CN208833869U - 高压传输线路绝缘闪络故障定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，涉及电力传输线监测设备领域，包括绝缘子串与铁塔横担间设置的电弧拦截罩，电弧拦截罩与铁塔横担之间通过外绝缘导线电连接，在外绝缘导线回路中串联连接有雷电计数器、继电器、RTK差分测向定位模块；RTK差分测向定位模块电连接有GNSS接收机和控制器，GNSS接收机电连接有GNSS天线和供电系统，控制器电连接有短信模块；还包括北斗GNSS卫星信号、北斗增强(CORS)和RTK基准参考站。本实用新型解决了现有的输电设备无法精确监测出故障绝缘子位置的问题，主要对闪络故障的位置进行厘米级高精度实时定位。

Description

高压传输线路绝缘闪络故障定位装置

技术领域

本实用新型涉及电力传输线监测设备领域，特别涉及一种高压传输线路绝缘闪络故障定位装置。

背景技术

绝缘子是输电线路中重要的电气绝缘及机械支撑部件，它是安装在不同电位的导体或导体与接地构件之间的能够耐受电压和机械应力作用的器件，通常由玻璃或陶瓷制成。同时也是故障多发部件，因绝缘子故障而引起的事故数量已位居输电线路事故数量的榜首。若不及时巡检发现绝缘子存在的安全隐患，会造成重大损失，甚至导致大面积停电事故。

高压和超高压输电线路分布在广大的地理区域，设置在输电线路中的绝缘子暴露在大气中，会在外界因素的作用下发生闪络，例如：在潮湿天气情况下，脏污的绝缘子易发生闪络放电，导致发生故障。当输电线路发生故障以后，最重要的工作之一必须巡线查找故障点。

但是，现有的输电设备还不能及时精确的监测出故障绝缘子的地理位置，不能对故障绝缘子进行及时更换，影响整个电力系统安全、可靠供电。

为精准及时地监测出故障绝缘子的地理位置，本实用新型设计出一种基于北斗定位系统的高压传输线路绝缘闪络故障定位装置。其中的北斗定位系统是我国自主开发的定位系统，目前北斗定位系统在轨运行卫星已达16颗，截止2012年12月27日，我国的北斗定位系统空间信号接口控制文件正式版已公布，北斗定位导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航及授时服务。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，能够对闪络故障的位置进行厘米级高精度实时定位。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的基础方案如下：

高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，包括绝缘子串与铁塔横担间设置的电弧拦截罩，电弧拦截罩与铁塔横担之间通过外绝缘导线电连接，在外绝缘导线回路中串联连接有雷电计数器，雷电计数器电连接有继电器，继电器电连接有北斗定位模块；所述铁塔横担的底部设有湿度传感器和摄像头，湿度传感器和摄像头信号连接有控制器，所述湿度传感器用于检测空气湿度并发送给控制器，摄像头用于拍摄绝缘子串的图像并发送给控制器，控制器用于接收空气湿度并通过无线通信模块发送空气湿度的信息给用户终端，还用于接收绝缘子串的图像并通过无线通信模块发送图像信息给用户终端。

基础方案的工作原理及有益效果为：

当绝缘子串闪络时，由于有电弧拦截罩的拦截作用，输电线路先对电弧拦截罩放电，雷电流通过外绝缘导线传至铁塔横担，铁塔横担是接地的，雷电流泄入大地。在雷电流通过外绝缘导线传至铁塔横担时，雷电计数器动作，并计数一次。当雷电计数器动作时，继电器线圈励磁，其常开接点闭合，启动北斗定位模块对当前位置进行实时定位。

湿度传感器能够实时采集绝缘子串所处环境中的湿度信息，控制器通过无线通信模块将湿度信息发送给用户终端，从而工作人员能够实时查看到各个绝缘子串所处的环境湿度情况，实现对绝缘子串的监控。摄像头用于实时拍摄绝缘子串的图像信息，从而工作人员可通过查看图像信息了解到绝缘子串的清洗情况，实现了对绝缘子串清洗情况的监控。

进一步，所述北斗定位模块为RTK差分测向定位模块，RTK差分测向定位模块电连接有GNSS接收机和控制器，GNSS接收机电连接有GNSS天线，控制器电连接有短信模块，还包括为雷电计数器、继电器、GNSS接收机和控制器提供电能的供电系统；还包括北斗GNSS卫星信号、北斗增强(CORS)和RTK基准参考站，RTK基准参考站电连接有GNSS圆盘天线、无线数据网络天线，所述RTK差分测向定位模块通过GNSS天线与北斗GNSS卫星信号连接，所述RTK基准参考站点通过无线数据网络天线与北斗增强(CORS)连接，RTK基准参考站通过GNSS圆盘天线与北斗GNSS卫星信号连接，RTK基准参考站点与RTK差分测向定位模块通信连接，北斗GNSS卫星信号与北斗增强(CORS)通信连接；当雷电计数器动作时继电器线圈励磁，启动RTK差分测向定位模块对当前位置进行定位，并触发控制器控制短信模块发送当前位置的短信。

当RTK差分测向定位模块被启动时，RTK基准参考站通过GNSS圆盘天线接收北斗GNSS卫星信号，获取当前地点的卫星原始观测值和观测站坐标，得到粗位置数据(非精准，精度约5米)；同时RTK基准参考站通过无线数据网络天线将这个粗位置数据及相关协议参数上传到北斗增强(CORS)的网络RTK平台；网络RTK平台获取数据后，通过无线数据网络天线下播当前粗位置的差分数据给RTK基准参考站；RTK基准参考站结合原始观测值、观测站坐标和差分数据进行载波相位差分算法定位解算，并获得高精度的伪距与载波相位观测数据和差分修正固定解，得到RTK基准参考站当前点纠偏后的高精度位置坐标，实现厘米级高精度定位，同时，RTK基准参考站将高精度定位信息和差分修正固定解发送给RTK差分测向定位模块。

GNSS接收机通过GNSS天线接收北斗GNSS卫星信号的观测值和观测站坐标，得到的粗位置数据(非精准，精度约5米)，并将转换后的粗位置数据发送给RTK差分测向定位模块；RTK差分测向定位模块结合原始观测值、观测站坐标和发送来的差分修正固定解，进行定位解算，得到纠偏后的高精度绝对位置坐标，实现了厘米级高精度实时定位。

当RTK差分测向定位模块对发生闪络的位置进行高精度定位时，控制器控制短信模块发送当前位置的短信给工作人员的用户终端，以第一时间将闪络位置告知给有关人员，从而实现了对闪络位置的精确定位。

利用绝缘子串闪络的放电作用触发RTK差分测向定位模块对当前位置进行定位，并通过短信模块发送短信，以通知相关工作人员闪络的绝缘子串的位置，利用北斗相对定位原理，通过对观测量求差，可以消除卫星钟差、接收机钟差，削弱电离层和对流层折射的影响，消去整周模糊度参数等，使基线精度提高，以实现对闪络故障的位置进行厘米级高精度实时定位。

进一步，所述GNSS天线采用功能分为主天线一和从天线二的GNSS双天线。

通过主天线一和从天线二接收到的北斗GNSS卫星信号进行处理，获得主天线一和从天线二连线为基准的航向，并能输出主天线一的差分修正精准定位信息以及时间信息，通过测量主天线一和从天线二的空间坐标的坐标相位差以及主天线一的精准坐标，利用测向算法计算出航向角；航向角即主天线一指向从天线二与真北的夹角，偏东为正；双天线间距为0.66米，其测向精度＜1°，并且随着天线间距的增大，测向精度越高；通过采用GNSS双天线，实现了测向精度＜1°的高精度实时测向。

进一步，所述供电系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板设置在铁塔横担上。

太阳能板能够将太阳能转化为电能存储在蓄电池中，蓄电池能够为整个故障定位装置进行供电，节省了电能的消耗。

进一步，所述控制器电连接有计数器和计时器，控制器内置有次数阈值和时间阈值，所述计数器用于计算在时间阈值内发生闪络的次数，当时间阈值内计数器计算到发生闪络的次数超过次数阈值时，控制器再控制短信模块发送当前位置的短信给工作人员使用的用户终端。

采用上述设计，只有当时间阈值内计数器计算到发生闪络的次数超过次数阈值时，短信模块才会向工作人员使用的用户终端发生短信，以避免对发生闪络的误判断。

附图说明

图1为本实用新型高压传输线路绝缘闪络故障定位装置实施例的主视图；

图2为图1中A处的电路图；

图3为本实用新型高压传输线路绝缘闪络故障定位装置实施例的示意性框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：绝缘子串1、铁塔横担2、电弧拦截罩3、外绝缘导线4、高压传输线5、雷电计数器6、继电器7、RTK差分测向定位模块8、太阳能板9、湿度传感器10、摄像头11。

如图1和图2所示，本实用新型高压传输线5路绝缘闪络故障定位装置，包括绝缘子串1与铁塔横担2间设置的电弧拦截罩3，电弧拦截罩3与铁塔横担2之间通过外绝缘导线4电连接，如图2所示，在外绝缘导线4回路中串联连接有雷电计数器6，雷电计数器6电连接有继电器7，具体地，从雷电计数器6内部合适的地方，引出两根导线作为继电器7输入回路，继电器7串联连接有北斗定位模块，本实施例中的北斗定位模块为RTK差分测向定位模块8，如图3所示，RTK差分测向定位模块8电连接有GNSS接收机和控制器，GNSS接收机电连接有GNSS天线，控制器电连接有短信模块，还包括为雷电计数器6、继电器7、GNSS接收机和控制器提供电能的供电系统；本实施例中的GNSS天线为GNSS双天线，供电系统包括太阳能板9和蓄电池，太阳能板9设置在铁塔横担2上。本实施例采用型号为HH53P11的继电器，采用型号为LDY-A6000的雷电计数器，控制器采用STM-32系列的单片机。

如图3所示，还包括北斗GNSS卫星信号、北斗增强(CORS)和RTK基准参考站，RTK基准参考站电连接有GNSS圆盘天线、无线数据网络天线，RTK差分测向定位模块8通过GNSS双天线与北斗GNSS卫星信号连接，RTK基准参考站点通过无线数据网络天线与北斗增强(CORS)连接，RTK基准参考站点通过GNSS圆盘天线与北斗GNSS卫星信号连接，RTK基准参考站点与RTK差分测向定位模块8通信连接，北斗GNSS卫星信号与北斗增强(CORS)通信连接；当雷电计数器6动作时继电器7线圈励磁，启动RTK差分测向定位模块8对当前位置进行定位，并触发控制器控制短信模块发送当前位置的短信。

本实施例中，铁塔横担2的底部设有湿度传感器10，铁塔横担2的底部设有摄像头11，湿度传感器10和摄像头11均与控制器信号连接，湿度传感器10用于检测空气湿度并发送给控制器，控制器还用于接收空气湿度并通过无线通信模块发送空气湿度的信息给用户终端；摄像头11用于拍摄绝缘子串1的图像并发送给控制器，控制器还用于接收绝缘子串1的图像并通过无线通信模块发送图像信息给用户终端。本实施例采用型号为SCTHWA43SNS的湿度传感器。

本实施例中，控制器电连接有计数器和计时器，控制器内置有次数阈值和时间阈值，计数器用于计算在时间阈值内发生闪络的次数，当时间阈值内计数器计算到发生闪络的次数超过次数阈值时，控制器再控制短信模块发送当前位置的短信给工作人员使用的用户终端。例如，次数阈值为3次，时间阈值为60s，只有在60s内计数器计算到发生闪络的次数超过3次时，短信模块才会向工作人员使用的用户终端发生短信，以避免对发生闪络的误判断。本实施例采用型号为M383688的计数器，采用型号为PC-530的计时器。

该高压传输线5路绝缘闪络故障定位装置的工作原理及效果为：

当绝缘子串1闪络时，由于有电弧拦截罩3的拦截作用，输电线路先对电弧拦截罩3放电，雷电流通过外绝缘导线4传至铁塔横担2，铁塔横担2是接地的，雷电流泄入大地。在雷电流通过外绝缘导线4传至铁塔横担2时，雷电计数器6动作，并计数一次。由于从雷电计数器6内部合适的地方，引出两根导线作为继电器7的输入回路，当雷电计数器6动作时，继电器7线圈励磁，其常开接点闭合，启动RTK差分测向定位模块8对当前位置进行定位。

当RTK差分测向定位模块8被启动时，RTK基准参考站通过GNSS圆盘天线接收北斗GNSS卫星信号，获取当前地点的卫星原始观测值和观测站坐标，得到粗位置数据(非精准，精度约5米)；同时RTK基准参考站通过无线数据网络天线将这个粗位置数据及相关协议参数上传到北斗增强(CORS)的网络RTK平台；网络RTK平台获取数据后，通过无线数据网络天线下播当前粗位置的差分数据给RTK基准参考站；RTK基准参考站结合原始观测值、观测站坐标和差分数据进行载波相位差分算法定位解算，并获得高精度的伪距与载波相位观测数据和差分修正固定解，得到RTK基准参考站当前点纠偏后的高精度位置坐标，实现厘米级高精度定位，同时，RTK基准参考站将高精度定位信息和差分修正固定解发送给RTK差分测向定位模块8。

GNSS接收机通过GNSS双天线中的主天线一接收北斗GNSS卫星信号的观测值和观测站坐标，得到的粗位置数据(非精准，精度约5米)，并将转换后的粗位置数据发送给RTK差分测向定位模块8；RTK差分测向定位模块8结合原始观测值、观测站坐标和发送来的差分修正固定解，进行定位解算，得到纠偏后的高精度绝对位置坐标，实现了厘米级高精度实时定位。

当RTK差分测向定位模块8对发生闪络的位置进行高精度定位时，控制器控制短信模块发送当前位置的短信给工作人员的用户终端，以第一时间将闪络位置告知给有关人员，利用北斗相对定位原理，通过对观测量求差，可以消除卫星钟差、接收机钟差，削弱电离层和对流层折射的影响，消去整周模糊度参数等，使基线精度提高，以实现对闪络故障的位置进行厘米级高精度实时定位。

通过主天线一和从天线二接收到的北斗GNSS卫星信号进行处理，获得主天线一和从天线二连线为基准的航向，并能输出主天线一的差分修正精准定位信息以及时间信息，通过测量主天线一和从天线二的空间坐标的坐标相位差以及主天线一的精准坐标，利用测向算法计算出航向角；航向角即主天线一指向从天线二与真北的夹角，偏东为正；双天线间距为0.66米，其测向精度＜1°，并且随着天线间距的增大，测向精度越高；通过采用GNSS双天线，实现了测向精度＜1°的高精度实时测向。

太阳能板9能够将太阳能转化为电能存储在蓄电池中，蓄电池能够为整个故障定位装置进行供电，节省了电能的消耗。

湿度传感器10能够实时采集绝缘子串1所处环境中的湿度信息，控制器通过无线通信模块将湿度信息发送给用户终端，从而工作人员能够实时查看到各个绝缘子串1所处的环境湿度情况，实现对绝缘子串1的监控。

摄像头11用于实时拍摄绝缘子串1的图像信息，从而工作人员可通过查看图像信息了解到绝缘子串1的清洗情况，实现了对绝缘子串1清洗情况的监控。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，包括绝缘子串与铁塔横担间设置的电弧拦截罩，电弧拦截罩与铁塔横担之间通过外绝缘导线电连接，其特征在于：在外绝缘导线回路中串联连接有雷电计数器，雷电计数器电连接有继电器，继电器电连接有北斗定位模块；所述铁塔横担的底部设有湿度传感器和摄像头，湿度传感器和摄像头信号连接有控制器，所述湿度传感器用于检测空气湿度并发送给控制器，摄像头用于拍摄绝缘子串的图像并发送给控制器，控制器用于接收空气湿度并通过无线通信模块发送空气湿度的信息给用户终端，还用于接收绝缘子串的图像并通过无线通信模块发送图像信息给用户终端。

2.根据权利要求1所述的高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，其特征在于：所述北斗定位模块为RTK差分测向定位模块，RTK差分测向定位模块电连接有GNSS接收机和控制器，GNSS接收机电连接有GNSS天线，控制器电连接有短信模块，还包括为雷电计数器、继电器、GNSS接收机和控制器提供电能的供电系统；还包括北斗GNSS卫星信号、北斗增强(CORS)和RTK基准参考站，RTK基准参考站电连接有GNSS圆盘天线、无线数据网络天线，所述RTK差分测向定位模块通过GNSS天线与北斗GNSS卫星信号连接，所述RTK基准参考站点通过无线数据网络天线与北斗增强(CORS)连接，RTK基准参考站通过GNSS圆盘天线与北斗GNSS卫星信号连接，RTK基准参考站点与RTK差分测向定位模块通信连接，北斗GNSS卫星信号与北斗增强(CORS)通信连接；当雷电计数器动作时继电器线圈励磁，启动RTK差分测向定位模块对当前位置进行定位，并触发控制器控制短信模块发送当前位置的短信。

3.根据权利要求2所述的高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，其特征在于：所述GNSS天线采用功能分为主天线一和从天线二的GNSS双天线。

4.根据权利要求2所述的高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，其特征在于：所述供电系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板设置在铁塔横担上。

5.根据权利要求2所述的高压传输线路绝缘闪络故障定位装置，其特征在于：所述控制器电连接有计数器和计时器，控制器内置有次数阈值和时间阈值，所述计数器用于计算在时间阈值内发生闪络的次数，当时间阈值内计数器计算到发生闪络的次数超过次数阈值时，控制器再控制短信模块发送当前位置的短信给工作人员使用的用户终端。