CN220829244U - 一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动态增容技术领域，公开了一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，包括：第一测量终端；第二测量终端；时钟；数据采集器；第一报警器，用于发出数据异常报警信号；第二报警器，用于发出传感器故障报警信号；第三报警器，用于发出数据超限报警信号。本实用新型提供的技术方案，设置有不同功能的报警器，可在数据采集环节承担监测报警作用，能够保证数据采集传输的可靠性、连续性，保障动态增容过程的安全性。

Description

一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置

技术领域

本实用新型属于动态增容技术领域，涉及数据采集装置领域，特别涉及一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置。

背景技术

随着经济的发展，全社会的用电需求量越来越大。在输电走廊用地紧缺，新建输电线路成本较高的情况下，增大原有输电线路的载流量是一种经济、高效的方案。解释性的，输电线路动态增容是在不突破现行技术规程规定的前提下(具体示例性的，如导线最高温度不超过70℃等)，安装不同种类的气象因素传感器，通过监测导线周围气象条件(具体示例性的，如环境温度、风速、风向和日照强度等)，计算获得导线实时的最大允许载流量。

目前，现有输电线路动态增容技术的着眼点往往仅限于线路温度计算和对导线温度是否过高的风险分析，忽略了在动态增容过程中数据采集的安全性。解释性的，输电线路动态增容在具体实施的过程中，需要温度传感器、弧垂传感器和多种气象传感器相互配合进行数据采集以及数据传输；其中，在数据的采集和传输过程中，可能因为传感器或数据采集器的故障导致数据传输中断或采集到错误数据，对后续输电线路动态增容的安全实施有重大影响。

因此，为了保障各类传感器在输电线路动态增容过程中的安全运行和数据采集的连续可靠性，亟需开发一种新的用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本实用新型提供的技术方案，设置有不同功能的报警器，可在数据采集环节承担监测报警作用，能够保证数据采集传输的可靠性、连续性，保障动态增容过程的安全性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，包括：

第一测量终端，所述第一测量终端至少集成有温度传感器、电流传感器和弧垂传感器；其中，所述温度传感器用于测量导线表面温度，所述电流传感器用于测量导线电流有效值，所述弧垂传感器用于测量导线最低点对地距离；

第二测量终端，所述第二测量终端至少集成有风速风向传感器和日照辐射传感器；其中，所述风速风向传感器用于测量杆塔周围的风速风向，所述日照辐射传感器用于监测太阳辐射强度；

时钟，用于为所述第一测量终端和所述第二测量终端中的各传感器提供预设间隔时长的时钟信号；

数据采集器，用于基于所述时钟信号，获取所述第一测量终端和所述第二测量终端的采集数据；

第一报警器，用于根据所述数据采集器获取所述第一测量终端和所述第二测量终端的采集数据，并与第一预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出所述第一预设数据异常阈值范围时，发出数据异常报警信号；

第二报警器，用于根据所述数据采集器获取所述第一测量终端和所述第二测量终端的采集数据，并与第二预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出所述第二预设数据异常阈值范围时，判定为异常数据；当异常数据连续出现的个数或持续的时间超过预设阈值时，发出传感器故障报警信号；

第三报警器，用于根据所述数据采集器获取所述第一测量终端中温度传感器、弧垂传感器的采集数据，并分别与预设超限阈值范围进行比较，在采集数据超出所述预设超限阈值范围时，发出数据超限报警信号。

本实用新型的进一步改进在于，

所述第一测量终端用于安装在导线档距中心位置。

本实用新型的进一步改进在于，

所述第二测量终端、所述数据采集器、所述时钟用于安装在杆塔上。

本实用新型的进一步改进在于，

所述第一测量终端、所述第二测量终端分别设置有射频天线，所述射频天线用于与所述数据采集器通信。

本实用新型的进一步改进在于，

所述第一测量终端集成的温度传感器的数量为四个；

其中，四个温度传感器分别用于通过导热块安装于导线表面四周间隔90°的位置。

本实用新型的进一步改进在于，

所述温度传感器中未与导热块接触的表面均设置有隔热层。

本实用新型的进一步改进在于，还包括：

数据存储装置，用于存储所述数据采集器预设时间段内的采集数据。

本实用新型的进一步改进在于，还包括：

可视化装置，用于接收并显示所述数据采集器的采集数据以及所述第一报警器、所述第二报警器、所述第三报警器发出的报警信号。

本实用新型的进一步改进在于，还包括：

第一供电装置，用于给所述第一测量终端、所述第三报警器进行供电；

第二供电装置，用于给所述第二测量终端、所述时钟、所述数据采集器、所述第一报警器、所述第二报警器进行供电。

本实用新型的进一步改进在于，

所述第一供电装置采用电磁感应线圈取电方式；

所述第二供电装置采用太阳能发电、风能发电联合取能方式。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置中，通过设置有不同功能的报警器，用于在数据采集各环节承担监测报警作用，通过实时监测各类传感器在输电线路动态增容过程中的工作状态，保证了数据传输的可靠性和连续性，最终能够保障动态增容过程的安全性。进一步解释性的，本实用新型设置有三种不同功能作用的报警器，在数据采集的各环节承担监测报警作用，共同保证了动态增容系统的安全性。

本实用新型中，采用两套供电装置对安装在输电线路上和杆塔上的装置分别供电；进一步的，供电采用就近供电的方式，安装于输电线路的第一供电装置采用电磁感应线圈取电的方式，安装在杆塔上的第二供电装置采用太阳能发电和风能发电联合取能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中，数据采集报警装置的安装位置示意图；

图中附图标记的解释说明如下：

1、温度传感器；2、电流传感器；3、弧垂传感器；4、第一测量终端；5、风速风向传感器；6、日照辐射传感器；7、第二测量终端；8、数据采集器；9、数据存储装置；10、时钟；11、第一报警器；12、第二报警器；13、第三报警器；14、主控分析器；15、可视化装置；16、第一供电装置；17、第二供电装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，包括：

第一测量终端4，第一测量终端4至少集成有温度传感器1、电流传感器2和弧垂传感器3；其中，温度传感器1用于测量导线表面温度，电流传感器2用于测量导线电流有效值，弧垂传感器3用于测量导线最低点对地距离；进一步可选的，第一测量终端4可用于安装在导线档距中心位置，且每相邻两杆塔之间均安装一个第一测量终端4；第一测量终端4上设有射频天线，用于与杆塔上的数据采集器8通信连接；

第二测量终端7，第二测量终端7至少集成有风速风向传感器5和日照辐射传感器6；其中，风速风向传感器5用于测量杆塔周围的风速风向，日照辐射传感器6用于监测太阳辐射强度；进一步可选的，第二测量终端7可用于安装在杆塔上；第二测量终端7设有射频天线，用于与数据采集器8通信连接；

时钟10，用于为第一测量终端4和第二测量终端7中的各传感器提供预设间隔时长的时钟信号；进一步可选的，时钟10安装在杆塔上，时钟10与周围区域的第一测量终端4和第二测量终端7之间信号连接；

数据采集器8，用于基于时钟信号，获取第一测量终端4和第二测量终端7的采集数据；进一步可选的，数据采集器8用于安装在杆塔上，用于实现数据采集；

第一报警器11，用于根据数据采集器8获取第一测量终端4和第二测量终端7的采集数据，并与第一预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出第一预设数据异常阈值范围时，发出数据异常报警信号；

第二报警器12，用于根据数据采集器8获取第一测量终端4和第二测量终端7的采集数据，并与第二预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出第二预设数据异常阈值范围时，判定为异常数据；当异常数据连续出现的个数或持续的时间超过预设阈值时，发出传感器故障报警信号；

第三报警器13，用于根据数据采集器8获取第一测量终端4中温度传感器1、弧垂传感器3的采集数据，并分别与预设超限阈值范围进行比较，在采集数据超出预设超限阈值范围时，发出数据超限报警信号；其中可选的，温度传感器1、弧垂传感器3与第三报警器13之间无线通信连接。

本实用新型实施例技术方案的实用新型点在于，在数据采集器8采集到异常数据时，第一报警器11报警；后续进一步的应用中，可将短期内的历史数据输入主控分析器14，由短期内历史数据代替数据采集器8的数据，保证了数据传输的连续性。另外，在气象传感器安装数量较少、个别极端气象数据超过传感器量程和测量精度时，都会造成数据采集器采集的数据异常。偶尔出现这种情况是正常的，不需要运维人员采取任何措施；第二报警器12与数据采集器8和时钟10相连，若异常数据持续一段时间还未消失，则表明相应的传感器发生故障，这时第二报警器12报警，运维人员可及时检查相应的传感器。再有，导线温度和弧垂是最能体现导线运行安全性的两个指标，在动态增容监测过程中，要时刻保证这两个指标在安全限值以内，第三报警器13直接用来监测导线表面温度和弧垂，并与可视化装置15连接，便于运维人员监测。

本实用新型实施例进一步改进的技术方案中，用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置包括：第一测量终端4、第二测量终端7、数据采集器8、数据存储装置9、时钟10、第一报警器11、第二报警器12、第三报警器13、主控分析器14、可视化装置15、第一供电装置16和第二供电装置17；其中，

第一供电装置16安装在输电线路上，第二供电装置17安装在杆塔上；可视化装置15设置在运维人员值班处；可视化装置15与第二报警器12、第三报警器13、主控分析器14进行无线通信；第一报警器11与数据采集器8连接，第二报警器12同时与数据采集器8和时钟10连接；主控分析器14与数据采集器8形成无线通信，数据存储装置9与主控分析器14进行无线通信；温度传感器1外部涂抹有一层由隔热材料构成的隔热层。

本实用新型实施例提供的技术方案中，温度传感器1用于测量导线表面温度；解释性的，导线表面四周每隔90°设置一个导热块，每个导热块都分别与一个温度传感器1紧密接触；进一步优选的方案中，温度传感器1外部涂抹一层由隔热材料构成的隔热层；上述技术手段的目的是，同时监测导线表面四个点的温度数据，可取导线表面四个点中的最大值作为导线表面温度值，能够考虑到风向、太阳辐射角度造成的导线表面温度分布不均匀的技术问题。

本实用新型实施例提供的技术方案中，电流传感器2用于采集导线电流有效值；解释性的，因为电流传感器安装在高压架空输电线路，为保障电流互感器安全，需对高压侧进行隔离，故可采用电压隔离式电流传感器。

本实用新型实施例提供的技术方案中，弧垂传感器3用于测量导线最低点对地距离；具体示例性的，可通过安装在导线档距中间的激光测距对导线对地距离进行测量。

本实用新型实施例提供的技术方案中，风速风向传感器5用于测量杆塔周围的风速风向；解释性的，风速风向在一片区域内连续，且不会发生较大变化；具体示例性的，可采用一够高响应、宽量程同步测量风速和风向瞬时值的电容式风速风向传感器。

本实用新型实施例提供的技术方案中，日照辐射传感器6用于监测传感器表面总的太阳辐射强度；解释性的，日照辐射传感器设计水平面和垂直面，在水平面和垂直面上分别安装太阳辐射接收点，用于分别测量水平和垂直面的太阳辐射强度。

本实用新型实施例提供的技术方案中，温度传感器1、电流传感器2、弧垂传感器3集成为第一测量终端4；风速风向传感器5、日照辐射传感器6集成为第二测量终端7；数据采集器8用于采集第一测量终端4、第二测量终端7的所有数据；数据存储装置9用于存储一段时间内的数据采集器8中的数据；时钟10用于计时并定时向所有传感器以及第二报警器12发送信号；解释性的，时钟10可每10分钟向所有传感器发送信号，传感器在接收信号后将测量值发送给数据采集器8，也就是说传感器向数据采集器8发送信号并不是连续的；第一报警器11用于在数据采集器8采集到异常数据时报警；第二报警器12可利用时钟10的信号进行计时，在异常数据连续出现的持续时间超过预设阈值时，发出传感器故障报警信号；第三报警器13用于在导线表面温度或弧垂超过规定范围时报警。主控分析器14用于利用采集到的导线电流、风速、风向、环境温度、导线温度、日照辐射强度等参数，获得输电线路潜在载流量，实现输电线路的动态增容。可视化装置15用于将第二报警器12、第三报警器13的信号数据和由主控分析器14得到的导线最大载流量数据进行可视化，方便运维人员进行决策。

本实用新型实施例提供的技术方案中，第一供电装置16用于对第一测量终端4和第三报警器13进行供电；解释性的，第一供电装置16可通过电磁感应线圈取电，并通过整流稳压电路对蓄电池进行充电。第二供电装置17用于向第二测量终端7、时钟10、数据采集器8、数据存储装置9、主控分析器14、第一报警器11、第二报警器12供电；解释性的，第二供电装置17可利用太阳能发电、风能发电联合取能，并通过超级电容器进行能量的储存，防止在阴雨天出现断电的情况。

本实用新型实施例提供的具体技术方案中，第一报警器11、第二报警器12和第三报警器13分别设置有比较器和信号输出装置；其中，各报警器的比较器分别用于输入相应的采集数据并与预设阈值进行比较，输出比较结果；信号输出装置根据比较结果发出相应的报警信号；第二报警器12还可设置计数器，以获取异常数据的个数。

请参阅图2，本实用新型实施例中，第一测量终端4安装在导线档距中心位置，每相邻两杆塔之间安装一个第一测量终端4，第一测量终端4上设置射频天线与杆塔上的数据采集器8进行通信，将第一测量终端4数据传输到数据采集器8中。第二测量终端7安装在杆塔上，第二测量终端7的安装数量根据当地气象条件而定，在气象参数变化平缓的区域内可适当减少安装数量，第二测量终端7同样设置射频天线与数据采集器8进行通信。数据采集器8安装在杆塔上。时钟10安装在杆塔上，在无线信号传输允许的范围内安装一个即可，时钟10向周围区域的第一测量终端4、第二测量终端7和第二报警器12发送信号。第一供电装置16安装在输电线路上；第二供电装置17安装在杆塔上；可视化装置15设置在运维人员值班处，可视化装置15与第二报警器12、第三报警器13、主控分析器14进行无线通信。第一报警器11与数据采集器8连接，当数据采集器8采集到异常数据时进行报警。第二报警器12同时与数据采集器8和时钟10连接，在数据采集器8采集到异常数据时进行计时，如在一段时间内数据异常仍未消失，则表明异常数据相对应的传感器发生故障，第二报警器12报警，运维人员对故障传感器进行检修。第三报警器13与导线表面温度传感器1和弧垂传感器3进行无线通信，当导线表面温度或弧垂超过规定范围时，第三报警器13报警，运维人员立刻采取措施。主控分析器14与数据采集器8形成无线通信，数据采集器8将数据传输给主控分析器14，得出当前时刻的导线最大载流量。当数据采集器8采集到异常数据时，第一报警器11报警，数据采集器8与主控分析器14的连接断开，数据存储装置9与主控分析器14形成连接，此时由数据存储装置9向主控分析器14提供短期内的历史数据。数据存储装置9与主控分析器14进行无线通信，但该无线通信并不实时形成连接，只在第一报警器11报警后立刻形成连接。

综上，本实用新型公开了一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，包括第一测量终端4、第二测量终端7、数据采集器8、时钟10、第一报警器11、第二报警器12、第三报警器13。本实用新型提供的数据采集报警装置中，通过设置有不同功能的报警器，用于在数据采集各环节承担监测报警作用，通过实时监测各类传感器在输电线路动态增容过程中的工作状态，保证了数据传输的可靠性和连续性，最终能够保障动态增容过程的安全性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，包括：

第一测量终端(4)，所述第一测量终端(4)至少集成有温度传感器(1)、电流传感器(2)和弧垂传感器(3)；其中，所述温度传感器(1)用于测量导线表面温度，所述电流传感器(2)用于测量导线电流有效值，所述弧垂传感器(3)用于测量导线最低点对地距离；

第二测量终端(7)，所述第二测量终端(7)至少集成有风速风向传感器(5)和日照辐射传感器(6)；其中，所述风速风向传感器(5)用于测量杆塔周围的风速风向，所述日照辐射传感器(6)用于监测太阳辐射强度；

时钟(10)，用于为所述第一测量终端(4)和所述第二测量终端(7)中的各传感器提供预设间隔时长的时钟信号；

数据采集器(8)，用于基于所述时钟信号，获取所述第一测量终端(4)和所述第二测量终端(7)的采集数据；

第一报警器(11)，用于根据所述数据采集器(8)获取所述第一测量终端(4)和所述第二测量终端(7)的采集数据，并与第一预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出所述第一预设数据异常阈值范围时，发出数据异常报警信号；

第二报警器(12)，用于根据所述数据采集器(8)获取所述第一测量终端(4)和所述第二测量终端(7)的采集数据，并与第二预设数据异常阈值范围进行比较，在采集数据超出所述第二预设数据异常阈值范围时，判定为异常数据；当异常数据连续出现的个数或持续的时间超过预设阈值时，发出传感器故障报警信号；

第三报警器(13)，用于根据所述数据采集器(8)获取所述第一测量终端(4)中温度传感器(1)、弧垂传感器(3)的采集数据，并分别与预设超限阈值范围进行比较，在采集数据超出所述预设超限阈值范围时，发出数据超限报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述第一测量终端(4)用于安装在导线档距中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述第二测量终端(7)、所述数据采集器(8)、所述时钟(10)用于安装在杆塔上。

4.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述第一测量终端(4)、所述第二测量终端(7)分别设置有射频天线，所述射频天线用于与所述数据采集器(8)通信。

5.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述第一测量终端(4)集成的温度传感器(1)的数量为四个；

其中，四个温度传感器分别用于通过导热块安装于导线表面四周间隔90°的位置。

6.根据权利要求5所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述温度传感器(1)中未与导热块接触的表面均设置有隔热层。

7.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，还包括：

数据存储装置(9)，用于存储所述数据采集器(8)预设时间段内的采集数据。

8.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，还包括：

可视化装置(15)，用于接收并显示所述数据采集器(8)的采集数据以及所述第一报警器(11)、所述第二报警器(12)、所述第三报警器(13)发出的报警信号。

9.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，还包括：

第一供电装置(16)，用于给所述第一测量终端(4)、所述第三报警器(13)进行供电；

第二供电装置(17)，用于给所述第二测量终端(7)、所述时钟(10)、所述数据采集器(8)、所述第一报警器(11)、所述第二报警器(12)进行供电。

10.根据权利要求9所述的一种用于架空输电线路动态增容的数据采集报警装置，其特征在于，

所述第一供电装置(16)采用电磁感应线圈取电方式；

所述第二供电装置(17)采用太阳能发电、风能发电联合取能方式。