輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法，包括導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備和溫度監(jiān)測(cè)終端，所述導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備通過第一無線通訊模塊均與線路監(jiān)測(cè)設(shè)備連接，所述線路監(jiān)測(cè)設(shè)備通過第二無線通訊模塊與溫度監(jiān)測(cè)終端連接。所述溫度輸入模塊、視頻采集模塊、GPRS無線通信模塊、射頻模塊和有線通信模塊的通信端口分別與主控電路的通信端口相連，所述GPRS無線通信模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連。本系統(tǒng)可直接從輸電導(dǎo)線上取電，從而解決了野外長(zhǎng)期運(yùn)行的供電難題；導(dǎo)線溫度的無人遠(yuǎn)程測(cè)量，節(jié)省了大量人力物力。
【專利說明】輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0003]在隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力的需求量越來越大，對(duì)供電部門提供電力供應(yīng)的質(zhì)量(穩(wěn)定性、不間斷性及伴隨服務(wù))要求也越來越高，因此遠(yuǎn)距離高壓輸電線路的電網(wǎng)運(yùn)行的安全性顯得尤為重要。
[0004]輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，目前我國(guó)電力緊缺現(xiàn)象嚴(yán)重，采用耐熱導(dǎo)線、提高導(dǎo)線截面積等傳統(tǒng)增容技術(shù)存在建設(shè)周期長(zhǎng)，輸電走廊征用困難、耗資大等問題。因此，對(duì)提高現(xiàn)有輸電線路傳輸容量的研究顯得尤為重要。輸電線路導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從導(dǎo)線溫度與輸電線路載流量的關(guān)系入手，基于導(dǎo)線運(yùn)行溫度的輸電線路動(dòng)態(tài)增容理論模型，提出了輸電線路導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，在測(cè)溫終端采用太陽能與蓄電池結(jié)合供電的方式，很好地解決了測(cè)溫終端取電困難的問題?，F(xiàn)有的許多輸電線路已處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)之下，而高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)即對(duì)導(dǎo)線的各項(xiàng)參數(shù)提出了嚴(yán)格的考驗(yàn)，特別是在炎熱的夏天會(huì)使導(dǎo)線的溫度變高，導(dǎo)致導(dǎo)線的弧垂加大，使得導(dǎo)線處于不安全的運(yùn)行狀態(tài)中。因此，當(dāng)導(dǎo)線處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)中的時(shí)候，有必要對(duì)導(dǎo)線的溫度加以監(jiān)測(cè)，以便當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)給予報(bào)警。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法，以全方位監(jiān)控線路和電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免導(dǎo)線溫度過高加大導(dǎo)線弧垂而引發(fā)電網(wǎng)事故，這種遠(yuǎn)程測(cè)量不需人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)即可給電力調(diào)度人員提供導(dǎo)線的實(shí)時(shí)溫度依據(jù)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備和溫度監(jiān)測(cè)終端，所述導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備通過第一無線通訊模塊均與線路監(jiān)測(cè)設(shè)備連接，所述線路監(jiān)測(cè)設(shè)備通過第二無線通訊模塊與溫度監(jiān)測(cè)終端連接。所述溫度輸入模塊、視頻采集模塊、GPRS無線通信模塊、射頻模塊和有線通信模塊的通信端口分別與主控電路的通信端口相連，所述GPRS無線通信模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連。
[0008]所述的氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備包括干電池、采集器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、空氣溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器。
[0009]所述的線路監(jiān)測(cè)設(shè)備包括太陽能電池、儲(chǔ)存器、核心處理器；所述的監(jiān)測(cè)器包括電源模塊、計(jì)算機(jī)。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)的方法，包括如下步驟:
(1)將導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備所檢測(cè)數(shù)據(jù)送至溫度監(jiān)測(cè)終端讀取處理；
(2)溫度檢測(cè)終端采集并顯示溫濕度傳感器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、大氣壓力傳感器測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的測(cè)量值；
(3)測(cè)量輸電線路的電特性，并從輸電線路的電特性中提取與測(cè)量值相關(guān)的控制參數(shù)；
(4)根據(jù)測(cè)量結(jié)果、輸電線路的靜態(tài)信息、傳輸容量，以及控制參數(shù)測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角；
(5)根據(jù)弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角的數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)輸電線路的運(yùn)動(dòng)位置軌跡；
(6)根據(jù)運(yùn)動(dòng)位置軌跡的測(cè)量數(shù)據(jù)獲取輸電線路的最大受力情況，并根據(jù)風(fēng)速/風(fēng)向傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和溫濕度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)輸電線路的微風(fēng)振動(dòng)水平和疲勞壽命;
(7)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出當(dāng)前狀態(tài)下最精確的溫度測(cè)量值。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:通過結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提出輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法，實(shí)現(xiàn)輸電線路弧垂、覆冰、風(fēng)偏、風(fēng)擺、舞動(dòng)等的可靠在線監(jiān)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過在整條輸電線路上部署溫度傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器等，并通過電力通信網(wǎng)構(gòu)成整個(gè)智能電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效預(yù)防和減少電網(wǎng)輸電線路事故。本系統(tǒng)可直接從輸電導(dǎo)線上取電，從而解決了野外長(zhǎng)期運(yùn)行的供電難題；導(dǎo)線溫度的無人遠(yuǎn)程測(cè)量，節(jié)省了大量人力物力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0014]如圖1所示，本實(shí)施例的輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀1、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備2、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備4和溫度監(jiān)測(cè)終端7，導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀1、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備2通過第一無線通訊模塊3均與線路監(jiān)測(cè)設(shè)備4連接，線路監(jiān)測(cè)設(shè)備4通過第二無線通訊模塊5與溫度監(jiān)測(cè)終端7連接。溫度輸入模塊、視頻采集模塊、GPRS無線通信模塊、射頻模塊和有線通信模塊的通信端口分別與主控電路的通信端口相連，GPRS無線通信模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)6相連。
[0015]氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備2包括干電池、采集器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、空氣溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器。線路監(jiān)測(cè)設(shè)備4包括太陽能電池、儲(chǔ)存器、核心處理器；的監(jiān)測(cè)器包括電源模塊、計(jì)算機(jī)。風(fēng)速風(fēng)向傳感器可以監(jiān)測(cè)輸電線路周圍的風(fēng)速和風(fēng)向。在該實(shí)施例中，風(fēng)速風(fēng)向傳感器可以是全固態(tài)小型超聲波共振型風(fēng)速風(fēng)向傳感器，用于對(duì)輸電線路周圍的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量。
[0016]一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)的方法，包括如下步驟:
(1)將導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備所檢測(cè)數(shù)據(jù)送至溫度監(jiān)測(cè)終端讀取處理；
(2)溫度檢測(cè)終端采集并顯示溫濕度傳感器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、大氣壓力傳感器測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的測(cè)量值；
(3)測(cè)量輸電線路的電特性，并從輸電線路的電特性中提取與測(cè)量值相關(guān)的控制參數(shù)；
(4)根據(jù)測(cè)量結(jié)果、輸電線路的靜態(tài)信息、傳輸容量，以及控制參數(shù)測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角；
(5)根據(jù)弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角的數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)輸電線路的運(yùn)動(dòng)位置軌跡；
(6)根據(jù)運(yùn)動(dòng)位置軌跡的測(cè)量數(shù)據(jù)獲取輸電線路的最大受力情況，并根據(jù)風(fēng)速/風(fēng)向傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和溫濕度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)輸電線路的微風(fēng)振動(dòng)水平和疲勞壽命;
(7)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出當(dāng)前狀態(tài)下最精確的溫度測(cè)量值。
[0017]
風(fēng)速/風(fēng)向傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和溫濕度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)輸電線路的微風(fēng)振動(dòng)水平和疲勞壽命。比如，通過三維加速度傳感器監(jiān)測(cè)導(dǎo)線的振動(dòng)情況，分析記錄導(dǎo)線的振動(dòng)頻率、振幅，結(jié)合線路周圍的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度等微氣象環(huán)境參數(shù)以及導(dǎo)線本身力學(xué)性能參數(shù)，在線分析判斷線路微風(fēng)振動(dòng)的水平和導(dǎo)線的疲勞壽命。在導(dǎo)線運(yùn)行中，由于在靜張力之上疊加了振動(dòng)，導(dǎo)線承受了由幾種應(yīng)力級(jí)分量組成的復(fù)雜荷載系列，在導(dǎo)線運(yùn)行的同一時(shí)間內(nèi)，各個(gè)分量具有不同的振動(dòng)循環(huán)次數(shù)。估算一個(gè)具有這種荷載系列的導(dǎo)線疲勞使用壽命可以應(yīng)用累積損傷理論。應(yīng)力框圖是累積頻率曲線的基礎(chǔ)，通過對(duì)輸電線路振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，可以估算出同一時(shí)間內(nèi)不同應(yīng)力級(jí)的循環(huán)次數(shù)。同時(shí)，可以觀察各個(gè)頻率分量上振動(dòng)的大小，從而預(yù)防輸電線路上可能產(chǎn)生的共振，經(jīng)過估算可以得出疲勞壽命。參照預(yù)測(cè)結(jié)果及專家知識(shí)庫(kù)設(shè)置的提示、預(yù)警、報(bào)警值可以給出檢修建議。根據(jù)加速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)獲取輸電線路的最大受力情況，融合最大受力情況、高度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)和微氣象條件獲取輸電線路的舞動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果。
[0018]當(dāng)輸電線遇有風(fēng)向與線路水平夾角大于45度的大風(fēng)時(shí)，整檔導(dǎo)線在強(qiáng)大風(fēng)力和導(dǎo)線本身機(jī)械應(yīng)力的作用下將產(chǎn)生整體扭轉(zhuǎn)與擺動(dòng)，導(dǎo)線整體的這種扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)隨著持續(xù)風(fēng)力的作用而逐漸加大，慢慢形成橢圓形的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)扭轉(zhuǎn)加劇并導(dǎo)致導(dǎo)線以較低頻率進(jìn)行大幅度上下跳動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)線的扭擺現(xiàn)象已不十分明顯，整檔導(dǎo)線的狀態(tài)表現(xiàn)為定向的波浪式運(yùn)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)力減弱時(shí)，導(dǎo)線將從上下跳動(dòng)逐步恢復(fù)為扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)并逐漸減弱直至停止。根據(jù)舞動(dòng)的特點(diǎn)得出，在舞動(dòng)劇烈運(yùn)動(dòng)的前期和后期，線路的運(yùn)動(dòng)軌跡主要以擺動(dòng)為主，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸電線路擺動(dòng)的角度或者輸電線上某點(diǎn)擺動(dòng)的振幅，能夠?qū)€路起良好的監(jiān)控和預(yù)警作用。
[0019]基于上述描述，本發(fā)明所述的輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)和方法，通過結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)輸電線路弧垂、覆冰、風(fēng)偏、風(fēng)擺、舞動(dòng)等的可靠在線監(jiān)測(cè)。通過在整條輸電線路上部署溫度傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器以及電力通信網(wǎng)構(gòu)成整個(gè)智能電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效預(yù)防和減少電網(wǎng)輸電線路事故。本裝置可直接從輸電導(dǎo)線上取電，從而解決了野外長(zhǎng)期運(yùn)行的供電難題；導(dǎo)線溫度的無人遠(yuǎn)程測(cè)量，節(jié)省了大量人力物力。
[0020]本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施方式僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的適當(dāng)改變和變化都落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀(I)、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備(2)、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備(4)和溫度監(jiān)測(cè)終端(7)，所述導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀(I)、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)(2)備通過第一無線通訊模塊(3)均與線路監(jiān)測(cè)設(shè)備(4)連接，所述線路監(jiān)測(cè)設(shè)備(4)通過第二無線通訊模塊(5)與溫度監(jiān)測(cè)終端(7)連接；溫度監(jiān)測(cè)終端(7)包括主控電路、溫度輸入模塊、視頻采集模塊、GPRS無線通信模塊、射頻模塊、有線通信模塊和電源模塊，所述溫度輸入模塊、視頻采集模塊、GPRS無線通信模塊、射頻模塊和有線通信模塊的通信端口分別與主控電路的通信端口相連，所述GPRS無線通信模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備(2)包括干電池、采集器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、空氣溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的線路監(jiān)測(cè)設(shè)備(4)包括太陽能電池、儲(chǔ)存器、核心處理器；所述的監(jiān)測(cè)器包括電源模塊、計(jì)算機(jī)。
4.一種輸電線路導(dǎo)線溫度在線檢測(cè)的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將導(dǎo)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、氣象環(huán)境觀測(cè)設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備所檢測(cè)數(shù)據(jù)送至溫度監(jiān)測(cè)終端讀取處理； (2)溫度檢測(cè)終端采集并顯示溫濕度傳感器、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器、大氣壓力傳感器測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的測(cè)量值； (3)測(cè)量輸電線路的電特性，并從輸電線路的電特性中提取與測(cè)量值相關(guān)的控制參數(shù)； (4)根據(jù)測(cè)量結(jié)果、輸電線路的靜態(tài)信息、傳輸容量，以及控制參數(shù)測(cè)得的微氣象條件監(jiān)測(cè)輸電線路的弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角； (5)根據(jù)弧垂?fàn)顩r和風(fēng)偏角的數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)輸電線路的運(yùn)動(dòng)位置軌跡； (6)根據(jù)運(yùn)動(dòng)位置軌跡的測(cè)量數(shù)據(jù)獲取輸電線路的最大受力情況，并根據(jù)風(fēng)速/風(fēng)向傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和溫濕度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)輸電線路的微風(fēng)振動(dòng)水平和疲勞壽命; (7)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出當(dāng)前狀態(tài)下最精確的溫度測(cè)量值。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104390710SQ201410595301
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】湯偉, 劉路登, 楊可軍, 楊帆, 王歡, 朱能富 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司, 安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限責(zé)任公司