螺栓1-4的两臂固定在壳体上，从而将壳体1-1水平的固定在输电线路上。
壳体1-1内部设置有主电路板1-5和锂电池1-8；
壳体1-1为圆柱形，内部中空，一端为可以打开的侧盖1-9，侧盖1-9通过锁扣1-3、插销1-10与壳体1-1连接，为可以打开的结构，在侧盖1-9上设有一个旋转把手1-2，
壳体1-1的右侧端面和壳体1-1整个圆柱面均设置有柔性太阳能电池1-7；
壳体1-1为由亚克力材料制作的圆柱形壳体，采用这种材料，可减小装置的附加质量。圆柱体的侧盖1-9上设有旋转把手1-2，侧盖1-9通过合页开合，壳体1-1内亦设有锁扣1-3，旋转把手1-2与插销1-10连接，顺时针转动旋转把手1-2，就可以带动插销1-10插入锁扣1-3，从而把侧盖1-9牢牢锁住。逆时针转动旋转把手1-2，就可以带动插销1-10脱离锁扣1-3，然后再向外拉旋转把手1-2，由于合页的存在，侧盖1-9即可打开，此时，便于装置内部的安装和维修。
在侧盖1-9的外缘装有密封条1-11，使得在侧盖1-9关闭的时候，整个壳体的密封性得到保证，防止因雨水的进入对内部装置造成损坏。
电涡流传感器1-6采用ZD-240系列两线制一体电涡流传感器1-6，包括位于壳体1-1外部的探头1-6-1和用于连接探头1-6-1和主电路板1-5的屏蔽线1-6-2；探头1-6-1采用耐高温和各种化学腐蚀的聚苯硫醚材料，可在恶劣的环境下长期工作，且线性好、测量精度高。电涡流传感器1-6安装在要监测的悬垂线夹的下方，为了提高测量精度，本转置采用双探头监测。在壳体上表面开有比电涡流传感器1-6探头略大的通孔，电涡流传感器1-6的探头1-6-1伸出通孔，且利用黑色M3胶固定在壳体1-1的上表面。
本实用新型的输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其内部结构，如图2所示，主电路板1-5包括微处理器2-2和与之连接的电源控制电路2-1、A/D模块2-3和Zigbee模块A2-5，电源控制电路2-1分别与柔性太阳能电池1-7及锂电池1-8连接，A/D模块2-3与信号调理电路2-4连接，电涡流传感器1-6与信号调理电路2-4连接。
柔性太阳能电池1-7锂电池1-8和电源控制电路2-1构成整个装置的供电单元。柔性太阳能电池1-7布置在壳体1-1除左侧面的外壳上，用于将太阳能转换成电能，给锂电池1-8充电。锂电池1-8布置在壳体1-1内底面用于给主电路板1-5提供电能。
主电路板1-5中的电源控制电路2-1用于控制供电单元的充放电，防止锂电池1-8的过冲和过放影响其使用寿命；并且可以调控输出满足装所需的各种电压；主电路板1-5通过微处理器2-2实现数据的初步处理，再利用Zigbee模块A2-5实现与综合装置3的数据通信。
本实用新型一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测系统，利用了上述的输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其结构如图3所示，包括若干用于监测悬垂线夹的监测装置1和分别与这些监测装置1连接的综合装置3，综合装置3还与监控中心5连接，监测装置1和综合装置3之间通过Zigbee模块进行信号传输。
综合装置3的结构，如图3所示，包括STM32F407处理芯片3-4和分别与之连接的电源调理模块3-2、Zigbee模块B3-7、数据存储模块3-5和4G无线模块3-6，电源调理模块3-2分别与太阳能电池板3-1和蓄电池3-3连接。Zigbee模块B3-7与主电路板1-5中的Zigbee模块A2-5进行信号传输。
电源调理模块3-2、蓄电池3-3、STM32F407芯片3-4、Zigbee模块B3-7、数据存储模块3-5、4G无线模块3-6置于不锈钢箱体内，不锈钢箱体及太阳能板3-1固定在输电铁塔上，
电源调理模块3-2一方面控制太阳能电池板3-1给蓄电池3-3充电，另一方面控制蓄电池3-3给综合装置各个模块的供电。Zigbee2-5用于和监测装置的数据交互。STM32F4073-4用于将Zigbee模块B3-7接收到的监测装置的数据进行汇总和打包，数据存储模块3-5用于将汇总的数据进行储存，以便历史数据的查询。4G无线模块3-6用于综合装置和控制中心的信息的交互。
本实用新型的监测装置的工作过程为：布置在壳体1-1的两电涡流传感器1-6实时测量的悬垂线夹的表面情况，当悬垂线夹发生磨损侵蚀等结构损伤时，电涡流传感器1-6的输出参数将会发生变化，且随着磨损严重程度的增加，其输出参数的变化量也越大。电涡流传感器1-6将实时测量的电压参数送给信号调理电路2-4进行处理隔离放大处理，处理后的信号在经过A/D电路进行采样处理。微处理器2-2采样来的数据进行分析，首先，微处理器2-2将两电涡流传感器1-6的数据进行加权处理作为实时测量的数据；紧接着计算出实时测量的数据与未发生结构损伤时悬垂线夹的数据的变化量；最后，根据变化量确定出悬垂线夹的损伤等级并将数据进行打包。
本实用新型的系统，是考虑到在一定监测区域内，不只监测一个悬垂线夹，同时考虑到数据传输和成本的问题。在要监测的某一区域内，在其中心铁塔上装上综合装置，可以用于同时管理若干个监测装置，具体来说，就是将监测装置监测到的数据，打包好后通过Zigbee短距离无线通讯的方式发送给综合装置进行汇总，最后综合装置通过4G无线模块3-6将汇总好的数据，发送给监控中心，监控中心可实时的查看到监测的悬垂线夹结构情况，可及时的采取措施防范于未然。

Claims (10)

1.一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，包括固定在输电导线(2)和悬垂线夹(4)上的壳体(1-1)和设置在壳体上的电涡流传感器(1-6)，所述的壳体(1-1)通过U型螺栓(1-4)与输电导线(2)和悬垂线夹(4)固定连接，所述的壳体(1-1)内部设置有主电路板(1-5)和锂电池(1-8)，所述的壳体(1-1)的右侧端面和壳体(1-1)整个圆柱面均设置有柔性太阳能电池(1-7)。
2.根据权利要求1所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，两个所述的U型螺栓(1-4)的两臂均跨过线夹(4)和输电导线(2)，通过壳体(1-1)上侧的螺孔，利用螺母将U型螺栓(1-4)的两臂固定在壳体(1-1)上，从而将壳体(1-1)水平的固定在输电线路上。
3.根据权利要求1所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，所述的壳体(1-1)为圆柱形，内部中空，一端为可以打开的侧盖(1-9)，所述的侧盖(1-9)通过锁扣(1-3)、插销(1-10)与壳体(1-1)连接，在所述的侧盖(1-9)上设有一个旋转把手(1-2)，侧盖(1-9)通过合页开合，壳体(1-1)内设有锁扣(1-3)，所述的旋转把手(1-2)与插销(1-10)连接，在所述的侧盖(1-9)的外缘装有密封条(1-11)。
4.根据权利要求1所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，所述的电涡流传感器(1-6)采用ZD-240系列两线制一体电涡流传感器(1-6)，包括位于壳体(1-1)外部的探头(1-6-1) 和用于连接探头(1-6-1)和主电路板(1-5)的屏蔽线(1-6-2)；所述的电涡流传感器(1-6)安装在要监测的悬垂线夹的下方。
5.根据权利要求4所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，在所述的壳体(1-1)上表面开有比电涡流传感器(1-6)探头略大的通孔，电涡流传感器(1-6)的探头(1-6-1)伸出通孔，且利用黑色M3胶固定在壳体(1-1)的上表面。
6.根据权利要求1所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，所述的主电路板(1-5)包括微处理器(2-2)和与之连接的电源控制电路(2-1)、A/D模块(2-3)和Zigbee模块(2-5)，所述的电源控制电路(2-1)分别与柔性太阳能电池(1-7)及锂电池(1-8)连接，所述的A/D模块(2-3)与信号调理电路(2-4)连接，所述的电涡流传感器(1-6)与信号调理电路(2-4)连接。
7.根据权利要求1所述的一种输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置，其特征在于，所述的柔性太阳能电池(1-7)锂电池(1-8)和电源控制电路(2-1)构成整个装置的供电单元，锂电池(1-8)固定在壳体(1-1)内底面用于给主电路板(1-5)提供电能。
8.一种利用权利要求1所述的输电导线悬垂线夹损伤在线监测装置的监测系统，其特征在于，包括若干用于监测悬垂线夹的监测装置(1)和分别与这些监测装置(1)连接的综合装置(3)，所述的综合装置(3)还与监控中心(5)连接，所述的监测装置(1)和综合装置(3)之间通过Zigbee模块进行信号传输。
9.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于，所述的综合装置(3)的结构包括STM32F407处理芯片(3-4)和分别与之连接的电源调理模块(3-2)、Zigbee模块B(3-7)、数据存储模块(3-5)和4G无线模块(3-6)，所述的电源调理模块(3-2)分别与太阳能电池板(3-1)和蓄电池(3-3)连接。
10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于，所述的电源调理模块(3-2)、蓄电池(3-3)、STM32F407处理芯片(3-4)、Zigbee模块B(3-7)、数据存储模块(3-5)、4G无线模块(3-6)置于不锈钢箱体内，所述的不锈钢箱体及太阳能电池板(3-1)固定在输电铁塔上。
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CN112327103A (zh) * 2020-11-06 2021-02-05 国网新疆电力有限公司昌吉供电公司 配电网设备线夹智能监测方法及监测装置

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