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    一種輸電線路覆冰密度在線監測系統及監測方法技術方案

    技術編號:8561572 閱讀:330 留言:0更新日期:2013-04-11 02:44
    本發明專利技術公開一種輸電線路覆冰密度在線監測系統及監測方法,監測系統內的監控中心與桿塔監測分機連接,桿塔監測分機與傳感器監測單元和圖像/視頻監測單元連接,桿塔監測分機還與電源模塊連接,監測中心包括有公司監控中心主機,主機中嵌入有專家軟件,傳感器監測單元包括有微氣象監測和導線拉力監測模塊,圖像/視頻監測單元內有攝像機。本發明專利技術還公開了上述監測系統的監測方法,步驟1、獲取環境信息和現場覆冰的輸電線圖像信息;步驟2、將獲取的所有數據經覆冰信息信號處理單元處理后輸送至監控中心;步驟3、利用專家軟件和監測信息計算得到覆冰密度。本發明專利技術實現對輸電線路覆冰厚度、密度及類型的監測,有效指導覆冰線路除冰和融冰。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術屬于輸電線路在線監測
    ,涉及一種輸電線路的在線監測技術,具 體涉及一種輸電線路覆冰密度在線監測系統,本專利技術還涉及上述監測系統的檢測方法。
    技術介紹
    近年來,我國受大氣候和微地形、微氣象條件的影響,冰災事故頻繁發生,給社會 造成了巨大的經濟損失。如何實現對輸電線路覆冰狀態的準確監控,尤其是如何給出覆冰 密度和類型等信息,提高現有輸電線路運行的可靠性已成為十分急迫的問題。目前,國內外研發的線路覆冰狀態監測系統,有的是根據傳感器監測得到的輸電 線路導線覆冰后的重量變化以及絕緣子的傾斜/風偏角進行覆冰載荷(主要包括冰厚度、 桿塔受力、導線應力等)的計算;然后,將計算結果直接與輸電線路設計的參數進行比較,給 出報警信息,還有的是采用現場圖像對輸電線路覆冰進行定性觀測和分析,由于存在未能 將兩種監測技術有效地結合起來,因此無法獲得導線覆冰的密度和類型等信息,對指導線 路除冰和融冰存在不足。故迫切需要對現有覆冰監測技術進行改進,實現對輸電線路覆冰 密度的在線監測,獲得導線覆冰的厚度、密度和類型等信息,為覆冰線路除冰和融冰提供支 持。
    技術實現思路
    本專利技術的目的是提供一種輸電線路覆冰密度在線監測系統,將輸電線路覆冰狀態 監測的傳感器與圖像監測技術結合,實現對輸電線路覆冰厚度、密度及類型的監測,有效指 導覆冰線路除冰和融冰,解決了覆冰監測與融冰動作之間的智能操作的問題。本專利技術的另一目的在于提供上述監測系統的監測方法。本專利技術所采用的技術方案是,輸電線路覆冰密度在線監測系統,包括有監控中心, 監控中心通過GSM無線通信方式與桿塔監測分機連接,桿塔監測分機通過485總線分別與 傳感器監測單元和圖像/視頻監測單元連接,桿塔監測分機還通過電源線與電源模塊連 接,監測中心包括有公司監控中心主機,公司監控中心主機中嵌入有專家軟件,傳感器監測 單元包括有微氣象監測模塊和導線拉力監測模塊,圖像/視頻監測單元內設置有攝像機。本專利技術的特點還在于,桿塔監測分機包括有微控制器,微控制器分別通過串行通信接口與液晶顯示模 塊、GSM通信模塊及時鐘芯片連接,微控制器通過SPI通信接口與數據存儲單元連接,微控 制器還通過并行總線與覆冰信息信號處理單元連接,GSM通信模塊通過無線通信方式與監 控中心連接。桿塔監測分機內的微控制器采用DSP與ARM雙核芯片。專家軟件集成有覆冰厚度力學計算模型、覆冰圖像自動識別算法、覆冰密度計算 方法算法。微氣象監測模塊包括有溫濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器。導線拉力監測模塊包括有拉力傳感器和角位移傳感器。電源模塊采用太陽能與蓄電池結合的供電方式。本專利技術所采用的另一技術方案是,輸電線路覆冰密度在線監測系統的監測方法, 具體按照以下步驟實施步驟1、利用傳感器監測單元和圖像/視頻監測單元分別獲取環境信息和現場覆 冰的輸電線圖像信息傳感器監測單元內的微氣象監測模塊通過內部的溫濕度傳感器、風速傳感器、風 向傳感器、雨量傳感器實時監測獲得環境的溫度和濕度、風速、風向及雨量的信息;傳感器 監測單元內的導線拉力監測模塊通過拉力傳感器監測得到輸電線自重載荷、輸電線覆冰后 的載荷,通過角位移傳感器監測得到桿塔絕緣子的傾斜角信息;圖像/視頻監測單元內的攝像機獲取現場輸電線的覆冰圖像;步驟2、將獲取的環境信息、輸電線覆冰信息和現場覆冰圖像經覆冰信息信號處理 單元處理后輸送至桿塔監測分機,監測分機通過GSM通信模塊將所有的監測信息輸送至監 控中心經步驟1,環境信息、輸電線覆冰信息和現場輸電線的覆冰圖像以無線通信方式輸 送至覆冰信息信號處理單元,再輸送至桿塔監測分機中,桿塔監測分機內的微控制器對所 有監測信息進行總匯、存儲和初步計算后由GSM通信模塊通過無線通信方式輸送至監控中 心;步驟3、利用監控中心內的專家軟件和監測分機傳輸的監測信息進行計算,得到輸 電線的覆冰密度經步驟2. 4,公司監控中心主機接收到監測信息后,公司監控中心主機內嵌入的專 家軟件利用內部集成的覆冰厚度力學計算模型計算出輸電線的基于力學的覆冰厚度,再利 用覆冰圖像自動識別算法得到基于圖像的覆冰厚度,將兩者進行對比得到輸電線的覆冰密 度,并由覆冰密度確定出覆冰類型。本專利技術另一技術方案的特點還在于,步驟2具體按照以下步驟實施步驟2.1、將經步驟I采集到的環境信息、輸電線覆冰信息和覆冰圖像信息以無線 通信方式輸送至覆冰信息信號處理單元,由覆冰信息信號處理單元內的濾波器和A/D轉換 器對環境信息、輸電線覆冰信息和覆冰圖像信息進行濾波和轉換處理,再將處理結果輸送 至桿塔監測分機內微控制器中的DSP芯片;步驟2. 2、DSP芯片對環境信息、輸電線覆冰信息和覆冰圖像信息先進行總匯、存 儲,之后再進行初步計算,初步處理包括有單位換算、信號轉換及放大處理,得到當前環境 溫度和濕度、風速、風向、雨量、輸電線自重載荷、輸電線覆冰后的載荷和桿塔絕緣子的傾斜 角;步驟2. 3,DSP芯片實時將步驟2. 2中初步計算后得到的監測信息通過SCI通信接 口傳輸給ARM芯片S3C2440,再將監測信息存儲于數據存儲單元內;步驟2. 4、ARM芯片通過SCI通信接口獲取步驟2. 3中DSP芯片內的監測信息,并 由GSM通信模塊通過無線通信方式將監測信息輸送至監控中心內的公司監控中心主機。步驟3具體按照以下步驟實施步驟3. 1、計算輸電線覆冰后的水平張力TH、主桿塔上豎向張力1所對應“平衡” 的覆冰輸電線長度SD1 a)輸電線自重載荷下長度為Si,輸電線在覆冰時的長度St St = a AT(1)其中,AT為常溫與覆冰時溫度差值;a為輸電線的綜合線性溫度膨脹系數, 1/。。。b)根據步驟a)中得到的輸電線覆冰后的長度St來計算輸電線覆冰后的水平張力 Th懸掛點不等高狀態下輸電線水平張力公式本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,包括有監控中心(7),所述監控中心(7)通過GSM無線通信方式與桿塔監測分機(6)連接,所述桿塔監測分機(6)通過485總線分別與傳感器監測單元(1)和圖像/視頻監測單元(2)連接,所述桿塔監測分機(6)還通過電源線與電源模塊(3)連接,所述監測中心(7)包括有公司監控中心主機(8),所述公司監控中心主機(8)中嵌入有專家軟件(9),所述傳感器監測單元(1)包括有微氣象監測模塊(4)和導線拉力監測模塊(5),所述圖像/視頻監測單元(2)內設置有攝像機(15)。

    【技術特征摘要】
    1.輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,包括有監控中心(7),所述監控中心(7 )通過GSM無線通信方式與桿塔監測分機(6 )連接,所述桿塔監測分機(6 )通過485總線分別與傳感器監測單元(I)和圖像/視頻監測單元(2)連接,所述桿塔監測分機(6)還通過電源線與電源模塊(3)連接,所述監測中心(7)包括有公司監控中心主機(8),所述公司監控中心主機(8 )中嵌入有專家軟件(9 ),所述傳感器監測單元(I)包括有微氣象監測模塊(4)和導線拉力監測模塊(5),所述圖像/視頻監測單元(2)內設置有攝像機(15)。2.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述桿塔監測分機(6)包括有微控制器,所述微控制器分別通過串行通信接口與液晶顯示模塊(10)、GSM通信模塊(12)及時鐘芯片(13)連接,所述微控制器通過SPI通信接口與數據存儲單元(11)連接,所述微控制器還通過并行總線與覆冰信息信號處理單元(14)連接,所述GSM通信模塊(12)通過無線通信方式與所述監控中心(7)連接。3.根據權利要求2所述的輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述桿塔監測分機(6)內的微控制器采用DSP與ARM雙核芯片。4.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述專家軟件(9)集成有覆冰厚度力學計算模型、覆冰圖像自動識別算法、覆冰密度計算方法算法。5.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述微氣象監測模塊(4)包括有溫濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器。6.根據權利要求1所述的一種輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述導線拉力監測模塊(5)包括有拉力傳感器和角位移傳感器。7.根據權利要求1所述的一種輸電線路覆冰密度在線監測系統,其特征在于,所述電源模塊(3)采用太陽能與蓄電池結合的供電方式。8.輸電線路覆冰密度在線監測系統的監測方法,其特征在于,具體按照以下步驟實施 步驟1、利用傳感器監測單元和圖像/視頻監測單元分別獲取環境信息和現場覆冰的輸電線圖像信息 傳感器監測單元(I)內的微氣象監測模塊(4)通過內部的溫濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器實時監測獲得環境的溫度和濕度、風速、風向及雨量的信息;傳感器監測單元(I)內的導線拉力監測模塊(5)通過拉力傳感器監測得到輸電線自重載荷、輸電線覆冰后的載荷,通過角位移傳感器監測得到桿塔絕緣子的傾斜角信息; 圖像/視頻監測單元(2)內的攝像機(15)獲取現場輸電線的覆冰圖像; 步驟2、將獲取的環境信息、輸電線覆冰信息和現場覆冰圖像經覆冰信息信號處理單元處理后輸送...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:黃新波魏旭李佳杰
    申請(專利權)人:西安工程大學
    類型:發明
    國別省市:

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