輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元制造技術

輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元，涉及電力系統輸電線路監測技術。本實用新型專利技術提供可一種可大規模實用化、集成了輸電線路導線覆冰及舞動兩種功能于一體的在線監測單元。本實用新型專利技術中的攝像頭用于拍攝被監測導線的圖像信息，所述攝像頭通過串口與核心處理單元實現數據傳輸，拉力傳感器單元用于檢測被監測導線拉力，傾角傳感器單元用于檢測被監測導線的傾角，氣象傳感器單元用于檢測被監測導線所處環境的氣象參數，拉力傳感器單元、傾角傳感器單元、氣象傳感器單元和核心處理單元之間通過并通過ZigBee無線模塊實現數據傳輸，核心處理單元通過遠程通信模塊實現遠程數據傳輸，所述遠程通信模塊為GPRS通信模塊或者CDMA通信模塊。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電力系統輸電線路監測技術，屬于檢測

技術介紹
架空輸電導線覆冰是指雨滴或降雪落到低于冰點((TC )導線上凝冰的現象。導線覆冰作為特殊的氣象條件，給架空線路的安全運行造成嚴重影響。在冬季的雨雪天氣中，由于覆冰載荷過重，造成冰閃跳閘、導線舞動和倒搭斷線等事故頻繁，直接影響電網的正常運行。架空輸電導線舞動是一種低頻(0.1 3ΗΖ)、大振幅(>10m)的振動現象，且舞動波為駐波，舞動時全檔架空線做大幅度波浪式的震蕩，并兼有擺動。導線舞動也是威脅電網安全運行的重要因素。導線舞動會發生諸如:導線電弧燒傷、金具損壞、導線斷股、斷線、倒塔等事故。2008年初，全國電力系統因雪災造成的直接經濟損失為400億元，占全國雪災造成的損失的22.3%。其中，由于覆冰舞動造成輸、變電設備的損害，是這次電網受災比較嚴重的重要原因之一。早期的輸電線路覆冰監測主要依靠人工巡線，受地形環境、人員素質、天氣狀況等因素的影響比較大，且效率低、復巡周期長，不能迅速地發現問題。因此，輸電線路覆冰及舞動的在線監測及預警技術的研發具有明顯的經濟價值和社會意義。目前，國內外學者在輸電線路覆冰機理、導線冰風載荷的計算方面，取得了大量的理論成果。在覆冰在線監測以及預警技術方面，也研制出了一些裝置并得以掛線運行。但從國內實際運行情況來看，現有裝置還存在許多不足，遠沒有達到大規模推廣應用的程度。
技術實現思路
本技術的目的在于，提供一種可大規模實用化、集成了輸電線路導線覆冰及舞動兩種功能于一體的在線監測單元。本技術所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元包括攝像頭、核心處理單元、ZigBee無線模塊、拉力傳感器單元、傾角傳感器單元、氣象傳感器單元和系統電源；攝像頭用于拍攝被監測導線的圖像信息，并將所述圖像信息發送給核心處理單元，該核心處理單元發射控制信號給攝像頭；系統電源用于為核心處理單元、攝像頭、ZigBee無線模塊和傳感器單元提供工作電源；拉力傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述拉力傳感器單元用于檢測被監測導線的拉力，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的拉力信息發送給核心處理單元；傾角傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述傾角傳感器單元用于檢測被監測導線的傾角，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的傾角信息發送給核心處理單元；氣象傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述氣象傳感器單元用于檢測被監測導線所處環境的氣象參數，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的氣象參數信息發送給核心處理單元。所述氣象傳感器可以是溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器、氣壓傳感器或日照強度傳感器中的一種或多種。所述監測單元還可以包括數據存取單元，所述核心處理單元發送存儲數據給數據存取單元。所述監測單元還可以包括時鐘單元，所述時鐘單元輸出時鐘信號給核心處理單J Li ο所述監測單元還可以包括太陽能發電裝置、控制器和蓄電池，太陽能發電裝置輸出電能信號給控制器，控制器將該電能信號整流、濾波之后發送給蓄電池為其充電，控制器還將該蓄電池輸出的直流電信號發送給系統電源為其供電。所述監測單元還可以包括風能發電裝置、控制器和蓄電池，風能發電裝置輸出電能信號給控制器，控制器將該電能信號整流、濾波之后發送給蓄電池為其充電，控制器還將該蓄電池輸出的直流電信號發送給系統電源為其供電。所述監測單元還可以包括遠程通信模塊，所述核心處理單元通過遠程通信模塊實現遠程數據傳輸。所述遠程通信模塊為GPRS通信模塊或者CDMA通信模塊。在實現輸電線路的在線監測過程中，將本技術所述的在線監測單元安裝在杠塔上，實時監測輸電線路的覆冰及舞動情況，當輸電線路的導線發生覆冰及舞動時，可通過多種傳輸方式，將信息傳輸到監控中心，為運行維護人員提供決策依據。本技術實現的覆冰及舞動在線監測單元以一個ARM單片機及嵌入式軟件做為核心處理單元，利用ZigBee無線傳感器網絡來實時采集桿塔周圍氣象、導線拉力、傾角等數據，將采集到的數據通過無線網絡傳輸到核心處理單元，由核心處理單元根據覆冰及舞動的數學模型來計算輸電線路的導線覆冰厚度、舞動情況，并預測其發展趨勢。一旦發生報警，在線監測單元將監測數據以及相應的視頻圖像通過網絡、GPRS、CDMA等方式傳輸到監控中心，運行維護人員可根據監測數據對輸電線路導線覆冰及舞動情況做定量分析，同時根據視頻圖像做定性分析，從而準確判斷輸電線路的導線的覆冰及舞動情況，并根據其發展趨勢，做出運行維護決策。通過本技術，可提供一種可大規模實用化的，監測輸電線路的導線覆冰及舞動情況的監測單元，其采用的監測數據和視頻圖片信息相結合的方式，可以使運行維護人員準確判斷導線覆冰及舞動情況，大大減少人工巡線帶來的人力、物力、財力的損耗，提高決策的準確性。而利用無線傳感器來采集監測數據，使得監測單元在惡劣環境中易于安裝，且運行穩定、可靠。附圖說明圖1是本技術所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元的電路原理示意圖。具體實施方式具體實施方式一、本實施方式所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元包括攝像頭、核心處理單元、ZigBee無線模塊、拉力傳感器單元、傾角傳感器單元、氣象傳感器單元和系統電源；攝像頭用于拍攝被監測導線的圖像信息，并將所述圖像信息發送給核心處理單元，該核心處理單元發射控制信號給攝像頭；系統電源用于為核心處理單元、攝像頭、ZigBee無線模塊和傳感器單元提供工作電源；拉力傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述拉力傳感器單元用于檢測被監測導線的拉力，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的拉力信息發送給核心處理單元；傾角傳感器單元帶有ZigBee無線模塊,所述傾角傳感器單元用于檢測被監測導線的傾角，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的傾角信息發送給核心處理單元；氣象傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述氣象傳感器單元用于檢測被監測導線所處環境的氣象參數，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的氣象參數信息發送給核心處理單元。本實施方式中，氣象傳感器可以采集被監測導線所在環境的氣象信息，例如可以采用環境的溫度、濕度、風速、風向、雨量、氣壓、日照強度等氣象數據，能夠為導線覆冰及舞動情況提供計算依據。本實施方式中的三個傳感器單元均帶有ZigBee無線模塊，用于實現無線數據傳輸，這樣，可以使傳感器單元固定在最佳的測量位置，進而獲得更準確可靠的測量數據，而將核心處理單元固定在安全可靠的位置，甚至可以固定在接近地面的安全位置，二者之間通過無線方式實現數據傳輸。I)本實施方式中的核心處理單元，可以采用現有數學工具，根據檢測獲得的拉力數據獲得導線覆冰厚度，或者覆冰厚度的變化趨勢，例如:當拉力變大時，證明覆冰厚度增力口，反之，覆冰厚度變小。2)本實施方式中的核心處理單元，還可以根據拉力數據和傾角的變化頻率，獲得被監測導線的舞動情況，例如:根據傾角的變化頻率獲得導線的舞動頻率，根據被監測的兩個桿塔之間的導線長度及傾角獲得導線舞動距離等等，這些均可以通過數據工具計算獲得。具體實施方式二、本實施方式與具體實施方式一所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元的區別在于，本實施方式增加了數據存取單元，所述核心處理單元發送存儲數據給數據存取單元。本實施方式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元，其特征在于，它包括攝像頭、核心處理單元、ZigBee無線模塊、拉力傳感器單元、傾角傳感器單元、氣象傳感器單元和系統電源；攝像頭用于拍攝被監測導線的圖像信息，并將所述圖像信息發送給核心處理單元，該核心處理單元發射控制信號給攝像頭；系統電源用于為核心處理單元、攝像頭、ZigBee無線模塊和傳感器單元提供工作電源；拉力傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述拉力傳感器單元用于檢測被監測導線的拉力，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的拉力信息發送給核心處理單元；傾角傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述傾角傳感器單元用于檢測被監測導線的傾角，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的傾角信息發送給核心處理單元；氣象傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述氣象傳感器單元用于檢測被監測導線所處環境的氣象參數，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的氣象參數信息發送給核心處理單元。

【技術特征摘要】
1.電線路導線覆冰及舞動在線監測單元，其特征在于，它包括攝像頭、核心處理單元、ZigBee無線模塊、拉力傳感器單元、傾角傳感器單元、氣象傳感器單元和系統電源；攝像頭用于拍攝被監測導線的圖像信息，并將所述圖像信息發送給核心處理單元，該核心處理單元發射控制信號給攝像頭；系統電源用于為核心處理單元、攝像頭、ZigBee無線模塊和傳感器單元提供工作電源；拉力傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述拉力傳感器單元用于檢測被監測導線的拉力，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的拉力信息發送給核心處理單元；傾角傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述傾角傳感器單元用于檢測被監測導線的傾角，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的傾角信息發送給核心處理單元；氣象傳感器單元帶有ZigBee無線模塊，所述氣象傳感器單元用于檢測被監測導線所處環境的氣象參數，并通過ZigBee無線模塊將檢測到的氣象參數信息發送給核心處理單元。2.根據權利要求1所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測單元，其特征在于，所述氣象傳感器是溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器、氣壓傳感器或日照強度傳感器中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的輸電線路導線覆冰及舞動在線監測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧嘉祥，安勇，劉成印，李勇剛，郝慎軍，魏華，馬順成，丁魯昌，聶其兵，李金峰，張宗峰，郭偉紅，何凱，劉偉，王雪琪，
申請(專利權)人：山東電力集團公司日照電力公司，日照陽光電力設計有限公司，山東工商學院，
類型：實用新型
國別省市：