一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，包括：傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，主控系統(tǒng)包括主控板、數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口；傳感器系統(tǒng)包括微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器、氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機；通信系統(tǒng)包括IP模塊、GPRS通信模塊、3G通信模塊和RF模塊；電源系統(tǒng)采用220V市電和后備蓄電池的方式及自配太陽能板和儲能電池的方式，電源系統(tǒng)與主控板直接連接。該在線監(jiān)測裝置將多項狀態(tài)監(jiān)測進行統(tǒng)一處理，方便、準確的實現(xiàn)了對具有特殊運行環(huán)境的大跨越線路段進行在線綜合監(jiān)測，提醒線路運維人員及時采取措施，提早預防跳閘、斷線、倒塔等事故，避免帶來重大損失。
【專利說明】一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種對具有特殊地理環(huán)境或微氣象特點的大跨越輸電線路段的狀態(tài)進行數(shù)字化、可視化監(jiān)測和管理的綜合在線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]線路大跨越是輸電線路的重要組成部分，在線路運行過程中具有特殊重要地位，一旦發(fā)生故障將會嚴重影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。針對線路大跨越上檔距大、懸掛點高和水域開闊等特殊地理環(huán)境和微氣象特點，充分利用現(xiàn)有的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，并采用先進的狀態(tài)監(jiān)測方法和技術(shù)做為補充，實現(xiàn)大跨越線路段的綜合監(jiān)控和數(shù)字化管理，對于大跨越的運行維護具有特殊意義。
[0003]輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容主要包括:導線微風振動監(jiān)測、導線溫度監(jiān)測、導線弧垂監(jiān)測、微氣象參數(shù)監(jiān)測、現(xiàn)場污穢度監(jiān)測、視頻圖像監(jiān)控、桿塔傾斜監(jiān)測、線路等值覆冰厚度監(jiān)測、風偏監(jiān)測等，而目前輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的形態(tài)大多采用單一監(jiān)測方式，即一套在線監(jiān)測裝置僅實現(xiàn)單一監(jiān)測功能，對大部分的輸電線路在線監(jiān)測需求來說，這是合適的，因為往往某一監(jiān)測點所需要的監(jiān)測需求比較單一。但是，對于線路大跨越這樣的特殊場合，由于其地理位置特殊、檔距大、桿塔呼高高、存在與水面的交跨、故障時維修檢測難度大等因素，往往需要對現(xiàn)場進行多功能的監(jiān)測，重點包括導地線微風振動、導地線弧垂、絕緣子串污穢、微氣象、視頻圖像、桿塔傾斜、導線及絕緣子串風偏等的監(jiān)測，如果采用單一監(jiān)測方式，就需要安裝多套監(jiān)測裝置，各個裝置分離設(shè)置、獨立管理，結(jié)果常常導致信息無法共享、維護管理工作量大、成本高、可靠性低等一系列問題，因此，需要開發(fā)出能實現(xiàn)多功能監(jiān)測的狀態(tài)監(jiān)測裝置，以滿足大跨越綜合在線監(jiān)測的實際需求。
[0004]在大跨越線路段上實現(xiàn)綜合監(jiān)測，通過綜合監(jiān)控裝置建立統(tǒng)一的軟硬件平臺，可以方便的實現(xiàn)資源共享、設(shè)備集中管理和維護，同時還可對各個傳感器進行故障監(jiān)測，并為緊急事件的處理提供全面、及時的信息和控制能力。因此，針對運行環(huán)境比較特殊的大跨越線路段開發(fā)和實施綜合在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)輸電線路在線監(jiān)測信息一體化、平臺化、實用化，提高電網(wǎng)的管控能力，促進電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，這已經(jīng)成為輸電線路在線監(jiān)測今后發(fā)展的一個重要趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有電力評估系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明提供適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，該適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置集成了多個不同類型的狀態(tài)監(jiān)測傳感器，并將各傳感器采集到各種數(shù)據(jù)通過同一通信通道上傳到主控系統(tǒng)及后臺服務器。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，包括:傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，主控系統(tǒng)與后臺服務器連接，其中:主控系統(tǒng)包括主控板，還包括與主控板連接的數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口 ；傳感器系統(tǒng)包括分別與主控板連接的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器、氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機；通信系統(tǒng)包括分別與主控板連接的IP模塊、GPRS通信模塊、3G通信模塊和RF模塊；電源系統(tǒng)采用220V市電和后備蓄電池的方式及自配太陽能板和儲能電池的方式，電源系統(tǒng)與主控板直接連接。正常情況下由市電供電，并由市電對后備蓄電池進行充電操作；一旦市電因故無法提供電能，則由蓄電池進行供電。主控系統(tǒng)是整套大跨越綜合監(jiān)測在線監(jiān)測裝置的核心，由12V直流供電，負責完成前端傳感器的控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)本地存儲、數(shù)據(jù)上傳至后臺等功能。
[0007]進一步的，所述通信系統(tǒng)與主控系統(tǒng)集成在一起，并且由主控系統(tǒng)統(tǒng)一控制通信系統(tǒng)。
[0008]進一步的,所述主控板、數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口集成在一起,通過接口實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接。
[0009]進一步的，所述電源系統(tǒng)還包括電源控制管理器。
[0010]進一步的，所述的傳感器系統(tǒng)直接或間接得到的數(shù)據(jù)會傳輸至主控板上。
[0011]這種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置通過主控系統(tǒng)實現(xiàn)了多項狀態(tài)監(jiān)測功能的集成，對處于整套裝置核心地位的主控系統(tǒng)部分采用了模塊化的設(shè)計思路:首先將需要實現(xiàn)的整體功能進行合理的分解，劃分為功能模塊，而每個功能模塊均由單獨的電路板去實現(xiàn)，從硬件架構(gòu)上來看，主控系統(tǒng)是由多個具有單一功能和接合要素的電路板組合而成，各個電路板分別完成前端傳感器的控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上傳等功能，這樣的設(shè)計方式非常便于裝置后期的升級，一旦出現(xiàn)個別芯片停產(chǎn)、原有模塊由于價格、性能已不能適應現(xiàn)有需要等一系列問題時，可以很方便的完成芯片、模塊的替換，完成整套裝置的升級，滿足客戶個性化的需求。
[0012]如上所述，這套適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，通過主控系統(tǒng)實現(xiàn)了多項技術(shù)，多種傳感器，多項功能的集成，滿足了目前大跨越綜合監(jiān)測的需要進行多功能監(jiān)測的實際需求，并且該套裝置具有非常好的靈活性和可擴展性，可以適應實際應用中不斷變化的需求。
[0013]進一步的，所述的IP模塊作為在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的主通信鏈路，正常情況下承擔了在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的所有數(shù)據(jù)通信任務，包括視頻數(shù)據(jù)、其他在線監(jiān)測數(shù)據(jù)以及控制信息。
[0014]所述的3G通信模塊作為IP模塊的備份鏈路，當IP模塊出現(xiàn)故障時，主控系統(tǒng)會自動啟動3G通信模塊的備份鏈路來實現(xiàn)在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的數(shù)據(jù)交互。
[0015]所述的GPRS通信模塊用于在線監(jiān)測裝置的狀態(tài)監(jiān)測，GPRS通信模塊與遠程運維服務器相連，用于設(shè)備狀態(tài)信息的采集以及根據(jù)需求對設(shè)備遠程升級功能的實現(xiàn)。
[0016]所述的RF模塊以RF方式分別實現(xiàn)導線測溫智能傳感器、微風振動監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間的通信。
[0017]進一步的，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間采用RS-485串行通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連接，網(wǎng)絡(luò)球機與主控系統(tǒng)以太網(wǎng)方式實現(xiàn)通信。
[0018]進一步的，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機采用220V市電和后備蓄電池的方式供電；所述的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器采用自配太陽能板和儲能電池的方式供電。[0019]適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置最終實現(xiàn)以下功能:1)終端狀態(tài)監(jiān)控功能；2)微風振動監(jiān)測和工作壽命評估；3)導線溫度監(jiān)測和動態(tài)增容分析；4)導線弧垂分析；5)環(huán)境氣象監(jiān)測；6)現(xiàn)場污穢度監(jiān)測；7)視頻監(jiān)控。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置通過主控系統(tǒng)集成了導線微風振動監(jiān)測裝置、導線溫度監(jiān)測裝置、微氣象監(jiān)測裝置、現(xiàn)場污穢度監(jiān)測裝置、視頻圖像監(jiān)測裝置，將多項狀態(tài)監(jiān)測進行統(tǒng)一處理，方便、準確的實現(xiàn)了對具有特殊運行環(huán)境的大跨越線路段進行在線綜合監(jiān)測，提醒線路運維人員及時采取措施，提早預防跳閘、斷線、倒塔等事故，避免給國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)、人民生活用電帶來重大損失。
[0021]大跨越綜合在線監(jiān)測裝置這種模塊化、集成化的設(shè)計特點，在保持產(chǎn)品較高通用性的同時提供產(chǎn)品的多樣化配置。一方面模塊化便于研發(fā)管理和維護升級，能在有效提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低成本，適應企業(yè)發(fā)展的需求；另一方面多項功能的集成化使產(chǎn)品能滿足客戶的個性化需求，通過本套裝置通過多項狀態(tài)監(jiān)測功能的集成滿足了大跨越線路段多功能監(jiān)測的特殊需求。
[0022]本發(fā)明提供的采用多項新技術(shù)，能在高壓電場和高低溫等惡劣天氣環(huán)境下可靠工作，為實現(xiàn)線路實時監(jiān)測和事故預警提供了基本數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對線路事故形成、發(fā)展、惡化的全過程實時監(jiān)測，是國內(nèi)功能比較完整、實用、有效的跨越綜合在線監(jiān)測裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實施例1的在線監(jiān)測裝置的主控系統(tǒng)內(nèi)部組成框圖；
圖2是本實施例1的在線監(jiān)測裝置的主控系統(tǒng)與外部設(shè)備連接的示意圖；
圖3是本實施例1的在線監(jiān)測裝置的電源系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面以具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0025]實施例1
本實施例的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，包括:傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。如圖1、圖2所示，主控系統(tǒng)與后臺服務器連接主控系統(tǒng)包括主控板1，還包括與主控板連接的數(shù)據(jù)采集板2、存儲單元和接口 ；傳感器系統(tǒng)包括分別與主控板連接的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器、氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機7 ;通信系統(tǒng)包括分別與主控板連接的IP模塊3、GPRS通信模塊4、3G通信模塊5和RF模塊6。如圖3所示，電源系統(tǒng)采用220V市電和后備蓄電池8的方式及自配太陽能板和儲能電池的方式，電源系統(tǒng)與主控板直接連接，后備蓄電池為磷酸鐵鋰蓄電池；正常情況下由市電供電，并由市電對后備蓄電池進行充電操作；一旦市電因故無法提供電能，則由蓄電池進行供電。主控系統(tǒng)是整套大跨越綜合監(jiān)測在線監(jiān)測裝置的核心，由12V直流供電，負責完成前端傳感器的控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)本地存儲、數(shù)據(jù)上傳至后臺等功能。
[0026]進一步的，所述通信系統(tǒng)與主控系統(tǒng)集成在一起，并且由主控系統(tǒng)統(tǒng)一控制通信系統(tǒng)。
[0027]進一步的，所述主控板、數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口集成在一起，通過接口實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接。
[0028]進一步的，所述電源系統(tǒng)還包括電源控制管理器9。
[0029]進一步的，所述的傳感器系統(tǒng)直接或間接得到的數(shù)據(jù)會傳輸至主控板上。
[0030]這種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置通過主控系統(tǒng)實現(xiàn)了多項狀態(tài)監(jiān)測功能的集成，對處于整套裝置核心地位的主控系統(tǒng)部分采用了模塊化的設(shè)計思路:首先將需要實現(xiàn)的整體功能進行合理的分解，劃分為功能模塊，而每個功能模塊均由單獨的電路板去實現(xiàn)，從硬件架構(gòu)上來看，主控系統(tǒng)是由多個具有單一功能和接合要素的電路板組合而成，各個電路板分別完成前端傳感器的控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上傳等功能，這樣的設(shè)計方式非常便于裝置后期的升級，一旦出現(xiàn)個別芯片停產(chǎn)、原有模塊由于價格、性能已不能適應現(xiàn)有需要等一系列問題時，可以很方便的完成芯片、模塊的替換，完成整套裝置的升級，滿足客戶個性化的需求。
[0031]如上所述，這套適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，通過主控系統(tǒng)實現(xiàn)了多項技術(shù)，多種傳感器，多項功能的集成，滿足了目前大跨越綜合監(jiān)測的需要進行多功能監(jiān)測的實際需求，并且該套裝置具有非常好的靈活性和可擴展性，可以適應實際應用中不斷變化的需求。
[0032]進一步的，所述的IP模塊作為在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的主通信鏈路，正常情況下承擔了在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的所有數(shù)據(jù)通信任務，包括視頻數(shù)據(jù)、其他在線監(jiān)測數(shù)據(jù)以及控制信息。
[0033]所述的3G通信模塊作為IP模塊的備份鏈路，當IP模塊出現(xiàn)故障時，主控系統(tǒng)會自動啟動3G通信模塊的備份鏈路來實現(xiàn)在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的數(shù)據(jù)交互。
[0034]所述的GPRS通信模塊用于在線監(jiān)測裝置的狀態(tài)監(jiān)測，GPRS通信模塊與遠程運維服務器相連，用于設(shè)備狀態(tài)信息的采集以及根據(jù)需求對設(shè)備遠程升級功能的實現(xiàn)。
[0035]所述的RF模塊以RF方式分別實現(xiàn)導線測溫智能傳感器、微風振動監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間的通信。
[0036]進一步的，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間采用RS-485串行通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連接，網(wǎng)絡(luò)球機與主控系統(tǒng)以太網(wǎng)方式實現(xiàn)通信。
[0037]進一步的，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機采用220V市電和后備蓄電池的方式供電；所述的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器采用自配太陽能板和儲能電池的方式供電。
[0038]該實施例應用在500kV的四回路大跨越工程，工程線路大體走向為由東北到西南，檔距分配約為356m - 1227m 一 344。同時該工程線路輸送容量大、設(shè)計風速高、工程地質(zhì)條件差、牽涉到的線路情況復雜。需要對該大跨越實施綜合監(jiān)測，完成以下功能:導地線微風振動監(jiān)測；現(xiàn)場微氣象監(jiān)測；現(xiàn)場污穢度監(jiān)測；視頻圖像監(jiān)測；導線溫度監(jiān)測；弧垂監(jiān)測；動態(tài)增容。
[0039]該適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置安裝大跨越線路段兩端的鐵塔上:塔上機箱包括電源機箱和主控機箱兩個機箱，安裝在桿塔橫擔的安全平臺上；氣象站通過電纜連接到主控系統(tǒng)，安裝在桿塔頂部橫擔的安全平臺上；網(wǎng)絡(luò)球機通過電纜連接到主控系統(tǒng)，安裝在桿塔頂部橫擔的維修通道上。導線測溫子機和導線微風振動子機均內(nèi)置天線，是通過RF無線方式與主控系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)通道，各個子機自身配備太陽能板和儲能電池，并且根據(jù)實際需求直接安裝在導線不同的位置上。
[0040]各傳感器收集安裝桿塔及附近所有監(jiān)測點的圖像和傳感器信息，并上送到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)實現(xiàn)前端監(jiān)測終端的集成和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理、上送。
[0041]上述實施例僅為本發(fā)明的若干較佳實施例，并非依此限制本發(fā)明的保護范圍，故:凡依照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的各種等效變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、王控系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，王控系統(tǒng)與后臺服務器連接，其中: —主控系統(tǒng)包括主控板，還包括與主控板連接的數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口 ； —傳感器系統(tǒng)包括分別與主控板連接的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器、氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機； ——通信系統(tǒng)包括分別與主控板連接的IP模塊、GPRS通信模塊、3G通信模塊和RF模塊； ——電源系統(tǒng)采用220V市電和后備蓄電池的方式及自配太陽能板和儲能電池的方式，電源系統(tǒng)與主控板直接連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述通信系統(tǒng)與主控系統(tǒng)集成在一起，并且由主控系統(tǒng)統(tǒng)一控制通信系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述主控板、數(shù)據(jù)采集板、存儲單元和接口集成在一起，通過接口實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源系統(tǒng)還包括電源控制管理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的傳感器系統(tǒng)直接或間接得到的數(shù)據(jù)會傳輸至主控板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于， ——所述的IP模塊作為在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的主通信鏈路，正常情況下承擔了在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的所有數(shù)據(jù)通信任務，包括視頻數(shù)據(jù)、其他在線監(jiān)測數(shù)據(jù)以及控制信息； ——所述的3G通信模塊作為IP模塊的備份鏈路，當IP模塊出現(xiàn)故障時，主控系統(tǒng)會自動啟動3G通信模塊的備份鏈路來實現(xiàn)在線監(jiān)測裝置與后臺服務器之間的數(shù)據(jù)交互； —所述的GPRS通信模塊用于在線監(jiān)測裝置的狀態(tài)監(jiān)測，GPRS通信模塊與遠程運維服務器相連，用于設(shè)備狀態(tài)信息的采集以及根據(jù)需求對設(shè)備遠程升級功能的實現(xiàn)； ——所述的RF模塊以RF方式分別實現(xiàn)導線測溫智能傳感器、微風振動監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間的通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器與主控系統(tǒng)之間采用RS-485串行通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連接，網(wǎng)絡(luò)球機與主控系統(tǒng)以太網(wǎng)方式實現(xiàn)通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種適用于大跨越綜合監(jiān)測的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的氣象智能傳感器、污穢監(jiān)測智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)球機采用220V市電和后備蓄電池的方式供電；所述的微風振動監(jiān)測智能傳感器、導線測溫智能傳感器采用自配太陽能板和儲能電池的方式供電。
【文檔編號】G01D21/02GK103697944SQ201310747285
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】陳亦 申請人:廣東電網(wǎng)公司江門供電局